более подробно остановимся на электромагнетизме.
В инерциальной системе отсчета именно совокупность этих сил (и только этих сил) в случае необходимости придает нам ускорение: ma→; = F→;. Таким образом, мы можем понять движение любого объекта, просто наблюдая за его окружением.
Проблема в том, что в некоторых случаях опыт показывает, что наша земная система отсчета, столь важная для нас, не является инерционной: такое происходит, когда мы наблюдаем за движением воздушных масс или океанов. Этому невозможно найти объяснение, если мы примем в расчет только влияние окружающей среды. Это будет равносильно тому, как если мы будем рассматривать движение предмета внутри машины или поезда.
Мы уже давали этому некоторое объяснение с помощью рис. 1.3 и 1.4. Теперь мы рассмотрим все более подробно, чтобы лучше понять природу движения, с которым нам предстоит столкнуться в этих неинерциальных системах отсчета.
Вспомним наш опыт с мячом, лежащим на горизонтальной поверхности в машине. Если машина едет с постоянной скоростью по прямой, мяч будет неподвижен: реакция опоры полностью компенсирует его вес. Общая сила воздействия на мяч, следовательно, равна нулю (объект псевдоизолированный), и, как следствие, ускорение мяча тоже: уравнение ma→; = F→; вполне применимо, так как машина является инерциальной системой отсчета.
Теперь, если машина затормозит, мяч покатится вперед (потому что он стремится сохранить постоянную скорость относительно дороги): это показано на рис. 1.4, который мы воспроизвели ниже (➙ рис. 5.1). На этот раз возникает ускорение по отношению к машине, хотя окружающая среда не изменилась.
Итак, у нас есть выбор между двумя вариантами:
• либо мы считаем, что уравнение ma→; = F→; больше неприменимо и нужно найти другой закон;
• либо мы считаем, что уравнение ma→; = F→; должно всегда удовлетворять определению силы. Это подразумевает, что сила F→; теперь не просто зависит от окружающей среды, поскольку она указывает, что F→; = 0→;, тогда как a→; ≠ 0→;.
Мы будем придерживаться второго варианта, чтобы по возможности не нарушать интуитивного смысла силы: если ускорение мяча направлено вперед, значит, некая сила толкает его вперед.
Рис. 5.1 – Машина в процессе торможения
Ускорение, связанное с ускорением системы отсчета
Из чего рождается эта сила? Ответ прост.
• машина тормозит, ее скорость по отношению к дороге уменьшается;
• мяч сохраняет постоянную скорость по отношению к дороге;
• следовательно, мяч ускоряется по отношению к машине, что хорошо видно на рис. 5.1.
Иначе говоря, ускорение, направленное вперед и действующее на мяч в системе отсчета машины, является результатом «отрицательного ускорения» машины по отношению
