Очень важной проблемой является установление связи между результатами измерения физических характеристик в разных системах отсчета. Одни измерения могут проводиться в Москве, а другие – в Нью-Йорке.
Проблема: Одна система отсчета движется относительно другой. Дадут ли измерения в них одинаковые результаты?
Рассмотрим две системы отсчета с параллельными осями, из которых одну будем считать неподвижной, а другую – движущейся вдоль оси Х со скоростью НО
= const.
y¢ K¢
y · МТ
К но
x¢
но
0 x
Не трудно видеть, что .
Задача: Связать результаты измерения скорости, выполненные в разных движущихся системах отсчета.
Надо знать, что происходит с результатами измерения времени.
Предположим, что измерение времени в обеих системах дает одинаковый результат: t’ = t .
Следовательно, тогда и dt’ = dt.
Это требует проверки и подтверждения. Как известно, в обычной жизни это выполняется: измерение времени дает одинаковый результат как при измерении на земле, так и в самолете, поезде, ракете и т.д. Нет надобности перестраивать часы, если ты садишься в поезд.
Тогда дифференцирование по t (деление на dt) можно заменить дифференцированием по t’ (делением на dt’) и получим ,
или это и есть формула преобразования скоростей.
Преобразования Галилея:
Для координат , для времени t’ = t , для скоростей .
Вывод: Измерения в двух движущихся СО дают разные результаты как для радиус-вектора, так и для скорости МТ. Однако существуют простые соотношения, называемые преобразованиями Галилея, которые связывают результаты таких измерений.
П.2.Скорость света.
Звук
Проблема: Всегда ли справедливы преобразования Галилея?
Решение: Если мы не обнаруживаем противоречий, используя эти преобразования, то мы признаем их справедливыми всегда, до тех пор, пока не наталкиваемся на противоречия с действительностью.
К сожалению такое столкновении теории с действительностью произошло в начале 20 века.
Полученная формула преобразования скоростей не обеспечивает ограничения величины скорости: скорость может быть любой, как у МТ, так и у систем отсчета. Это противоречит результатам некоторых экспериментов.
В начале 20-го века были проведены эксперименты Майкельсона по измерению скорости света в разных направлениях по отношению к движению Земли. Скорость оказалась одной и той же.
Экспериментально было обнаружено, что существует по крайней мере материальный объект (свет), скорость которого одинакова в любой инерциальной системе отсчета, включая и движущиеся. Затем теоретически было показано (Эйнштейн), что скорость любого материального объекта имеет предельное значение.
По современным представлениям скоростью света называется предельная скорость движения любого материального объекта.
Обозначение: с = 3×108 м/с .
Был обнаружен по крайней мере один объект, скорость которого точно равна скорости света – это электромагнитное излучение, распространяющееся в вакууме. Скорость света численно равна скорости электромагнитной волны в вакууме.
Замечание: Термин «свет» имеет историческое происхождение, так же, как и «скорость света». Мы же должны помнить точные физические определения, в частности,
"Свет" – это частный случай электромагнитного излучения, которое видит человеческий глаз.
И то, что «свет распространяется со скоростью света» это вовсе не тавтология, и требует экспериментального и теоретического подтверждения.