Страница 1 из 11
Модератор форума: lyumer, Екатерина_Пашкова 
Форум учителей об образовании в России и мире » Форум педагогов по предметам, разделам » Форум учителей математики, физики и астрономии » Что такое система отсчёта? (К современному начальному курсу физики.)
Что такое система отсчёта?
EricRedДата: Пятница, 21.10.2016, 05:15 | Сообщение # 1

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Навеено этим:
Решебник по физике за 9 класс (А. В. Перышкин, Е. М. Гутник, 2009 год), задача №2 к главе «Глава I Законы взаимодействия и движения тел. Упражнение 9».
Вопрос: В некоторых случаях скорость тела может быть одинаковой в разных системах отсчета. Например, поезд движется с одной и той же скоростью в системе отсчета, связанной со зданием вокзала, и в системе отсчета, связанной с растущим у дороги деревом. Не противоречит ли это утверждению о том, что скорость относительна? Ответ поясните.
Ответ: Нет, поскольку и дерево, и вокзал жестко связаны с другой системой отсчёта — Землей.

Книги этой у меня нет, поэтому точность цитирования не гарантирую.

Предлагаю основательно разобраться со следующим (и не в общих ничего не значащих словах, а в практических навыках):
Что такое система отсчёта? Зачем она нужна? Как соотносятся между собой система отсчёта и система координат?

Если кому-то тема кажется слишком простой, то сделаю такое утверждение: что такое система отсчёта в самом общем случае, современная наука не знает; проблемы с этим известны уже 100 лет (ровно), но ни малейших подвижек нет до сих пор.

В литературе есть разноголосица о том, что такое система отсчёта, но сформулировать общепринятое определение можно: система отсчёта — это тело отсчёта и часы. Основные вариации, заслуживающие внимания, такие: не одно тело, а система тел (Лансберг, который тоже использует такое определение, видимо, просто забыл про часы); плюс ещё и система координат тоже входит. Систему координат, понятно, приплетать нельзя: если я вместо декартовой сферическую возьму, то у меня система отсчёта поменяется, тта?

Но уже дальше пошли загадки. Говорят всегда так: с вокзалом связана система отсчёта. Откуда видно, что вокзал телом отсчёта той системы не служит: иначе бы говорили иначе — «построена на», что ли, или просто «телом отсчёта которой служит».
Вопрос А: с вокзалом, деревом и Землёй связана одна и та же система отсчёта или три разных?
Вопрос Б: что служит телом отсчёта этой одной системы или каждой из этих трёх систем?
Второй вопрос — это, конечно, просто вопрос: что такое тело отсчёта? В школьных учебниках ответа на этот вопрос просто нет: «относительно тела отсчёта производятся измерения положений других тел». Совершенно верно. И? В ВУЗовских учебниках полезной информации больше, но, просто прочитав в них один тот параграф, вы, если ответа не знаете, на вопрос ответить не сможете — я уверен.
Спасибо
miflinДата: Пятница, 21.10.2016, 18:04 | Сообщение # 2

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
Как я это воспринимаю.

Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени,
по отношению к которым рассматривается движение каких-либо тел.

Это определение я взял и Википедии, и оно меня вполне устраивает.
Вопрос связи системы координат с телом отсчета - это уже, скажем, чисто технический вопрос,
и ответ зависит от решаемой задачи.

Например, для случая Земли как тела отсчета.
При рассмотрении движения автомобиля начало координат связываем с какой-то точкой на поверхности Земли
и удобным нам образом ориентируем оси.
При рассмотрении движения спутника относительно Земли начало координат связываем с центром Земли и,
опять же, удобным для нас образом ориентируем оси.
Цитата EricRed ()
Вопрос А: с вокзалом, деревом и Землёй связана одна и та же система отсчёта или три разных?

Тело отсчета, естественно, одно и то же - Земля (за исключением случая, когда "вокзал отходит" smile ).
Это главный момент. Принципиальный.
А произвол в выборе точек отсчета для измерения расстояния и времени - менее принципиальный. Им несть числа.
Здание вокзала можно рассматривать как совокупность отдельных кирпичей, и относительно каждого
вести отсчет. И будет систем отсчета... сколько там кирпичей в здании вокзала...
Соблюдая чувство меры, я уже не говорю о песчинках... smile
Так что на процитированный вопрос отвечу - одна система отсчета, несмотря на то, что при неуёмной фантазии
их можно наплодить бесконечно много, принципиально не отличающихся.
Цитата EricRed ()
Вопрос Б: что служит телом отсчёта этой одной системы или каждой из этих трёх систем?

