Prinsip relativitas Galileo prinsip persamaan fisik kerangka acuan inersia (Lihat Sistem acuan inersia) di mekanika klasik, diwujudkan dalam kenyataan bahwa hukum mekanika adalah sama di semua sistem tersebut. Oleh karena itu tidak eksperimen mekanis, dilakukan dalam sistem inersia apa pun, tidak mungkin untuk menentukan apakah sistem ini atau bergerak beraturan dan lurus. Posisi ini pertama kali dikemukakan oleh G. Galileo pada tahun 1636. Galileo mengilustrasikan kesamaan hukum mekanika sistem inersia dengan menggunakan contoh fenomena yang terjadi di bawah dek kapal yang diam atau bergerak beraturan dan lurus (relatif terhadap Bumi, yang dapat dianggap dengan tingkat akurasi yang cukup sebagai kerangka acuan inersia): “Sekarang buatlah kapal bergerak dengan kecepatan berapa pun dan kemudian (jika pergerakannya seragam dan tanpa menggelinding ke satu arah atau lainnya) dalam semua fenomena yang disebutkan Anda tidak akan menemukan perubahan sedikit pun dan dari keduanya kamu tidak akan dapat menentukan apakah kapal itu bergerak atau berdiri diam... Saat melempar sesuatu ke kawan, kamu tidak perlu melemparkannya dengan kekuatan lebih saat dia berada di dekat membungkuk dan Anda berada di buritan dibandingkan ketika posisi relatif Anda terbalik; tetesan-tetesan itu, seperti sebelumnya, akan jatuh ke kapal yang lebih rendah, dan tidak ada satu pun yang akan jatuh lebih dekat ke buritan, meskipun ketika tetesan itu berada di udara, kapal akan menempuh jarak yang jauh" ("Dialog tentang dua sistem utama dunia Ptolemeus dan Copernicus", M. - L., 1948, hal. 147). Pergerakan poin materi secara relatif: posisinya, kecepatannya, jenis lintasannya bergantung pada sistem acuan (badan acuan) mana gerakan ini dipertimbangkan. Pada saat yang sama, hukum mekanika klasik (lihat hukum mekanika Newton), yaitu hubungan yang menghubungkan besaran-besaran yang menggambarkan pergerakan titik-titik material dan interaksi di antara mereka, adalah sama di semua kerangka acuan inersia. Relativitas gerakan mekanis dan kesamaan (tidak relevansi) hukum mekanika dalam kerangka acuan inersia yang berbeda merupakan isi teori geofisika. Secara matematis, G. p.o. menyatakan invarian (keteguhan) persamaan mekanika terhadap transformasi koordinat titik bergerak (dan waktu) ketika berpindah dari satu titik ke titik lainnya. sistem inersia ke yang lain - transformasi Galileo. Misalkan ada dua kerangka acuan inersia, salah satunya, Σ, kita sepakat untuk mempertimbangkannya dalam keadaan diam; sistem kedua, Σ", bergerak relatif terhadap Σ dengan kecepatan konstan kamu seperti yang ditunjukkan pada gambar. Maka transformasi Galilea untuk koordinat titik material pada sistem Σ dan Σ" akan berbentuk: x" = x - ut, y" = y, z" = z, t" = t (1) (nilai yang diarsir mengacu pada sistem Σ, nilai tanpa prima - ke Σ). Jadi, waktu dalam mekanika klasik, seperti jarak antara titik tetap, dianggap sama di semua sistem referensi. Dari transformasi Galileo kita dapat memperoleh hubungan antara kecepatan suatu titik dan percepatannya pada kedua sistem: v" = v - kamu, (2) sebuah" = sebuah. Dalam mekanika klasik, pergerakan suatu titik material ditentukan oleh hukum kedua Newton: F = ibu, (3) Di mana M- massa titik, a F- resultan semua gaya yang diterapkan padanya. Selain itu, gaya (dan massa) adalah invarian dalam mekanika klasik, yaitu besaran yang tidak berubah ketika berpindah dari satu kerangka acuan ke kerangka acuan lainnya. Oleh karena itu, pada transformasi Galilea, persamaan (3) tidak berubah. Begitulah adanya ekspresi matematika G.p.o. G.p.o. hanya berlaku dalam mekanika klasik, yang menganggap gerakan dengan kecepatan jauh lebih rendah daripada kecepatan cahaya. Pada kecepatan mendekati kecepatan cahaya, gerak benda mematuhi hukum mekanika relativistik Einstein (lihat teori Relativitas) ,
yang invarian terhadap transformasi koordinat dan waktu lainnya - Transformasi Lorentz m
(pada kecepatan rendah mereka berubah menjadi transformasi Galilea). V.I.Grigoriev. Sistem referensi inersia Σ" (dengan sumbu koordinat X", kamu", z") bergerak relatif terhadap kerangka inersia lainnya Σ (dengan sumbu X, pada, z) searah sumbu X dengan kecepatan konstan kamu. Koordinat sumbu dipilih sehingga pada saat awal ( T= 0) sumbu koordinat yang bersesuaian berimpit pada kedua sistem.
