Przeczytaj
Warto przeczytać
Rys. 1. przedstawia ten sam samochód w dwóch różnych chwilach.
Czy ten samochód porusza się, czy nie?
Trudno to stwierdzić, bo nie mamy żadnego punktu odniesienia – nie widzimy otoczenia samochodu.
A teraz, gdy widzimy Rys. 2.? Czy teraz możemy stwierdzić, czy samochód się porusza?
Teraz na rysunku widzimy trochę więcej – na pierwszym rysunku drzewo znajduje się z prawej strony samochodu, na drugim – z lewej. Wygląda więc na to, że samochód jedzie w prawo.
A co by było, gdyby zamiast drzewa był rower? Czy nadal moglibyśmy twierdzić, że samochód jedzie w prawo? Czy raczej, że to rower jedzie w lewo?
I czy rzeczywiście jesteśmy pewni, że drzewo jest nieruchome? A może ono znajduje się w jakiejś niewidocznej na rysunku donicy, która się porusza w lewo?
No dobrze, to skąd w takim razie możemy wiedzieć, czy dany obiekt porusza się, czy też nie?...
Aby określić, czy dane ciało jest w ruchu, czy też spoczywa musimy sprawdzić, czy jego położeniepołożenie zmienia się w czasie. Ale żeby móc określić położenie ciała musimy wybrać inny obiekt, względem którego będziemy to robić. Nie możemy opisać położenia, jeśli nie mamy żadnego punktu odniesienia.
Ciało, względem którego będziemy określać położenie interesującego nas obiektu, nazywamy układem odniesieniaukładem odniesienia.
Wracając do początkowego pytania – który obiekt na rysunku tak naprawdę się porusza? Odpowiedź na nie brzmi – wszystko zależy od tego, co jest naszym układem odniesienia.
Jeśli układem odniesienia jest ulica, wtedy – o ile oczywiście drzewo jest normalnym drzewem rosnącym przy drodze – samochód porusza się w prawo, a drzewo spoczywa.
Jeśli układem odniesienia jest samochód, wtedy ruch każdego obiektu opisujemy względem samochodu – przyjmując, że to on jest nieruchomy. W takim układzie odniesienia drzewo porusza się w lewo. Choć w pierwszej chwili może to brzmieć absurdalnie, to jednak z punktu widzenia samochodu drzewo się od niego oddala.
Ruch tego samego ciała w różnych układach odniesienia może więc wyglądać zupełnie inaczej – w niektórych ciało będzie spoczywać, w innych poruszać się z różnymi prędkościami. Czy nie byłoby zatem wygodniej za każdym razem za układ odniesienia przyjmować ciało, które jest nieruchome?
Może i byłoby. Jest tylko jeden problem – aby stwierdzić, czy dane ciało porusza się, czy nie, musimy najpierw wybrać układ odniesienia. Nie ma ciał, które są „bezwzględnie nieruchome” - one mogą być nieruchome tylko w pewnych układach odniesienia.
Zatem: uniwersalny układ odniesienia po prostu nie istnieje.
Warto w tym kontekście uświadomić sobie, że czytając ten materiał nie spoczywamy w fotelu czy na krześle, ale pędzimy z ogromną prędkością. Z jaką? Już wiemy, że to zależy od układu odniesienia, wszak powierzchnia Ziemi porusza się z prędkością osiągającą ok. 300 m/s na równiku (wskutek ruchu dobowego), obiega Słońce z prędkością 30 km/s, a wraz ze Słońcem, innymi planetami i Twoim fotelem pędzi przez Galaktykę pokonując w każdej sekundzie ok. 250 km.
Pamiętajmy też, jak istotną rolę odegrało pojęcie układu odniesienia w historii nauki. To dzięki rewolucji w sposobie myślenia o tym układzie Kopernik opisał ruch planet, a bez tego pojęcia Einstein nie sformułowałby swojej teorii względności.
Słowniczek
(ang. position) – określa umiejscowienie ciała w układzie odniesienia.
(ang. frame of reference) – ciało, względem którego opisujemy ruch lub spoczynek innego ciała.