ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຂອງນິວຕັນ

ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຂອງນິວຕັນ: ເຂົ້າໃຈໂລກຈາກທັດສະນະທີ່ເຄື່ອນທີ່

ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນແມ່ນໜຶ່ງໃນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກສາດ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວ່າວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ແນວໃດເມື່ອທຽບກັບຜູ້ສັງເກດການທີ່ອາດຈະເຄື່ອນທີ່. ຄຳວ່າການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນໂດຍພື້ນຖານແລ້ວໝາຍເຖິງການເຄື່ອນທີ່ທີ່ວັດແທກຈາກຈຸດອ້າງອີງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເປັນເວລາຫຼາຍກວ່າສາມສະຕະວັດ, ຫຼັກການນີ້ເປັນສ່ວນໜຶ່ງທີ່ສຳຄັນຂອງກົນຈັກຄລາສສິກ, ຂໍຂອບໃຈກັບການປະກອບສ່ວນທີ່ສຳຄັນຂອງ Isaac Newton. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຫາແນວຄວາມຄິດຂອງການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຈາກທັດສະນະຂອງ Newton, ຕັ້ງແຕ່ພື້ນຖານຂອງມັນຈົນເຖິງການນຳໃຊ້ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ວິທະຍາສາດທີ່ທັນສະໄໝ.

ພື້ນຖານຂອງກົນຈັກນິວຕັນ

ກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະເຂົ້າໄປເບິ່ງການເຄື່ອນໄຫວສຳພັນ, ມັນເປັນປະໂຫຍດທີ່ຈະເຂົ້າໃຈພື້ນຖານຂອງກົນຈັກຂອງນິວຕັນ. ໄອແຊັກ ນິວຕັນ ໄດ້ສ້າງກົດເກນການເຄື່ອນທີ່ສາມຢ່າງທີ່ເປັນກະດູກສັນຫຼັງຂອງກົນຈັກແບບຄລາສສິກຄື:

1. ກົດເກນຂອງຄວາມเฉื่อย: ວັດຖຸຈະຍັງຄົງຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ເປັນເສັ້ນຊື່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່ ເວັ້ນເສຍແຕ່ຈະຖືກບັງຄັບໂດຍແຮງພາຍນອກ.
2. ກົດການກະທຳ ແລະ ປະຕິກິລິຍາ: ຄວາມເລັ່ງຂອງວັດຖຸແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບແຮງທີ່ນຳໃຊ້ກັບມັນ, ແລະ ສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບມວນສານຂອງວັດຖຸ.
3. ກົດເກນການກະທຳ ແລະ ປະຕິກິລິຍາ: ສຳລັບທຸກໆການກະທຳ, ມີປະຕິກິລິຍາທີ່ເທົ່າທຽມກັນ ແລະ ກົງກັນຂ້າມ.

ກົດສາມຢ່າງນີ້, ເຊິ່ງຄວບຄຸມວິທີການທີ່ວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງແຮງ, ຍັງເປັນພື້ນຖານສຳລັບຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນແມ່ນຫຍັງ?

ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການສັງເກດການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸຈາກຈຸດອ້າງອີງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຕົວຢ່າງ, ລອງນຶກພາບວ່າທ່ານຢູ່ເທິງລົດໄຟທີ່ກຳລັງເຄື່ອນທີ່. ຈາກມຸມມອງຂອງທ່ານ ແລະ ຂອງຜູ້ໂດຍສານຄົນອື່ນໆ, ມັນເບິ່ງຄືວ່າທ່ານຢືນຢູ່ນິ້ງໆໃນຂະນະທີ່ລົດໄຟກຳລັງເຄື່ອນທີ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສຳລັບຜູ້ໃດຜູ້ໜຶ່ງທີ່ຢືນຢູ່ນອກລົດໄຟ (ຕົວຢ່າງ, ຢູ່ເທິງຊານຊາລາສະຖານີ), ທ່ານກຳລັງເຄື່ອນທີ່ໄປພ້ອມກັບລົດໄຟ.

ມຸມມອງທີ່ແຕກຕ່າງນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນສຳພັນກັນ; ບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່ຢ່າງແທ້ຈິງ. ນິວຕັນເຂົ້າໃຈເລື່ອງນີ້ ແລະ ໄດ້ລວມເອົາມັນເຂົ້າໃນຫຼັກການກົນຈັກຂອງລາວ.

ລະບົບທີ່เฉื่อย ແລະ ບໍ່เฉื่อย

ໃນກົນຈັກນິວຕັນ, ການອ້າງອີງການເຄື່ອນທີ່ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດຄື: ລະບົບ inertial ແລະ ບໍ່ inertial.