Земля (см. выше).
Цитата EricRed ()
Второй вопрос — это, конечно, просто вопрос: что такое тело отсчёта?

Я бы предложил так. Нужно иметь базовое тело отсчета, на котором можно разместить приборы
и провести измерения
. А потом результаты можно пересчитать для какой-нибудь молекулы,
претендующей на тело отсчета, и передать их, в качестве физико-математической гуманитарной помощи,
исследователям, живущим и работающим на поверхности этой молекулы. smile

Как-то так, навскидку... Не претендуя на истину в конечной инстанции. Главное - можно ехать, а шашечки...
Цитата EricRed ()
проблемы с этим известны уже 100 лет (ровно)

Несмотря на это, космические корабли успешно бороздят просторы Большого театра.
А если Вы намекаете на ОТО, то это уже по ту сторону добра и зла. smile
Спасибо
EricRedДата: Пятница, 21.10.2016, 19:43 | Сообщение # 3

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата miflin ()
Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени,
по отношению к которым рассматривается движение каких-либо тел.

Если так, то с другой системой координат будет и другая система отсчёта. Если я вместо декартовой сферическую возьму, у меня система отсчёта поменяется что ли? Вроде, Вы согласны, что можно начало отсчёта системы координат выбрать произвольно? Тогда уж отделяйте систему координат от системы отсчёта: иначе она будет другой даже, если начало сместить.

Цитата miflin ()

одна система отсчета, несмотря на то, что при неуёмной фантазии
их можно наплодить бесконечно много, принципиально не отличающихся.

Многие согласятся с этим, я думаю. Поясню, откуда берётся эта интуиция. Мы начинаем думать о том, зачем нужна система отсчёта и тут понимаем, что иметь здесь три разных совершенно бесполезно — они должны совпадать.

Нужно понять главное. Что такое система отсчёта? Система отсчёта — это прибор, которым измеряют в первую очередь координаты и время. Понятно, что, когда мы измеряем длину, то в качестве линейки можно взять разные вещи: иной раз и пальцем прекрасно можно померить. Так и тут: тело отсчёта можно реализовать по-разному, это, кроме точности, ни на что не повлияет.

А вот тут можно дерево взять или вокзал, или же только Землю? Строго говоря, ни одно: как и с линейкой, нужно соблюдать метрологические стандарты, поэтому абы как реализовывать тело отсчёта нельзя. Но интуитивно опять ясно, что Земля больше подходит. Почему? А потому, что определять положение в пространстве относительно тела отсчёта можно только в непосредственной близости от него. Те, кто ориентировался на местности, знают, что нужны три ориентира и они обязательно должны быть на значительном удалении друг от друга: если они стоят гурьбой, то точность позиционирования будет хреновой. Вот поэтому и говорят о системе тел, потому что всегда их бывает три: больше-то и не нужно, чтобы реализовать тело отсчёта. Но тело отсчёта всегда одно.

К телу отсчёта есть одно важное требование. Чем серьёзнее литературный источник, тем вероятнее в нём не забывают упомянуть, что тело отсчёта обязательно должно быть абсолютно твёрдым. Это потому так, что тело отсчёта и есть используемый эталон длины. Если он будет меняться во времени или пространстве, то, понятно, начнётся архи адовая жуть. Поэтому, когда читаете, что в механике сплошных сред и общей теории относительности в качестве тела отсчёта используют непрерывную среду, — не верьте глазам своим (с) Козьма Прутков.

Вопрос: если в одной и той же системе отсчёта можно использовать разные координаты (декартовы, сферические, с разным началом отсчёта), то можно ли использовать и нестационарные то есть — зависящие от времени (растягивающиеся, движущиеся)? Например, такая замена координат: x' = x t

Добавлено (21.10.2016, 19:43)
---------------------------------------------

Цитата miflin ()
А если Вы намекаете на ОТО, то это уже по ту сторону добра и зла

