Инерциальные системы отсчета — инерциальные и ускоренные системы отсчета

Вы сказали: если, например, относительное движение, наблюдаемое между двумя системами отсчета, является движением с равномерным ускорением, как мы можем определить, какая система отсчета является неускоренной системой? Очевидно, что это невозможно. и

Другая часть этого самого вопроса также звучит так: как мы можем назвать занятую систему отсчета инерционной независимо от того, ускоряются ли другие системы отсчета по отношению к занятой системе отсчета?

Ответы на оба эти вопроса даны ниже.

Почему это невозможно? Если вы находитесь в системе отсчета, которая вообще ускоряется, то вы будете испытывать псевдосилы (силы, источник которых не определен в этой системе отсчета). Это скажет вам, что ваш кадр ускоряется. Более того, если относительное движение между двумя системами отсчета равноускоренное, то обе они ускоряются! Вам не нужно определять, ЧТО ускоряется! Наличие ускорения (равномерного или нет) для любой системы отсчета, гарантирует, что вы будете испытывать псевдосилу, если находитесь в ней. например, если вы бросаете мяч с высоты, кажется, что он упал на землю после того, как прошел путь, перпендикулярный земле. но фактическая траектория не такова. когда мяч падает, он отклоняется из-за силы Кориолиса, которая является псевдосилой.

Вы сказали: Резник утверждает, что система отсчета, которую он занимает, является неускоренной. В отношении чего? Если бы ускоренное движение наблюдалось по отношению к другим системам отсчета, как мы могли бы определить, занимаем ли мы вообще инерциальную систему отсчета?

Согласно Резнику, он занимает инерциальную систему отсчета, что означает, что в его системе отсчета выполняется первый закон Ньютона. очевидно, вам нужен ссылочный объект. когда мы говорим, что автомобиль движется со скоростью 75 м/с, мы на самом деле имеем в виду, что он движется со скоростью 75 м/с относительно, скажем, неподвижного дерева. но он будет двигаться со скоростью 50 м/с относительно другого автомобиля, движущегося со скоростью 25 м/с. поэтому вам нужен эталонный объект.

Позвольте мне предположить, что мы говорим о глобальных инерциальных системах отсчета , а не о локальных инерциальных системах отсчета . Я призываю вас исследовать разницу!

Мне кажется, что ваше замешательство в основном связано со следующим утверждением, которое вы делаете:

Определение инерциальной системы отсчета ограничено только сравнениями между системами отсчета.

Это неправда. Предположим, мы используем определение инерциальной системы отсчета, данное Резником, которое я здесь перефразирую.

Определение. Мы называем систему отсчета глобально инерционной , если любая частица, изолированная от взаимодействий со всеми другими частицами, движется с постоянной скоростью*.

Обратите внимание, что это определение не делает сравнения между кадрами. Определение инерциальной системы отсчета производится посредством измерений, которые могут быть выполнены в самой системе отсчета. Однако интересно отметить, что если две системы отсчета удовлетворяют этому определению инерциальности и если вы принимаете, что преобразования Пуанкаре описывают изменение координат между инерциальными системами отсчета, то вы можете доказать, что любые две глобально инерциальные системы отсчета движутся с постоянной скоростью относительно друг друга.

Дополнение. В ответ на следующий вопрос в комментариях:

В чем смысл утверждения, что инерциальная система отсчета является неускоренной?

Мы можем определить ускоренную систему отсчета как систему отсчета, которая ускоряется относительно некоторой инерциальной системы отсчета (где инерциальная система отсчета определена выше). Теперь мы можем задать следующий вопрос:

«Является ли каждая ускоренная система отсчета неинерциальной, учитывая наше определение инерциальной, приведенное выше?»

Ответ на этот вопрос положительный, потому что человек, производящий измерения в ускоряющей системе отсчета, как мы ее определили, обнаружит, что даже при отсутствии взаимодействия с другими объектами объекты в его системе не будут двигаться с постоянной скоростью. Вместо этого такие объекты будут измеряться с ускорением, как будто на них действуют «силы»; именно по этой причине эти силы обычно называют фиктивными или неинерционными силами.

Инерциальная система определяется как: система, в которой выполняются законы Ньютона. Проверяя, выполняются ли законы Ньютона в вашей системе отсчета, вы можете решить, является ли ваша система отсчета инерциальной.

Как может наблюдатель, находящийся в определенной системе отсчета, осознать, что он является частью неускоренной системы. Он может только констатировать, что по отношению к другим системам отсчета существует равномерное относительное движение по прямой линии.

Определение инерциальной системы отсчета ограничено только сравнениями между системами отсчета.

Как указывали другие: для определения инерциальной системы отсчета вы наблюдаете за движением , и тогда законы движения являются критерием: это инерциальная система отсчета, если законы движения остаются в силе.

Решающий момент: существует взаимная зависимость. У нас есть класс эквивалентности инерциальных систем отсчета, и у нас есть законы движения. Каждый зависит от другого.

Для законов движения понятие инерциальной системы отсчета является самой отправной точкой. В то же время единственный способ определить инерциальную систему отсчета — обратиться к законам движения в качестве критерия.

Это поднимает вопрос: является ли это круговым рассуждением? Каждое понятие нуждается в другом понятии, чтобы быть определенным.

Конечно, это не круговые рассуждения. Циркулярное мышление — это свой собственный мир, не имеющий никакого отношения к реальному миру. Все мы знаем, что законы движения во многом являются реальными свойствами мира.

Я подчеркиваю этот характер взаимной зависимости из-за ваших неоднократных утверждений, что для определения какой-либо системы отсчета все, что у вас есть, это сравнение с другими системами отсчета.

Вам не нужно смотреть на другие системы отсчета, чтобы узнать, является ли ваша система инерциальной. Что касается вашей системы отсчета, то есть использования ваших декартовых осей координат и ваших часов, если вы определяете, что первый закон Ньютона действителен, то ваша система отсчета является инерциальной. Рассмотрим два примера. (1) Вы сидите внутри железнодорожного вагона без окон, равномерно двигаясь по гладкому прямому пути. Вы кладете мяч на пол. Его вес уравновешивается нормальной реакцией пола, а результирующая сила, действующая на него, равна нулю. Вы также наблюдаете, как он находится в состоянии покоя. Следовательно, вы находитесь в инерциальной системе отсчета. (2) Если позже поезд замедлится, вы увидите, что мяч начнет двигаться. Нет другой силы, кроме силы тяжести и нормальной реакции (уравновешивающей друг друга), и тем не менее мяч ускоряется (в направлении, перпендикулярном обоим). Первый закон Ньютона нарушен, и поэтому вы больше не находитесь в инерциальной системе отсчета.

Обратите внимание, что ни в одном из случаев вам не нужно было ссылаться на другие системы отсчета. Вы были в вагоне без окон!!.

Вы можете применить аналогичную логику к системе отсчета, прикрепленной к шару, привязанному к веревке и равномерно вращающемуся, чтобы сделать вывод, что он не инерциален.

@Ram Sidharth - я прочитал ваш вопрос в смысле; что такого в массе, которая обладает инерцией, одинаковой для любой массы, независимо от относительной скорости? Хороший вопрос, судя по моим чтениям, в настоящее время у нас есть только рабочее определение инерции. Джон Р. Кокс