Какова траектория тела?

Относительна не только скорость, но и траектория тела. Чтобы в этом убедиться, понаблюдаем за пассажиром
в поезде, движущемся по прямому пути с постоянной ско­ростью. Пусть пассажир бросит из окна вагона тяжелый камень. По какому пути падает камень на землю?
По инерции камень продолжает движение с такой же скоростью, как и вагон, т. е. камень все время остается напротив окна вагона. В то же самое время он падает вниз. Человек, сидящий в поезде, скажет, что камень падает на землю по вертикальной прямой. Может ли то же самое сказать человек, стоящий у полотна железной дороги? Нет, не может. Он видит, что камень продолжает движе­ние в направлении движения поезда, падая в то же время вниз. Выброшенный из окна вагона камень летит, как и брошенное горизонтально тело, по параболе. Траектория камня будет параболой, так будет утверждать человек, стоящий у полотна.
Не имеет смысла спрашивать, какова «действительная» траектория камня — прямая или парабола. Траектория тела не абсолютное понятие, о траектории можно говорить только относительно заданного тела отсчета. В разных системах отсчета траектория будет иметь различный вид. В то время как в системе отсчета, связанной с движущим­ся поездом, траекторией камня является прямая, в систе­ме отсчета, связанной с Землей, она оказывается парабо­лой. Траектория, как и скорость,— понятие относительное. О форме траектории имеет смысл говорить только после того, как будет фиксирована система отсчета.

Относительна не только скорость, но и траектория тела. Чтобы в этом убедиться, понаблюдаем за пассажиром
в поезде, движущемся по прямому пути с постоянной ско­ростью. Пусть пассажир бросит из окна вагона тяжелый камень. По какому пути падает камень на землю?
По инерции камень продолжает движение с такой же скоростью, как и вагон, т. е. камень все время остается напротив окна вагона. В то же самое время он падает вниз. Человек, сидящий в поезде, скажет, что камень падает на землю по вертикальной прямой. Может ли то же самое сказать человек, стоящий у полотна железной дороги? Нет, не может. Он видит, что камень продолжает движе­ние в направлении движения поезда, падая в то же время вниз. Выброшенный из окна вагона камень летит, как и брошенное горизонтально тело, по параболе. Траектория камня будет параболой, так будет утверждать человек, стоящий у полотна.
Не имеет смысла спрашивать, какова «действительная» траектория камня — прямая или парабола. Траектория тела не абсолютное понятие, о траектории можно говорить только относительно заданного тела отсчета. В разных системах отсчета траектория будет иметь различный вид. В то время как в системе отсчета, связанной с движущим­ся поездом, траекторией камня является прямая, в систе­ме отсчета, связанной с Землей, она оказывается парабо­лой. Траектория, как и скорость,— понятие относительное. О форме траектории имеет смысл говорить только после того, как будет фиксирована система отсчета.
Можно привести множество примеров, демонстрирую­щих, что понятие траектории относительно. Так, например, орбита планеты Марс по отношению к Солнцу — эллипс, относительно же Земли орбита будет иметь гораздо более сложный вид (она состоит из петель). На рис. 16 схема­тически изображен путь Марса за полгода, как он пред­ставляется земному наблюдателю (влияние вращения Земли вокруг своей оси здесь не отображено). Именно для описания петель в системе Птолемея использовались эпи­циклы.
 
Видимое движение Марса на небосводе
 
Рис. 16. Видимое движение Марса на небосводе
 
Рассмотрим другой пример. В земной системе отсчета у самой Земли траектория отсутствует (Земля неподвижна относительно себя), в то же время в системе Солнца тра­ектория Земли будет эллипсом, как у Марса.
Две величины, характеризующие движение тела,— траектория и скорость — относительны. Возникает впечат­ление, что соответственно этому должно быть и два прин­ципа относительности: принцип относительности скоро­сти и принцип относительности траектория. В действи­тельности получается совсем не так. Вычисления показы­вают, что относительность траектории следует из относи­тельности скорости. Тем самым для теории движения вполне достаточно только одного принципа относительно­сти, а именно: классического принципа относительности, или принципа относительности скорости.