Αδρανειακό σύστημα αναφοράς: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
→Einstein's special theory of relativity: edited relativity of simultaneity statement to reflect that sometimes, a second frame moving can observe simultaneous events the same as the first frame |
μ ορθ. |
||
Γραμμή 1:
Ένα '''[[Αδράνεια|αδρανειακό]] σύστημα αναφοράς''' είναι ένα σύστημα στο οποίο ισχύουν [[Νόμοι κίνησης του Νεύτωνα|ο πρώτος και δεύτερος νόμος του Νεύτωνα για την κίνηση των σωμάτων]].
Ως εκ τούτου, σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς, ένα σώμα [[επιτάχυνση|επιταχύνεται]] μόνο όταν μια [[δύναμη]] εφαρμόζεται πάνω του, και (σύμφωνα με τον [[Νόμοι κίνησης του Νεύτωνα|πρώτο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση των σωμάτων]]), αν δεν εφαρμόζεται πάνω του καμία δύναμη, ένα σώμα που έχει μηδενική ταχύτητα θα συνεχίσει να ηρεμεί και ένα σώμα που κινείται θα συνεχίσει να κινείται με σταθερή ταχύτητα και ευθύγραμμα.
==Ισοδυναμία αδρανειακών συστημάτων αναφοράς==
Μια θεμελιώδης αρχή της φυσικής είναι η '''ισοδυναμία των αδρανειακών συστημάτων αναφοράς.''' Στην ορολογία της Φυσικής, η ισοδυναμία αυτή σημαίνει ότι οι παρατηρητές που είναι μέσα σε ένα απομονωμένο σύστημα που κινείται ευθύγραμμα ομαλά δεν μπορούν να ανιχνεύσουν την κίνησή του με ''κανένα'' πείραμα που γίνεται αποκλειστικά μέσα στο απομονωμένο σύστημα.
Εν αντιθέσει, τα σώματα δέχονται τις λεγόμενες [[Δύναμη αδράνειας|δυνάμεις αδράνειας]] σε ένα [[μη αδρανειακό σύστημα αναφοράς]], δηλαδή [[Δύναμη|δυνάμεις]] που είναι αποτέλεσμα της επιτάχυνσης του ίδιου του [[Σύστημα αναφοράς|συστήματος αναφοράς]] και όχι πραγματικές δυνάμεις που δρουν πάνω στα σώματα. Παραδείγματα δυνάμεων αδράνειας είναι η [[κεντρομόλος δύναμη]] και η [[δύναμη Κοριόλις]] σε ένα [[στρεφόμενο σύστημα αναφοράς]]. Γι' αυτό, οι επιστήμονες που είναι μέσα σε ένα απομονωμένο σύστημα αναφοράς το οποίο στρέφεται, οπότε επιταχύνεται ''μπορούν'' να μετρήσουν την [[επιτάχυνσή]] τους παρατηρώντας τις δυνάμεις αδράνειας στα σώματα εντός του συστήματος.
==Αδρανειακά συστήματα στην κλασσική μηχανική==
Η [[Κλασσική μηχανική]] παραδέχεται την ισοδυναμία όλων των αδρανειακών συστημάτων αναφοράς και κάνει ακόμα μία παραδοχή, ότι ο χρόνος περνάει με τον ίδιο ρυθμό σε όλα τα συστήματα αναφοράς. Αυτό ανταποκρίνεται στην θεωρία του [[Ισαάκ Νεύτων|Νεύτωνα]] του [[Απόλυτος χώρος και χρόνος|απόλυτου χώρου και χρόνου]]. Με αυτές τις δύο παραδοχές οι συντεταγμένες του ίδιου γεγονότος (ένα σημείο στο χώρο και το χρόνο) περιγράφονται σε δύο αδρανειακά συστήματα αναφοράς με τη σχέση απ'τους [[Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου|μετασχηματισμούς Γαλιλαίου]]
:<math>
Γραμμή 20:
</math>
==Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν==
Η [[Ειδική σχετικότητα|Ειδική θεωρία της σχετικότητας]] του [[Άλμπερτ Αϊνστάιν]] παρομοίως παραδέχεται την ισοδυναμία όλων των αδρανειακών συστημάτων αναφοράς, αλλά κάνει μια διαφορετική παραδοχή από την παραπάνω, δηλαδή ότι η [[ταχύτητα του φωτός]] είναι η ίδια όταν μετράται σε όλα τα αδρανεικά συστήματα αναφοράς. Αυτή η δεύτερη παραδοχή οδηγεί σε φαινόμενα που έρχονται σε αντίθεση με αυτά που αντιλαμβανόμαστε που όμως έχουν αποδειχθεί πειραματικά, όπως:
* Συστολή του χρόνου (κινούμενα ρολόγια χτυπάν πιο αργά)
* Συστολή του μήκους (κινούμενα αντικείμενα έχουν πιο μικρό μήκος στην κατεύθυνση της κίνησης)
* Σχετικότητα του ταυτόχρονου (Ταυτόχρονα γεγονότα σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς δεν είναι ταυτόχρονα σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς που κινείται σε σχέση με το πρώτο).
