Инерциальная система отсчета

Начиная с Аристотеля (384–322 г. до н. э.) считалось, что движение тела всегда поддерживается некоторой действующей причиной и, как правило, только эта причина иссякает, тело немедленно останавливается. Только в XVII в. появилась и победила концепция движения, согласно которой движение по инерции, т. е. прямолинейное и равномерное движение тела, представляет собой неизменное состояние и не требует какой-либо поддерживающей силы. Тело, предоставленное самому себе, сохраняет неизменное состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, иными словами, сохраняет постоянную скорость – нулевую или конечную. Сформулировал принцип инерции итальянский ученый Галилео Галилей.

В различных системах отсчета математическая форма законов природы различна, однако существуют так называемые инерциальные системы отсчета, в которых эти законы имеют наиболее простой вид. Такими инерциальными системами называются системы отсчета, в которых материальная точка при отсутствии действующих на нее сил взаимодействия, движется прямолинейно и равномерно, т.е. системы, для которых справедлив принцип инерции Галилея.

Принцип инерции Галилея устанавливает, что всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока внешние силы не выведут его из этого состояния, т.е. состояния покоя и состояния прямолинейного и равномерного движения неразличимы. С достаточной точностью такой инерциальной системой можно считать гелиоцентрическую систему координат. В большинстве технических задач инерциальная система отсчета может быть связана с Землей.

Механика Ньютона пользуется некоторыми приближенными представлениями. К ним принадлежат представления о материальной точке, механической системе, абсолютно твердом теле.

Чтобы определить положение тела в пространстве одним числом на линии, двумя – на поверхности, тремя – в трехмерном пространстве, нужно рассматривать это тело как точку, т. е. игнорировать его размеры. Считая тела материальными точками, можно говорить о расстоянии между телами как об одной величине.

Объектом изучения в динамике являются:

· материальная точка – тело конечной массы, положение и движение которого в пространстве можно определять как для объекта, не имеющего размеров, т.е. геометрической точкой. Это условие выполнено, если при изучении движения можно пренебречь размерами тела и его вращением. Можно или нельзя принять материальное тело за материальную точку, зависит от конкретной задачи;

· механическая система (или просто система) – выделенная каким - либо образом совокупность материальных точек;

· абсолютно твердое тело (или просто тело) – механическая система, расстояние между точками которой не меняется.Абсолютно твердое тело является моделью материального тела.

Механика рассматривает сначала движение отдельной материальной точки, а затем переходит к системам материальных точек – абсолютно твердым телам, и к механическим системам, состоящим из конечного числа отдельных материальных точек, связанных между собой определенными взаимодействиями.

Чтобы ответить на вопрос, как изменяется скорость тела, если на него действует сила, Исаак Ньютон сформулировал три закона.