ລະບົບຄວາມเฉื่อย
ລະບົບຄວາມเฉื่อยແມ່ນລະບົບອ້າງອີງທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າມັນບໍ່ມີຄວາມເລັ່ງ. ໃນລະບົບນີ້, ກົດໝາຍຂອງນິວຕັນນຳໃຊ້ໂດຍບໍ່ມີການດັດແປງ. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າຜູ້ສັງເກດການສອງຄົນໃນສອງຂະບວນທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່ສັງເກດເບິ່ງການເຄື່ອນທີ່ຂອງລູກບານໃນຂະບວນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ພວກເຂົາຈະເຫັນລູກບານເຄື່ອນທີ່ຕາມກົດໝາຍຂອງນິວຕັນໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນແປງໃດໆ.

ລະບົບທີ່ບໍ່ແມ່ນຄວາມเฉื่อย
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ລະບົບທີ່ບໍ່ແມ່ນລະບົບเฉื่อยແມ່ນລະບົບອ້າງອີງທີ່ກຳລັງເລັ່ງ. ໃນລະບົບນີ້, ກົດໝາຍຂອງນິວຕັນບໍ່ສາມາດນຳໃຊ້ໄດ້ຢ່າງເຕັມທີ່ ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າພວກເຮົາພິຈາລະນາກຳລັງປອມເຊັ່ນ: ແຮງໂຄຣິໂອລິສ ຫຼື ແຮງສູນກາງ. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າທ່ານຢູ່ໃນລົດທີ່ເລັ່ງຄວາມໄວ, ທ່ານຈະຮູ້ສຶກວ່າຖືກຍູ້ໄປທາງຫຼັງ.

ການຫັນປ່ຽນແບບກາລິເລນ

ໜຶ່ງໃນພື້ນຖານຂອງກົນຈັກຄລາສສິກຂອງນິວຕັນ ສຳລັບຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນແມ່ນການຫັນປ່ຽນຂອງກາລິເລ. ກາລິເລໂອ ກາລິເລອີ, ຜູ້ທີ່ໄດ້ດົນໃຈນິວຕັນ, ໄດ້ກ່າວວ່າ ກົດໝາຍຂອງຟີຊິກສາດໃຊ້ໄດ້ຢ່າງເທົ່າທຽມກັນໃນທຸກລະບົບຄວາມเฉื่อย. ສູດການຫັນປ່ຽນຂອງກາລິເລນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດຍ້າຍຈາກລະບົບຄວາມเฉื่อยໜຶ່ງໄປຫາອີກລະບົບໜຶ່ງໂດຍການບວກ ຫຼື ລົບຄວາມໄວສຳພັນລະຫວ່າງພວກມັນ.

ຕົວຢ່າງ, ຖ້າລົດໄຟກຳລັງເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາດ້ວຍຄວາມໄວ \(v\), ແລະ ຜູ້ໃດຜູ້ໜຶ່ງໂຍນບານໄປທາງໜ້າໃນລົດໄຟດ້ວຍຄວາມໄວ \(u\) ທຽບກັບລົດໄຟ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຄວາມໄວຂອງບານທຽບກັບພື້ນດິນແມ່ນ \(u + v\). ການຫັນປ່ຽນນີ້ແມ່ນມີປະໂຫຍດຫຼາຍໃນການແກ້ໄຂບັນຫາການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຫຼາຍຢ່າງໃນກົນຈັກຄລາສສິກ.

ການນຳໃຊ້ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຂອງນິວຕັນໃນຊີວິດປະຈຳວັນ

ການເຂົ້າໃຈການເຄື່ອນໄຫວສຳພັນມີຜົນສະທ້ອນທີ່ກວ້າງຂວາງຕໍ່ຫຼາຍໆດ້ານຂອງຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ. ນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງບາງຢ່າງ:

ການນຳທາງດ້ວຍດາວທຽມ

ດາວທຽມ GPS ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວສູງທຽບກັບໜ້າດິນຂອງໂລກ. ເພື່ອໃຫ້ຂໍ້ມູນຕຳແໜ່ງທີ່ຖືກຕ້ອງ, ລະບົບ GPS ຕ້ອງຄຳນຶງເຖິງຜົນກະທົບຂອງການເຄື່ອນທີ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການປ່ຽນຄວາມຖີ່ທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມຜົນກະທົບຂອງ Doppler. ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນ, ຕຳແໜ່ງທີ່ດາວທຽມສະໜອງໃຫ້ອາດຈະບໍ່ຖືກຕ້ອງເຖິງຫຼາຍແມັດ.