Besar Ensiklopedia Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .
Lihat apa itu “Prinsip Relativitas Galilea” di kamus lain:
Prinsip fisika kesetaraan semua kerangka acuan inersia (iso) dalam klasik. mekanika, yang diwujudkan dalam kenyataan bahwa hukum mekanika adalah sama di semua sistem tersebut. Oleh karena itu tidak ada mekanis percobaan yang dilakukan di setiap dan. Dengan.… … Ensiklopedia fisik
Dalam mekanika klasik, Newton menetapkan bahwa dalam semua kerangka acuan inersia, setiap proses mekanis berlangsung secara identik (pada waktu yang sama kondisi awal) … Besar kamus ensiklopedis
Dalam mekanika klasik Newton, ia menetapkan bahwa dalam semua kerangka acuan inersia, setiap proses mekanis berlangsung dengan cara yang sama (dalam kondisi awal yang sama). * * * PRINSIP RELATIVITAS GALILEO PRINSIP RELATIVITAS GALILEO dalam... ... kamus ensiklopedis
- (dinamai menurut G. Galileo) prinsip klasik. Mekanika Newton, menegaskan kesamaan hukum mekanika. gerak di semua sistem referensi inersia. Generalisasi G. p.o. untuk semua fisik fenomena (tidak termasuk gravitasi) dilakukan oleh A. Einstein (lihat... ... Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik
Prinsip relativitas Galileo- (atau prinsip klasik relativitas) prinsip mekanika klasik (fisika), yang menegaskan kesamaan (invarian) hukum gerak dalam semua kerangka acuan inersia (lihat transformasi Galilea) dan, oleh karena itu, ketidakmungkinan ... ... Awal mula ilmu pengetahuan alam modern
Prinsip dasarnya klasik. mekanika, menegaskan invarian hukum mekanika. gerakan mengenai penggantian beberapa sistem inersia dengan yang lain. Keberadaan kerangka acuan inersia dipostulatkan. G.p.o. telah dipersiapkan sebagai hasilnya...... Ensiklopedia Matematika
Secara klasik Mekanika Newton, menetapkan bahwa dalam semua kerangka acuan inersia ada mekanik. prosesnya berlangsung dengan cara yang sama (dalam kondisi awal yang sama) ... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis
Simetri dalam fisika Transformasi Invariansi yang sesuai Hukum kekekalan yang sesuai ↕ Terjemahan waktu ... energi ⊠ Simetri C, P, CP dan T ... paritas ↔ Terjemahan ruang Homogenitas ruang ... momentum ↺ Rotasi ... Wikipedia
Transformasi Galilea dalam mekanika klasik (mekanika Newton) transformasi koordinat dan waktu ketika berpindah dari satu kerangka acuan inersia (IRS) ke kerangka acuan inersia lainnya. Istilah ini diciptakan oleh Philip Frank pada tahun 1909. Transformasi... ...Wikipedia
Prinsip relativitas - teori fisika, yang menyatakan bahwa gerakan hanya dapat diperhatikan dalam kaitannya dengan suatu objek, dan bukan pada objek itu sendiri. Jika kita membayangkan seorang pengamat berada di laboratorium tertutup, maka tidak ada eksperimen yang dilakukan di dalam ... Kamus Politik Populer
Buku
- Prinsip relativitas Galileo dan geometri non-Euclidean, I. M. Yaglom. Buku ini merupakan karya pertama dalam literatur sains populer yang menganalisis secara rinci 'prinsip relativitas geometri Galileo'. Hal ini berdasarkan isi ceramah...