Τα φαινόμενα αυτά εκφράζονται μαθηματικά με τους [[Μετασχηματισμοί Λόρεντζ|μετασχηματισμούς Lorentz]]:
:<math>x^{\prime} = \gamma \left(x - v t \right) </math>
Γραμμή 37:
:<math>t^{\prime} = \gamma \left(t - \frac{v x}{c^{2}}\right)</math>
όπου η μετατόπιση απ' την αρχή του χώρου και του χρόνου αγνοείται, η σχετική ταχύτητα θεωρείται στη κατεύθυνση του άξονα <math>x</math> και ο παράγοντας <math>\gamma</math> είναι ορισμένος ως
:<math>
Γραμμή 44:
</math>
Με τους [[Μετασχηματισμοί Λόρεντζ|μετασχηματισμούς Lorentz]], ο χρόνος και η απόσταση μεταξύ δύο γεγονότων μπορεί να ποικίλει στα διάφορα αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Παρόλα αυτά, οι η μονόμετρη απόσταση <math>s^{2}</math> μεταξύ δύο γεγονότων είναι ίδια για όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς
:<math>
Γραμμή 54:
</math>
όπου <math>c</math> είναι η ταχύτητα του φωτός. Από αυτήν την σκοπιά, η [[ταχύτητα του φωτός]] είναι μόνο κατά σύμπτωση μια ιδιότητα του [[φως|φωτός]], παρά μια ιδιότητα του [[Χωροχρόνος|χωροχρόνου]], ένας παράγοντας μετατροπής μεταξύ συμβατικών μονάδων χρόνου (όπως τα [[δευτερόλεπτο|δευτερόλεπτα]] και μονάδων μήκους (όπως το [[Μέτρο (μονάδα μήκους)|μέτρο]]).
==Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν==
Η [[Γενική σχετικότητα|Γενική θεωρία της σχετικότητας]] τροποποιεί τη διάκριση μεταξύ των κατ' όνομα "αδρανειακών" και "μη αδρανειακών" αντικαθιστώντας την "επίπεδη" [[Ευκλείδια Γεωμετρία]] της ειδικής σχετικότητας με μια καμπύλη, [[μη Ευκλείδια Γεωμετρία| μη Ευκλείδια]] μετρική. Στη γενική σχετικότητα, η αρχή της αδράνειας αντικαθίσταται με την αρχή της γεωδαιτικής κίνησης, όπου τα αντικείμενα κινούνται με τον τρόπο που επιτάσσει η καμπύλωση του χωροχρόνου. Ως αποτέλεσμα αυτής της καμπύλωσης, δεν είναι δεδομένο στη γενική σχετικότητα ότι τα αδρανειακά αντικείμενα που κινούνται με έναν συγκεκριμένο ρυθμό το ένα ως προς το άλλο θα συνεχίσουν να κινούνται έτσι. Αυτό το φαινόμενο της [[γεωδαιτικής απόκλισης]] σημαίνει ότι τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς δεν υπάρχουν γενικά, όπως γίνεται στη Νεωτώνεια μηχανική ή στην ειδική σχετικότητα.
Παρόλα αυτά, η γενική σχετικότητα περιορίζεται στην ειδική σχετικότητα σε ικανοποιητικά μικρές περιοχές του χωροχρόνου, όπου τα φαινόμενα καμπύλωσης είναι μειωμένης σημασίας και τα αρχικά αξιώματα των αδρανειακών συστημάτων μπορούν να εφαρμοστούν. Ως επακόλουθο, η σύγχρονη ειδική σχετικότητα περιγράφεται πλέον ως μια “θεωρία περιορισμένης εμβέλειας”, με αυτό να αναφέρεται βέβαια στις εφαρμογές της παρά στην προέλευσή της.
==Εξωτερικοί σύνδεσμοι==
* [http://plato.stanford.edu/entries/spacetime-iframes/ Stanford Encyclopedia of Philosophy entry]
==
* Edwin F. Taylor and John Archibald Wheeler, '''Spacetime Physics 2nd ed.''' (Freeman, NY, 1992)
* Albert Einstein, '''Relativity, the special and the general theories, 15th ed.''' (1954)
* Poincaré, H. (1900) "La theorie de Lorentz et la Principe de Reaction", ''Archives Neerlandaises'', '''V''', 253-78.
[[Category:Frames of reference]]▼
[[Κατηγορία:Κλασική μηχανική]]
[[Κατηγορία:Σχετικότητα]]
[[ar:إطار مرجعي عطالي]]
Γραμμή 85 ⟶ 80 :
[[da:Inertialsystem]]
[[de:Inertialsystem]]
[[es:Sistema de referencia inercial]]
[[eu:Erreferentzia-sistema inertzial]]
[[fr:Référentiel galiléen]]
[[gl:Sistema inercial]]
[[hr:Inercijski referentni okvir]]
[[it:Sistema di riferimento inerziale]]
[[nl:Inertiaalstelsel]]
[[no:Treghetssystem]]
Γραμμή 103 ⟶ 97 :
[[sv:Inertialsystem]]
[[uk:Інерційна система відліку]]
|