ФІЗИКА ДЛЯ БАКАЛАВРІВ. МЕХАНІКА
2. ОСНОВНІ ЗАКОНИ ДИНАМІКИ
2.1. Інерційні системи відліку. Перший закон Ньютона
Як відзначалося в кінематиці, для опису руху тіл можна користуватися будь-якими системами відліку. При цьому в довільній системі відліку характер руху тіла (зміна швидкості з часом, форма траєкторії, тощо) визначається не лише дією інших тіл, а й властивостями системи відліку. Тож рух даного тіла в різних системах відліку може бути складнішим чи простішим (наприклад, видимий рух планет на небосхилі, тобто відносно Землі, відбувається по дуже складних траєкторіях, в той час як відносно Сонця вони рухаються по простих еліптичних траєкторіях). Але в деяких системах відліку характер руху тіла при заданих початкових умовах визначається тільки його взаємодією з іншими тілами. Такі системи називаються інерційними системами відліку.
Особливості цього класу систем відліку відображує перший закон Ньютона, за яким
в інерційній системі відліку тіло за відсутності взаємодії з іншими тілами зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.
Таке тіло та його рух називається вільним, або рухом за інерцією. Тому перший закон Ньютона інакше називають законом інерції.
Як бачимо, в інерційній системі відліку рухи вільних тіл є гранично простими. Закони руху й не вільних тіл у таких системах відліку є простішими, ніж в інших. Тому інерційні системи відліку є переважними. Але в зв'язку з цим виникає наступне принципове питання. Інерційність системи відліку можна встановити тільки за характером руху в ній вільного тіла, але, строго говорячи, абсолютно вільних тіл у природі не існує. Отже, теоретично довести інерційність тої, чи іншої системи відліку неможливо. Це є питанням досліду, і саме дослід свідчить, що такі системи відліку існують (у зв’язку з цим деякі автори трактують перший закон Ньютона як твердження про існування інерційних систем відліку). Численні спостереження показують, що з гранично великою точністю інерційними можна вважати системи відліку, пов’язані із віддаленими “нерухомими” зірками та з Сонцем, а також такі, що рухаються відносно зірок поступально, рівномірно та прямолінійно, тобто без будь-яких прискорень. Що ж до систем відліку, пов’язаних із Землею, які найчастіше використовують на практиці, то їх можна вважати інерційними лише наближено через наявність у них невеликих прискорень зумовлених обертанням Землі навколо власної осі та орбітальним рухом навколо Сонця.