ການຂົນສົ່ງ

ການຄຸ້ມຄອງ ແລະ ການອອກແບບລະບົບການຂົນສົ່ງ, ຕັ້ງແຕ່ທາງຫຼວງຈົນເຖິງລົດໄຟ ແລະ ເຮືອບິນ, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ດີກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ຕົວຢ່າງ, ຢູ່ທາງແຍກທີ່ຫຍຸ້ງຫຼາຍ, ການເຂົ້າໃຈວິທີທີ່ຍານພາຫະນະເຄື່ອນທີ່ທຽບກັບກັນສາມາດຊ່ວຍຫຼີກລ່ຽງອຸບັດຕິເຫດໄດ້.

ຟີຊິກ ແລະ ອາວະກາດ

ນັກບິນອະວະກາດຢູ່ສະຖານີອະວະກາດນາໆຊາດ (ISS) ກຳລັງເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວສູງທຽບກັບໂລກ. ການເຂົ້າໃຈການເຄື່ອນທີ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຂົາສາມາດຄິດໄລ່ການເຄື່ອນໄຫວທີ່ຈຳເປັນເພື່ອໂຄຈອນ ຫຼື ພົບກັບຍານອະວະກາດອື່ນໆໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ.

ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທິດສະດີສຳພັນພາບ

ຫຼາຍຄົນມັກສັບສົນການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຂອງນິວຕັນກັບທິດສະດີສຳພັນພາບຂອງ ອັລເບີດ ໄອນ໌ສະໄຕນ໌. ໃນຂະນະທີ່ທັງສອງຢ່າງໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນ, ແຕ່ມັນມີຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສຳຄັນລະຫວ່າງພວກມັນ.

ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ
ທິດສະດີພິເສດກ່ຽວກັບສຳພັນພາບຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌ໄດ້ນຳສະເໜີແນວຄວາມຄິດທີ່ວ່າບໍ່ພຽງແຕ່ຄວາມໄວທຽບເທົ່າເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງລວມທັງເວລາ ແລະ ອະວະກາດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມໄວຂອງວັດຖຸທີ່ເຂົ້າໃກ້ຄວາມໄວແສງ. ໃນຂອບຂອງນິວຕັນ, ເວລາຖືກພິຈາລະນາເປັນຄ່າຄົງທີ່ທົ່ວໄປທີ່ຄືກັນສຳລັບຜູ້ສັງເກດການທຸກຄົນ, ແຕ່ໄອນ໌ສະໄຕນ໌ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເວລາສາມາດເຄື່ອນທີ່ຊ້າກວ່າເມື່ອທຽບກັບຜູ້ສັງເກດການໃນສະພາບທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວ.

ທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປ
ໄອນ໌ສະໄຕນ໌ຍັງໄດ້ຂະຫຍາຍແນວຄວາມຄິດກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ສໍາພັດຜ່ານທິດສະດີທົ່ວໄປກ່ຽວກັບສໍາພັນພາບຂອງລາວ, ເຊິ່ງໄດ້ນໍາສະເຫນີອິດທິພົນຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຕໍ່ຄວາມໂຄ້ງຂອງອະວະກາດ-ເວລາ. ສິ່ງນີ້ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກທັດສະນະຂອງນິວຕັນ, ບ່ອນທີ່ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຖືກພິຈາລະນາວ່າເປັນແຮງທີ່ປະຕິບັດທັນທີໃນ "ອະວະກາດຢ່າງແທ້ຈິງ".

ສະຫຼຸບ

ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນແມ່ນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານທີ່ພັດທະນາໂດຍ Isaac Newton ແລະ ເປັນພື້ນຖານຂອງຫຼັກການຫຼາຍຢ່າງຂອງກົນຈັກແບບຄລາສສິກ. ການເຂົ້າໃຈການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວ່າວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ແນວໃດ ແລະ ໃຫ້ຄຳອະທິບາຍທີ່ຖືກຕ້ອງກວ່າໃນລະບົບອ້າງອີງຕ່າງໆ. ຕັ້ງແຕ່ການຫັນປ່ຽນແບບ Galilean ຈົນເຖິງການນຳໃຊ້ປະຈຳວັນ, ການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຍັງຄົງກ່ຽວຂ້ອງ ແລະ ເປັນປະໂຫຍດໃນຟີຊິກແບບຄລາສສິກ.

ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມແຕກຕ່າງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍລະຫວ່າງກົນຈັກແບບຄລາສສິກ ແລະ ທິດສະດີສຳພັນພາບຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌, ການປະກອບສ່ວນຂອງນິວຕັນຕໍ່ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຍັງຄົງເປັນຈຸດສຳຄັນໃນປະຫວັດສາດວິທະຍາສາດ. ຈົນເຖິງທຸກມື້ນີ້, ແນວຄວາມຄິດກ່ຽວກັບການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນຊ່ວຍມະນຸດໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດ, ຕັ້ງແຕ່ເຕັກໂນໂລຊີປະຈຳວັນຈົນເຖິງການສຳຫຼວດອະວະກາດ.