1. Что изучает динамика?
Динамика занимается изучением движения тел под действием сил. Если кинематика описывает движение само по себе, то динамика объясняет, почему тело движется именно так, связывая движение с действующими на него силами.
2. Выделите из определения инерции два главных признака, позволяющих установить, движется ли тело по инерции.
В определении инерции выделяются два признака. Во-первых, это способность тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Во-вторых, это происходит тогда, когда на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано. Именно по этим признакам и можно установить, движется ли тело по инерции.
3. В чём отличие между инерциальной и неинерциальной системами отсчёта? Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчёта?
В инерциальной системе отсчёта выполняется закон инерции, то есть тела сохраняют своё состояние, если на них не действуют силы. В неинерциальной системе этот закон нарушается, и для объяснения движения приходится вводить так называемые фиктивные силы, например силу инерции при ускоренном движении лифта или вращении Земли. Равномерное прямолинейное движение и покой эквивалентны именно в инерциальной системе, потому что только в ней они не требуют внешнего воздействия.
4. Получите преобразования Галилея и закон сложения скоростей.
Преобразования Галилея показывают, как связаны координаты и время в двух системах отсчёта, движущихся равномерно и прямолинейно одна относительно другой. Если система K′ движется относительно K со скоростью v вдоль оси x, то выполняется x′ = x – vt, y′ = y, z′ = z, t′ = t. Из этих преобразований сразу вытекает закон сложения скоростей: если в системе K′ тело движется со скоростью u′, то в системе K его скорость будет u = u′ + v.
5. Сформулируйте принцип относительности Галилея. Разъясните его смысл.
Принцип относительности Галилея формулируется так: все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта. Это значит, что ни один механический опыт не позволит отличить, покоится ли система или движется равномерно и прямолинейно. По сути, принцип утверждает, что нет привилегированной системы покоя, и движение всегда относительное.