Тема: «Принцип относительности Галилея».

Тема: «Принцип относительности Галилея».

1. Историческая справка

Галилео Галилей (1564–1642) — итальянский физик, астроном, механик, один из основателей экспериментального естествознания.

В 1632 году в труде «Диалог о двух главнейших системах мира» Галилей сформулировал принцип, который впоследствии был назван его именем. Этот принцип стал фундаментом классической механики и первым шагом к современной теории относительности.

Главная заслуга Галилея: он показал, что движение относительно, и никакими механическими опытами внутри замкнутой системы нельзя определить, движется она равномерно и прямолинейно или покоится.

2. Инерциальные системы отсчёта (ИСО)

Инерциальная система отсчёта — система отсчёта, в которой свободное тело, не подверженное действию внешних сил, движется равномерно и прямолинейно (или покоится).

Это утверждение называют законом инерции (первый закон Ньютона).

Свойства ИСО:

· Существует бесконечное множество ИСО.

· Любые две ИСО движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно.

· Все законы механики формулируются одинаково во всех ИСО.

3. Принцип относительности Галилея

Все механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта. Никакими механическими опытами внутри замкнутой системы невозможно определить, покоится она или движется равномерно и прямолинейно.

Пример — «Корабль Галилея»:

Галилей предлагал представить себя в трюме корабля, движущегося равномерно и без качки. Находясь внутри:

· нельзя определить, движется корабль или стоит;

· все механические процессы (падение тел, движение маятников, полёт насекомых) происходят так же, как на берегу.

Вывод: движение относительно, абсолютной системы отсчёта не существует.

Принцип относительности Галилея справедлив:

· только для механических явлений;

· только при скоростях v ≪ c (много меньше скорости света).

Противоречия, возникшие в XIX веке:

· При распространении принципа на электромагнитные и оптические явления возникли проблемы.

· Опыт Майкельсона–Морли (1887) показал, что скорость света не зависит от движения наблюдателя, что противоречило классическому сложению скоростей.

Решение. В 1905 году А. Эйнштейн создал специальную теорию относительности (СТО), обобщив принцип относительности на все физические явления. В СТО преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца, а время перестаёт быть абсолютным.

4. Значение открытия Галилея

1. Научное: показал относительность движения; ни одна система отсчёта не является «абсолютно покоящейся».

2. Философское: подтвердил гелиоцентрическую систему Коперника — движение Земли не влияет на механические опыты на её поверхности.

3. Историческое: стал фундаментом классической механики Ньютона и предшественником теории относительности Эйнштейна.