Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
3.Przestrzeń,czasigrawitacjawfizycenewtonowskiej
Rysunek3030Konstrukcjainercjalnegoukładuodniesienia.Jednawybranacząstka
określapoczątekukładuwspółrzędnych.Kierunkitrzechosiwdowolnejchwilisą
wyznaczoneprzeztrzywzajemnieprostopadłeżyroskopy.Takskonstruowanyukład
współrzędnychkartezjańskich(x7y7z)stanowiinercjalnyukładodniesienia,służący
doopisuruchuinnychcząstek.Rysunekprzedstawiatenukładwdwóchdowolnych
chwilach.
37
Widaćztego,żeukładyinercjalnemożnazdefiniowaćjakokarte-
zjańskieukładywspółrzędnych,wktórychpierwszazasadadynamiki
Newtonaprzyjmujepostaćrównania(3.2).
Korzystajączzasaddynamiki,obserwatorwinercjalnymukładzie
odniesieniamożeskonstruowaćzegar,którymierzyczast.Naprzy-
kład,miarąupływuczasumożebyćzmianapołożeniawybranejcząst-
kiswobodnej,ponieważwrazzupływemczasutpołożeniezmieniasię
wsposóbjednostajny.
Niekażdykartezjańskiukładwspółrzędnychjestukłademinercjal-
nym.Naprzykładukładodniesieniazwiązanyzlaboratoriumnapo-
wierzchniZieminiejest,ściślemówiąc,układeminercjalnym.Równa-
niaruchucząstkiswobodnejwtakimukładzieniemająpostaci(3.2),
gdyżzawierająjeszczewyrazyopisująceprzyspieszenieodśrodkowe
iprzyspieszenieCoriolisa,którepojawiająsięwskutekruchuobroto-
wegoZiemi.PowolnyobrótwahadłaFoucaultdobitnieświadczy,że
układodniesieniazwiązanyzZiemiąniejestukłademinercjalnym,
leczobracasięwzględemtakiegoukładu(patrzramka3.1,gdzieopi-
sujemyinnyeksperymentilustrującytenfakt).
Niemajednegoukładuinercjalnego,istniejeichwiele.Wkonstruk-
cjiopisanejpowyżejmoglibyśmywybraćosieukładuotrzechinnych
wzajemnieprostopadłychkierunkach,np.układ(x/7y/7z/)obrócony
względempierwszego.Mogliśmyrównieżzwiązaćpoczątekukładu
współrzędnychzinnącząstkąswobodną–wtensposóbotrzymaliby-
śmyukładprzesuniętywzględempierwszegoinaogółporuszającysię
względemniegozestałąprędkością.Jaksięokazuje,obrótosi,prze-
sunięciepoczątkuiruchzestałąprędkościąwzględną(orazwszystkie
kombinacje)tojedynemożliweróżnicemiędzydowolnymiukładami
inercjalnymi.
