Относительность механического движения

Систе́ма отсчёта (СО) — это система координат, использующаяся для описания положения объектов в пространстве. Часто СО связывается с Землёй, то есть Земля берется в качестве тела отсчёта, однако движение тел можно описывать в разных СО, и все они равноправны. Кинематические характеристики движения, такие как траектория, перемещение, скорость, в разных системах оказываются различными. Величины, зависящие от выбора СО, в которой производится их измерение, называют относительными.

Оптимальный выбор системы отсчёта особенно важен при решении следующих типов задач:

• задачи на движение сразу нескольких тел;
• упругие удары о подвижные массивные объекты;
• задачи на движение тел в подвижной среде (река, ветер и т. п.).

Пассажир, находящийся в движущемся равномерно относительно поверхности Земли вагоне, выпускает из рук мяч. Он видит, как мяч падает относительно вагона вертикально вниз с ускорением ${\displaystyle g}$. Свяжем с вагоном систему координат ${\displaystyle X_{1}O_{1}Y_{1}}$ (см. рис.). В этой системе координат за время падения мяч пройдёт путь ${\displaystyle AD=h}$, и пассажир отметит, что мяч упал вертикально вниз и в момент удара о пол его скорость была равна ${\displaystyle {\vec {v}}_{1}}$.

В то же время, наблюдатель, стоящий на неподвижной платформе, с которой связана система координат ${\displaystyle XOY}$ заметит, что траекторией мяча является парабола ${\displaystyle AD}$, и мяч упал на пол со скоростью ${\displaystyle v_{2}}$, направленной под углом к горизонту.

Наблюдатели в разных системах координат ${\displaystyle X_{1}O_{1}Y_{1}}$ и ${\displaystyle XOY}$ фиксируют различные по форме траектории, скорости и пройденные пути при движении одного тела — мяча. В этом и заключается относительность движения, и в этом смысле механическое движение всегда относительно.