Нет смысла здесь обсуждать самый общий случай. Я просто хочу лишний раз обратить внимание на то, что наука не бывает законченной даже в самых базовых понятиях: всегда есть нерешённые проблемы. Например, недавно приняли новый метрологический стандарт, и теперь измерением называется совсем не то, что им называлось раньше. В новом определении устранены проблемы старого и порождены новые. Движение вперёд не в том, что проблем стало меньше: наоборот, количество проблем всегда только растёт. Продвижение в том, что новые проблемы гораздо тоньше и труднее предыдущих.
Спасибо
miflinДата: Пятница, 21.10.2016, 19:59 | Сообщение # 4

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
Эрик, конечно, можно обсуждать многие нюансы, более существенные, менее существенные -
у каждого своё мнение.
Моё мнение (аналогия) - если в одном сосуде с водой плавают гуппи, меченосцы и гурами,
а в другом - скалярии, барбусы и неоны, то для меня оба этих сосуда - одно и то же - аквариум с рыбками.
Спасибо
EricRedДата: Пятница, 21.10.2016, 22:56 | Сообщение # 5

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Мне бы просто ответы на вопросы. Я никогда никому ничего не навязываю. Только аргументирую и разъясняю.

В стационарной системе координат расстояние между двумя точками будет просто равно модулю x1 - x2 В нестационарной расстояние между те ми же точками будет равно модулю ( x1' - x2' ) / t Что страшного? В сферической системе координат расстояние вдоль мередиана тоже не простой разности углов равно.

Теперь очевидно, я думаю, что тех, кто продолжает приплетать систему координат в определение системы отсчёта, можно ласково называть лопушками. Потому, что движущаяся поступательно система координат может быть, как нестационарной системой координат в одной системе отсчёта, так и стационарной системой координат в другой системе отсчёта.

Добавлено (21.10.2016, 22:56)
---------------------------------------------
Есть такая простая и ясная аналогия:
Что такое система отсчёта? — Это прибор. Что такое система координат? — Это шкала того прибора.

Сообщение отредактировал EricRed - Пятница, 21.10.2016, 21:51
Спасибо
miflinДата: Суббота, 22.10.2016, 02:19 | Сообщение # 6

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
EricRed, честно говоря, на понимаю, о чем Вы.
Спасибо
EricRedДата: Суббота, 22.10.2016, 05:03 | Сообщение # 7

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата miflin ()
EricRed, честно говоря, на понимаю, о чем Вы.

Тихо сам с собою:
Цитата EricRed ()
Вопрос: если в одной и той же системе отсчёта можно использовать разные координаты (декартовы, сферические, с разным началом отсчёта), то можно ли использовать и нестационарные то есть — зависящие от времени (растягивающиеся, движущиеся)? Например, такая замена координат: x' = x t

Цитата EricRed ()
В стационарной системе координат расстояние между двумя точками будет просто равно модулю x1 - x2 В нестационарной расстояние между те ми же точками будет равно модулю ( x1' - x2' ) / t Что страшного? В сферической системе координат расстояние вдоль мередиана тоже не простой разности углов равно.


И отвечаю на последний вопрос о соотношении системы отсчёта и системы координат:
Цитата EricRed ()
Есть такая простая и ясная аналогия:
Что такое система отсчёта? — Это прибор. Что такое система координат? — Это шкала того прибора
Спасибо
miflinДата: Суббота, 22.10.2016, 11:31 | Сообщение # 8

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
Цитата EricRed ()
Теперь очевидно, я думаю, что тех, кто продолжает приплетать систему координат в определение системы отсчёта, можно ласково называть лопушками.

Мне, собственно, интересно следующее.
Какие практические причины побудили Вас оттачивать формулировку понятия "система отсчета"?
Можете привести пример расчета, в котором вышеупомянутые "лопушки" непременно лопухнутся
и получат неправильный результат из-за того, что "приплели систему координат в определение системы отсчёта"?
Спасибо
EricRedДата: Суббота, 22.10.2016, 13:49 | Сообщение # 9

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата miflin ()
Можете привести пример расчета, в котором вышеупомянутые "лопушки" непременно лопухнутся
и получат неправильный результат из-за того, что "приплели систему координат в определение системы отсчёта"?

Могу, но он будет из релятивистской физики и далеко выйдет за рамки школьного курса, что не соответствует ни теме, ни форуму. Но индо Вы считаете приемлемым и безвредным включать что-то в определение чего-то, если оно ни как с тем не связано? Индо это только тогда важно, когда левые люди в ведомости по зарплате появляются?
Спасибо
miflinДата: Суббота, 22.10.2016, 16:04 | Сообщение # 10

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
Цитата EricRed ()
Могу, но он будет из релятивистской физики и далеко выйдет за рамки школьного курса, что не соответствует ни теме, ни форуму.