Ketika gambaran mekanistik dunia mendominasi ilmu pengetahuan alam dan ada kecenderungan untuk mereduksi penjelasan semua fenomena alam hanya pada hukum mekanika, prinsip relativitas, yang dirumuskan oleh Galileo dalam kerangka mekanika klasik, tidak diragukan lagi. Situasi berubah secara dramatis ketika fisikawan mulai mempelajari ilmu listrik, magnet, dan fenomena optik. Maxwell menggabungkan semua fenomena ini dalam satu kesatuan teori elektromagnetik. Dalam hal ini, pertanyaan yang muncul secara alami: apakah prinsip relativitas juga berlaku untuk fenomena elektromagnetik?
Pada tahun 1905 Matematikawan Perancis dan fisikawan A. Poincaré (1854–1912) merumuskan prinsip relativitas sebagai hukum fisika umum, yang berlaku untuk fenomena mekanik dan elektromagnetik. Menurut prinsip ini, hukum fenomena fisika harus sama baik bagi pengamat yang diam maupun bagi pengamat yang bergerak lurus beraturan. Berdasarkan prinsip relativitas, teori fisika baru tentang ruang dan waktu dikembangkan - teori relativitas khusus.
A. Poincaré adalah orang pertama yang mengungkapkan gagasan bahwa prinsip kesetaraan semua sistem koordinat inersia harus diperluas fenomena elektromagnetik, yaitu. Prinsip relativitas berlaku pada semua fenomena alam. Hal ini menyebabkan perlunya merevisi gagasan tentang ruang angkasa Dan waktu. Namun, Poincaré tidak menunjukkan perlunya hal ini. Hal ini pertama kali dilakukan oleh A. Einstein (1979–1955).
Teori relativitas khusus– teori fisika yang menganggap ruang dan waktu sebagai bentuk keberadaan materi yang berkaitan erat. Teori relativitas khusus diciptakan pada tahun 1905–1908. karya H. Lorentz, A. Poincaré, A. Einstein dan G. Minkowski berdasarkan analisis data eksperimen yang berkaitan dengan fenomena optik dan elektromagnetik, yang generalisasinya berupa postulat:
prinsip relativitas, Dimana semua hukum alam harus sama dalam semua kerangka acuan inersia;
prinsip kecepatan cahaya konstan, yang menyatakan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah sama di semua kerangka acuan inersia dan tidak bergantung pada pergerakan sumber dan penerima cahaya.
Prinsip relativitas yang dirumuskan Einstein merupakan generalisasi dari prinsip relativitas Galileo yang dirumuskan hanya untuk gerak mekanis. Prinsip ini mengikuti sejumlah percobaan yang berkaitan dengan elektrodinamika dan optik benda bergerak.
Eksperimen persis Michelson pada tahun 80-an abad ke-19. menunjukkan bahwa ketika gelombang elektromagnetik merambat, kecepatannya tidak bertambah. Misalnya jika sepanjang arah pergerakan kereta api yang kecepatannya adalah ay 1 , kirim sinyal cahaya dengan cepat ay 2 , mendekati kecepatan cahaya dalam ruang hampa, maka kecepatan sinyal relatif terhadap platform ternyata kurang dari jumlah ay 1 +v 2 dan umumnya tidak dapat melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Kecepatan rambat sinyal cahaya tidak bergantung pada kecepatan sumber cahaya. Fakta ini bertentangan dengan prinsip relativitas Galileo.
Prinsip keteguhan kecepatan cahaya, misalnya, dapat diuji dengan mengukur kecepatan cahaya dari sisi berlawanan dari Matahari yang berputar: salah satu sisi Matahari selalu bergerak ke arah kita, dan sisi lainnya selalu bergerak ke arah kita. . sisi yang berlawanan. Meskipun sumbernya bergerak, kecepatan cahaya dalam ruang hampa selalu sama dan setara s=300.000 km/detik.
Kedua prinsip ini saling bertentangan dari sudut pandang konsep dasar fisika klasik.
