Номер 2, страница 155 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

2. Какие величины в механике Ньютона считались относительными, а какие — абсолютными?

В классической (ньютоновской) механике в основе мировоззрения лежали концепции абсолютного пространства и абсолютного времени. Это разделяло все физические величины на две категории: те, которые не зависят от наблюдателя (абсолютные), и те, которые зависят от выбора системы отсчета (относительные).

Абсолютные величины

Это величины, которые считались неизменными и одинаковыми для любого наблюдателя, независимо от его состояния движения. К ним относятся:

• Время. Ньютон полагал, что существует единое для всей Вселенной «абсолютное, истинное и математическое время», которое течет равномерно и не зависит ни от чего внешнего. Промежуток времени $ \Delta t $ между двумя событиями одинаков во всех системах отсчета.

• Пространство и расстояние. Постулировалось существование «абсолютного пространства», которое всегда остается одинаковым и неподвижным. Как следствие, длина объекта или расстояние $ l $ между двумя точками в этом пространстве считались абсолютными и не зависящими от скорости движения наблюдателя.

• Масса. Масса $ m $ тела рассматривалась как его внутренняя, неизменная характеристика, мера его инертности, которая не зависит от скорости.

• Ускорение. В инерциальных системах отсчета (в которых выполняется первый закон Ньютона) ускорение тела $ \vec{a} $ является абсолютной величиной. Это следует из того, что ускорение — это вторая производная от координаты по времени, а и время, и расстояние считались абсолютными.

• Сила. Согласно второму закону Ньютона $ \vec{F} = m\vec{a} $, сила $ \vec{F} $, действующая на тело, также является абсолютной величиной, поскольку определяется произведением двух абсолютных величин — массы и ускорения.

Относительные величины

Это величины, значение которых зависит от системы отсчета, в которой производятся измерения. К ним относятся:

• Положение (координаты). Координаты тела можно определить только относительно какого-либо другого тела или точки, принятой за начало отсчета. Абсолютного положения в пространстве не существует.

• Скорость. Так как скорость $ \vec{v} $ — это производная от положения по времени, а положение относительно, то и скорость является относительной величиной. Ее значение зависит от того, относительно какой системы отсчета она измеряется.

• Траектория. Форма пути, по которому движется тело, зависит от системы отсчета наблюдателя.

• Импульс. Импульс (количество движения) тела, равный $ \vec{p} = m\vec{v} $, является относительной величиной, так как напрямую зависит от относительной скорости $ \vec{v} $.

• Кинетическая энергия. Энергия движения тела, определяемая формулой $ E_k = \frac{mv^2}{2} $, также относительна, поскольку зависит от квадрата относительной скорости.

Ответ: В механике Ньютона абсолютными величинами считались время, пространство (и как следствие — расстояние и длина), масса, ускорение и сила. Относительными величинами являлись положение (координаты), скорость, траектория, импульс и кинетическая энергия.