Вопрос не настолько провокационный, как может показаться на первый взгляд. Возможно вы не обратили внимание на то, что такая ситуация наблюдается сплошь и рядом, и не только с автомобилями.
Для начала давайте разберемся в вопросе: что такое механическое движение. Вы можете возразить мне, мол, нечего тратить время на то, что даже ребенку известно. Движение – это когда тела двигаются. Всё, урок окончен!
Смею вас заверить, что с этого момента урок только начинается и он обещает быть интересным. Дело в том, что мы никогда не знаем, движется ли какое-то тело или нет, пока не выберем точку отсчета.
В чем смысл движения
Простой пример: Вы едете в поезде. Вам проводник принес чай и положил кружку на столик. Движется ли кружка?
– Да, скажет кто-то из вас. Она движется вместе с поездом.
– Нет, возразят другие наблюдатели. Кружка остается в покое. Из нее даже чай не выливается.
Оба наблюдателя правы и неправы одновременно. Если за точку отсчета выбрать столик, то кружка с чаем находится в покое. Однако, она движется относительно всего, что находится за окном поезда. Мало того, кружка с чаем движется также относительно проводника, покидающего купе. Причем движется с разными скоростями.
Например, пассажиры поезда движутся со скоростью превышающей скорость поезда.
– Этого не может быть, скажете вы. Рано или поздно путешествующие обогнали бы поезд, но этого никогда не случается. В конечный пункт прибытия все прибывают одновременно с поездом.
– Согласен. А если взять за точку отсчета автомобиль, движущийся по параллельной дороге, но в противоположном направлении к движению поезда?
Тогда к скорости движения пассажиров прибавляется скорость движения автомобиля. Эта скорость будет явно больше скорости поезда относительно дороги. Чехарда какая-то.
Во избежание подобных неопределенностей, мы по умолчанию принимает за точки отсчета поверхность земли или предметы, покоящиеся не этой поверхности. Тогда картина движений становится понятной для всех.
Но и эта картина в глобальном масштабе не отражает точно процессов движений – ведь Земля-то тоже не стоит на месте. Она вертится вокруг своей оси, вращается вокруг Солнца, вместе с Солнцем вращается вокруг центра нашей галактики, вместе с галактикой устремляется к краю Вселенной. Так что выбор системы отсчета иногда имеет принципиальное значение.
Я думаю, вы знакомы с моделью нашей солнечной системы: в центре находится Солнце, а вокруг него расположены планеты, которые вращаются вокруг этой звезды.
Данная модель описывает движение планет, с точки зрения наблюдателя, который мог бы находиться на Солнце. Земной наблюдатель видит совершенно другую картину: Солнце вращается вокруг земли, Луна тоже, а планеты вообще движутся непонятным образом – они петляют в пространстве.
А вот наблюдатель, который смотрел бы на все это с неподвижной точки за пределами солнечной системы вообще не заметил бы вращений планет по кругу. С точки зрения этого стороннего наблюдателя, траектории планет и их спутников – это причудливые спирали.
Думаю, мои рассуждения и примеры убедили вас в том, что движение относительно. Еще немножко теории и перейдем к ответу на поставленный в заглавии вопрос.
Теория и определение
Механическим движением принято называть процесс, в результате которого в течение определенного времени изменяется положение тела относительно других предметов, взятых за точку отсчета. Шкала (система координат) связанная с точкой отсчета совместно с временной шкалой образуют систему отсчета.
Неподвижные системы отсчета или те, которые движутся прямолинейно и равномерно, называются инерциальными. Ньютон утверждал, что существуют такие инерциальные системы отсчета, в которых тела движутся прямолинейно и равномерно или остаются в покое, при условии, что на них не действуют другие тела. Данное утверждение называют первым законом Ньютона.
Для описания движение используются величины: перемещение S (расстояние пройденное телом) скорость v (расстояние пройденное телом за единицу времени), время t (промежуток времени движения), ускорение a. Все эти величины, кроме времени, тесно связаны с направлением, поэтому их называют векторными и обозначают со стрелкой над символом.
Движение называется равномерным, если за одинаковые промежутки времени тело перемещается на одинаковые расстояния. Для прямолинейного движения справедлива формула:
откуда
Перемещение измеряется в метрах (м), скорость – в метрах за секунду (м/с), время – в секундах (с). На практики часто используют другие единицы измерений: километры, сантиметры, километры в час, минуты, часы.
Ответ на поставленный вопрос
Если вы внимательно прочитали статью, то можете самостоятельно ответить на вопрос о том, может ли автомобиль пребывать в движении и оставаться в покое одновременно?
Все зависит от выбора системы отсчета. Например, автомобиль на платформе тягача остается неподвижным, в то время, как он движется вместе с платформой относительно земли.