Sebuah dilema muncul: penolakan terhadap prinsip keteguhan kecepatan cahaya, atau prinsip relativitas. Prinsip pertama ditetapkan dengan sangat tepat dan jelas sehingga mengabaikannya jelas tidak dapat dibenarkan dan, terlebih lagi, dikaitkan dengan kompleksitas yang berlebihan dalam deskripsi proses alam. Kesulitan yang tidak kalah besarnya muncul ketika mengingkari prinsip relativitas dalam bidang proses elektromagnetik.
Kontradiksi yang nyata antara prinsip relativitas dan hukum keteguhan kecepatan cahaya muncul karena mekanika klasik, menurut Einstein, didasarkan “pada dua hipotesis yang tidak dapat dibenarkan”:
interval waktu antara dua peristiwa tidak bergantung pada keadaan gerak kerangka acuan;
jarak spasial antara dua titik padat tidak bergantung pada keadaan gerak kerangka acuan.
Berdasarkan hipotesis yang tampak jelas ini, mekanika klasik secara diam-diam mengakui bahwa interval waktu dan jarak mempunyai nilai nilai absolut, yaitu. tidak bergantung pada keadaan gerak benda acuan. Ternyata jika seseorang dalam gerbong yang bergerak beraturan menempuh, misalnya jarak 1 meter dalam satu detik, maka ia juga akan menempuh jarak yang sama terhadap permukaan jalan dalam satu detik. Demikian pula, diyakini bahwa dimensi spasial benda dalam kerangka acuan diam dan bergerak tetap sama. Dan meskipun asumsi ini dari sudut pandang kesadaran biasa dan akal sehat tampaknya terbukti dengan sendirinya, namun hal tersebut tidak konsisten dengan hasil eksperimen yang dilakukan dengan cermat yang mengkonfirmasi kesimpulan teori relativitas khusus yang baru.
Besar ilmuwan pada zamannya Renaissance, penemu teleskop pertama, Galileo Galilei mencapai banyak hal selama hidupnya penemuan ilmiah, baik dalam bidang astronomi maupun fisika, matematika, dan ilmu-ilmu lainnya. Dan di antara mereka, termasuk salah satu landasannya fisika modern– Prinsip relativitas klasik Galileo, yang menjadi topik artikel kami hari ini.
Apa prinsip relativitas Galileo?
Mari kita coba merumuskan prinsip relativitas Galileo sesingkat dan sejelas mungkin. Jadi, ia mengklaim bahwa semua proses dan fenomena mekanis terjadi dengan cara yang sama dalam kerangka acuan inersia. Sekarang mari kita menguraikannya sedikit, dimulai dengan sistem referensi inersia.
Apa yang dimaksud dengan kerangka acuan inersia? Di bawahnya fisika klasik mengacu pada sistem di mana semua benda bergerak secara linier dan lurus. Sebuah contoh sederhana sistem inersia bisa berupa kereta api yang bergerak di atas rel, atau dalam skala global, planet kita berputar mengelilingi Matahari. Omong-omong, semuanya juga mengacu pada kerangka acuan inersia.
Prinsip relativitas Galileo dapat diterapkan pada fenomena fisika manakah?
Tapi mari kita kembali ke prinsip relativitas Galileo, atau lebih tepatnya prinsipnya aplikasi praktis. Bayangkan Anda sedang bepergian dengan kereta api atau berlayar dengan kapal. Jika Anda berada di kabin kapal atau gerbong kereta, Anda akan melakukan beberapa hal sederhana eksperimen fisik, walaupun hanya sekedar melempar bola, anda akan melihat bahwa hasil dari tindakan tersebut akan sama persis seperti jika anda hanya berdiri di tanah (bola yang sama di dalam gerbong kereta akan jatuh dengan lintasan yang sama seperti di tanah). ). Dengan kata lain, baik kabin kapal maupun gerbong kereta api merupakan sistem referensi inersia tertutup, dan proses mekanis di dalamnya berlangsung menurut hukum yang sama.
