Движение тела всегда описывают в выбранной системе отсчёта. Но законы механики имеют наиболее простой вид не в любой системе.
Первый закон Ньютона
Свободное тело — тело, на которое другие тела не действуют либо их действия пренебрежимо малы или скомпенсированы.
Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчёта, относительно которых свободное тело сохраняет свою скорость — покоится или движется равномерно и прямолинейно.
Покой является частным случаем такого движения: скорость тела постоянна и равна нулю. Свойство тела сохранять скорость при отсутствии нескомпенсированных воздействий называют инерцией.
Инерциальная система отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона.
Важно
Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчёта. Он не объясняет покой отсутствием движения: покой и равномерное прямолинейное движение равноправны.
Инерциальные и неинерциальные системы
Если система движется относительно ИСО равномерно и прямолинейно, то она тоже инерциальна. Система, движущаяся с ускорением относительно ИСО, является неинерциальной. Например, ускорение или торможение вагона можно обнаружить по поведению тел внутри него.
Систему отсчёта, связанную с поверхностью Земли, в большинстве школьных задач приближённо считают инерциальной. При более точном описании нужно учитывать вращение Земли.
Именно в ИСО записывают второй закон Ньютона и другие законы динамики.
Принцип относительности Галилея
Принцип относительности Галилея: при одинаковых начальных условиях любое механическое явление протекает одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.
Поэтому внутри закрытого вагона, который движется равномерно и прямолинейно, невозможно механическим опытом определить, покоится вагон или движется. Одинаковы именно законы механики; координаты и скорости одного и того же тела в разных системах отсчёта могут различаться.
Коротко
- Первый закон Ньютона утверждает существование систем, в которых свободное тело сохраняет скорость.
- Такие системы отсчёта называют инерциальными.
- Система, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, тоже является ИСО.
- Во всех ИСО механические явления при одинаковых начальных условиях протекают одинаково.