Открыть тему по теме, которая не соответствует теме, - это круто!
Спасибо
EricRedДата: Суббота, 22.10.2016, 18:50 | Сообщение # 11

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата miflin ()
Открыть тему по теме, которая не соответствует теме, - это круто!

Вы уже заговариваетесь. Я привёл два повода не включать систему координат в определение системы отсчёта: иначе при смене системы координат будет меняться и система отсчёта; нестационарная система координат в одной системе отсчёта может быть стационарной в другой. Вам этого мало? Если мало, это моя проблема или Ваша?
Спасибо
miflinДата: Воскресенье, 23.10.2016, 11:03 | Сообщение # 12

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
Цитата EricRed ()
Я привёл два повода не включать систему координат в определение системы отсчёта

Ну, ежели Вы всех, кто в той или иной степени соприкасается с физикой, держите за идиотов...

Добавлено (23.10.2016, 11:03)
---------------------------------------------
Исключив систему координат из определения системы отсчета, мы, будучи последовательными,
должны переименовать нашу систему в "систему неотсчета", т.к. с недоумением
вдруг обнаружим, что не от чего отсчитывать расстояния и углы...

Принц Роланд вскочил на коня и одновременно поскакал во всех направлениях.

Пока не научишься плавать, к воде подходить не смей!

Спасибо
EricRedДата: Понедельник, 24.10.2016, 04:26 | Сообщение # 13

Эрик Рыжий
Ранг: Студент (?)
Группа: Пользователи
Норвегия
Movatn

Сообщений:
161
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата miflin ()
Ну, ежели Вы всех, кто в той или иной степени соприкасается с физикой, держите за идиотов...

Я ещё раз обращаю Ваше внимание на то, что Вы начинаете нести околесицу.
Я привёл два повода что-то не делать столь очевидных, что считаю уместным навешивать ярлыки, но делать это ласково, так как под то попадают многие ни столько известные люди, сколько уважаемые лично мною. У Вас есть что возразить — возражайте. Ваши эмоции легко понятны, но кому они интересны?

Цитата miflin ()
мы, будучи последовательными,
должны переименовать нашу систему в "систему неотсчета"

Ничего подобного. Измерения не требуют чисел для своего проведения. Это видно уже из того, что человек научился измерять задолго до изобретения им чисел. Поэтому и система координат для функционирования системы отсчёта не принципиальна. Физика вообще бы могла обойтись совсем без математики. Но, понятно, такая физика бы понравилась только садомазохистам.
Спасибо
miflinДата: Понедельник, 24.10.2016, 15:22 | Сообщение # 14

Ранг: Профессор (?)
Хмырь обыкновенный
Группа: Пользователи
Украина
Зугрэс

Сообщений:
2554
Награды: 83
Статус: Offline
EricRed, по мере общения с Вами (миллиметровка ещё жива в памяти...), в безнадежных попытках
осмыслить Ваш взгляд на физику, всё более ясно и отчетливо вырисовывается в моём крайне субъективном
представлении вопрос: сколько членов в Вашей секте? smile
Спасибо
wrobelДата: Вторник, 15.11.2016, 16:04 | Сообщение # 15

wrobel wrobel
Ранг: Дошколенок (?)
Группа: Зарегистрированные
Сообщений:
2
Награды: 0
Статус: Offline
я вот тоже не понимаю, чем плохо стандартное определение: тело отсчета+часы. С телом отсчета можно связать много разных систем координат.
Спасибо
Форум учителей об образовании в России и мире » Форум педагогов по предметам, разделам » Форум учителей математики, физики и астрономии » Что такое система отсчёта? (К современному начальному курсу физики.)
Страница 1 из 11
Поиск:



Спорная ситуация с родителями или администрацией? Ищете выход из проблемы на уроке или с учеником?
Не знаете, как что-то сделать на компьютере?


Вы можете задать анонимный вопрос
х
Подробно изложите суть вашего вопроса.
Обратите внимание, что вопросы публикуются в открытом доступе не сайте, поэтому не указывайте персональные данные ваши или иных лиц. Однако стоит указать свой РЕГИОН, т.к. законодательство в разных регионах разное.
Отправить