Seperti yang kami katakan di atas, planet Bumi kita juga merupakan sistem inersia yang besar, ia bergerak mengelilingi Matahari dan berputar pada porosnya, tetapi kita tidak merasakan gerakan ini. Dan semua itu karena pergerakan Bumi kita dan planet-planet lain, prinsip relativitas Galileo efektif; semua proses mekanis, terlepas dari pergerakan Bumi, berlangsung dengan cara yang sama;
Sejarah penemuan prinsip relativitas Galileo
Pada zaman Galileo, ketika gagasan palsu Aristoteles mendominasi ilmu pengetahuan pada masa itu, diyakini bahwa Bumi berada di pusat Alam Semesta dan berada dalam posisi tidak bergerak. Gagasan bahwa Bumilah yang bergerak mengelilingi Matahari menimbulkan tawa di kalangan masyarakat saat itu, karena jika ia bergerak, mengapa kita tidak merasakan gerakan itu, mereka bingung.
Eksperimen Galileo di bidang mekanika membawanya pada apa yang kita sebut “prinsip relativitas”, dengan kata lain, prinsip utama arti fisik Prinsip relativitas Galileo adalah untuk menjelaskan kepada orang-orang Abad Pertengahan (yah, kita juga penduduk abad ke-21) mengapa, meskipun bumi bergerak, kita sendiri tidak memperhatikan atau merasakan gerakan ini di bagaimanapun juga, kenapa semua benda selalu jatuh tegak lurus ke bawah, tidak miring dan seterusnya.
Prinsip relativitas Galileo, video
Dan sebagai tambahan video yang bermanfaat pelajaran tentang prinsip relativitas Galileo.
Prinsip relativitas Galileo menyatakan:
Fenomena mekanis terjadi dengan cara yang sama di semua kerangka acuan inersia, yaitu hukum dinamika yang menjelaskannya adalah sama. Oleh karena itu, semua sistem referensi inersia adalah sama.
Artinya persamaan yang menyatakan hukum mekanika tidak berubah pada transformasi Galilea.
Transformasi Galilea terdiri dari transformasi koordinat dan waktu T memindahkan titik material ketika berpindah dari satu titik sistem referensi inersia ke yang lain:
Untuk koordinat Xitu diungkapkan seperti ini:
Di sini dan adalah vektor jari-jari, dan merupakan koordinat titik dalam dua kerangka acuan inersia, dan υ - kecepatan relatif gerak kedua kerangka acuan inersia tersebut. Waktu tidak berubah ketika berpindah dari satu kerangka acuan inersia ke kerangka acuan inersia lainnya: Prinsip relativitas Galileo berdasarkan konsep waktu mutlak dan ruang mutlak. Artinya pada semua kerangka acuan inersia kejadian terjadi dengan cara yang sama (simultan).
Pada suatu saat awal T 0
= 0
mari kita ambil salah satu sistem koordinat KE(XYZ) dan kompatibel dengan ponsel - K´( X´ Y´ Z´) . Mari kita perbaiki sistemnya K. Pada waktu berikutnya, posisi suatu titik A, bergerak relatif terhadap kedua sistem koordinat, ditentukan dalam sistem K vektor radius, dan dalam sistem K´ - vektor radius. Vektor menghubungkan asal TENTANG sistem koordinat tetap dengan titik asal TENTANG´ sistem seluler, sama dengan vektor pergerakan sistem K relatif K: 
. Menurut aturan penjumlahan vektor, 
. Dengan menyatakan vektor perpindahan dalam kecepatan gerak sistem K relatif K, kami akan menerima. Berdasarkan ini,
Dari persamaan ini berikut hukum penjumlahan kecepatan:
di mana adalah kecepatan titik relatif terhadap sistem K Dan K´ masing-masing. Kami membedakan ungkapan ini sehubungan dengan waktu dan dapatkan w = w´. Artinya percepatan suatu titik masuk saat ini waktu relatif sama terhadap sistem mana pun yang bergerak tanpa percepatan relatif terhadap satu sama lain.
Berdasarkan pengamatan, Galileo merumuskan prinsip relativitas klasik, yang menyatakan bahwa hukum mekanika adalah sama dalam kerangka acuan inersia mana pun. Artinya, persamaan gerak relatif terhadap sistem inersia bertepatan satu sama lain. Artinya persamaannya mw = F setara dengan persamaan M´ w´ = F´.
Dari prinsip Galileo berikut ini F = F´ , yaitu gaya-gaya yang bekerja pada suatu titik tidak berubah ketika berpindah dari satu sistem inersia ke sistem inersia lainnya, juga merupakan sistem inersia.
Akibatnya, semua besaran yang termasuk dalam persamaan Newton tidak berubah ketika diubah dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya.
