Dyskusja o inercjalnych układach odniesienia (IOU) była burzliwa, momentami aż nazbyt. Konsensus został osiągnięty chyba tylko na pewnych warunkach. Dla tego przypomnę definicję IUO jaką stosuje w moich notkach.
Def:
Inercjalny układ odniesienia określamy jako taki układ, w którym nie pojawiają się pozorne siły bezwładności.
Dodatkowo stosuje:
Zgodnie z zasadą względności Galileusza wszystkie inercjalne układy odniesienia są równouprawnione i wszystkie prawa mechaniki i fizyki są w nich identyczne.
Celowo pomijam z tej zasady: Układy inercjalne poruszają się względem siebie jednostajnie i prostoliniowo
Czynie tak, na podstawie analizy ruchu satelity na orbicie kołowej. Gdyby moje założenie było błędne, dowolny swobodny przedmiot powinien siłą bezwładności poruszać się w kierunku przeciwnym do przyśpieszenia grawitacyjnego. To jednak łamało by prawo zachowania energii.
Wróćmy do naszego satelity. Sytuacje przedstawia rysunek:
IUO jest związany z naszym satelitom. W nim porusza się dowolny przedmiot w sposób bezwładny z prędkością V. Związany z nim jest IUO`. Sytuacje badamy z dwóch różnych UO:
1/ obserwator znajduje się na pokładzie satelity
2/obserwator znajduje się w centrum obrotu
Na pierwszy rzut oka widać różnice. Dla kosmonauty badany przedmiot porusza się prostoliniowo. Jego zachowanie jest najzwyklejsze, zgodne z prawami Newtona. Jeśli by nie wiedział że porusza się po orbicie kołowej, pewnie by nie był w stanie stwierdzić tego.
Obserwator z środka obrotu widzi ten sam ruch jako zakrzywiony. Pomimo odmienności sytuacji, w obydwóch przypadkach działają prawidłowo prawa Newtona. Co w tym dziwnego? Przecież to fizyka, wiec zasada Galileusza musi działać. Działa, i to bardzo dobrze. Możemy w prosty sposób policzyć krzywiznę osi w kierunku ruchu. By układ był inercjalny, satelita musi poruszać się po orbicie kołowej. Taką orbitę satelita osiąga wtedy gdy nadamy mu pierwszą prędkość kosmiczną:
Po obliczeniu R otrzymamy szukaną krzywiznę : r=GM/v^2 w postaci promienia tego łuku.
Jeśli działa, to po co ja zajmuje czas czytelnikom? Popatrzmy wiec na rys 2:
Sytuacja jest analogiczna. Teraz jednak nie mamy satelity, ale spadającą windę.IUO związany jest z ta windą. Względem niego porusza się układ promowany IUO`, z prędkością V skierowaną prostopadle do kierunku upadku. Na mocy zasady Galileusza, oś wzdłuż jakiej odbywa się ten ruch musi się zakrzywić. Dzisiaj wydaje mi się to oczywiste i logiczne. Jednak wcześniej nie zdawałem sobie sprawy z tego aspektu.
Ciekawie prezentuje się wykres tej krzywizny w funkcji prędkości. Co prawda nie do końca jestem pewien poprawności, ale pokaże. Najwyżej jakaś mądrzejsza głowa poprawi:
f(v)=1/v^2 gdzie G*M=1
Komuś coś on przypomina :) ? Nie było pytania.
Na koniec napisze to o czym miała być kolejna notka. Zasada równoważności mówi nam że w każdym IUO zjawiska fizyczne maja przebiegać tak samo. A. Einstein zastosował to w swojej OTW (przepraszam że tak męczę tym Albertem, ale na coś sie musze powoływać). Zjawiska jakie zachodzą w spadającej windzie, maja zachodzić tak samo w każdym innym inercjalnym układzie odniesienia. Stawiam więc na razie pytanie:
Czy w IUO jaki nie spada układy primowane również poruszają sie po analogicznych krzywych?
Jak znam nasze dyskusje, każdy będzie miał inny pogląd na to. Ciekawi mnie wasza opinie. Dodam tylko że ja mam swoją, nie mniej zaskakującą.
Pozdrawiam
tagi: nauka, fizyka, STW, OTW
