Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - стр. 54

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 к дороге.

Теперь рассмотрим случай, когда машина поворачивает влево с постоянной скоростью. Это рис. 1.3, который мы воспроизводим ниже (➙ рис. 5.2)

Мяч катится вправо, то есть на него действует сила, направленная вправо.

Уточним:

• по отношению к дороге машина поворачивает налево;

• мяч стремится сохранить прямолинейную траекторию по отношению к дороге;

• следовательно, мяч катится вправо по отношению к машине, что хорошо видно на рис. 5.2.

Рис. 5.2 – Машина в процессе поворота налево

Иначе говоря, сила, направленная вправо и действующая на мяч в системе отсчета машины, возникает из-за «ускорения влево» машины по отношению к дороге.

В обоих случаях машина приобретает ускорение в инерциальной системе отсчета (дороге), что вызывает «обратное ускорение» мяча по отношению к машине: если машина ускоряется влево по отношению к дороге, мяч ускоряется вправо по отношению к машине. Если машина «ускоряется назад» (тормозит) по отношению к дороге, мяч «ускоряется вперед» по отношению к машине.

Следовательно, в системе отсчета машины «псевдоизолированный объект», которым является мяч, испытывает ускорение