Trong cơ học, hệ quy chiếu là một hệ tọa độ, dựa vào đó vị trí của mọi điểm trên các vật thể và vị trí của các vật thể khác được xác định, đồng thời có một đồng hồ đo thời gian để xác định thời điểm của các sự kiện.
Cùng một sự kiện vật lý, khi ta biến hóa hệ quy chiếu thì vị trí và thời hạn xảy ra sẽ khác nhau .
Cơ học cổ xưa[sửa|sửa mã nguồn]
Khi đổi khác hệ quy chiếu thì việc ghi nhận thời hạn và vị trí sẽ biến hóa. Tuy nhiên, chênh lệch thời hạn giữa những sự kiện trong cơ học cổ xưa là ” không bao giờ thay đổi “, không nhờ vào vào hệ quy chiếu. Thời gian trong cơ học cổ xưa được gọi là thời hạn tuyệt đối. Cũng vậy, khoảng cách giữa những điểm trong khoảng trống của cơ học cổ xưa không đổi khác với sự biến hóa hệ quy chiếu .
Việc thay đổi ghi nhận về vị trí trong cơ học cổ điển dẫn đến việc vận tốc, gia tốc, động lượng và các loại lực hay đại lượng vật lý phụ thuộc vào vận tốc hay vị trí mang “tính tương đối” dưới phép biến đổi hệ quy chiếu. Đặc biệt, tính tương đối của lực trước biến đổi hệ quy chiếu có thể giúp phân loại lực và hệ quy chiếu ra làm hai.
Các lực mà vật thể chịu tác động ảnh hưởng hoàn toàn có thể không phụ thuộc vào vào hệ quy chiếu ( ví dụ như lực chỉ nhờ vào vào khoảng cách, một đại lượng không biến hóa khi hệ quy chiếu biến hóa ) hoặc có phụ thuộc vào vào hệ quy chiếu ( ví dụ như lực từ, phụ thuộc vào vào tốc độ những hạt mang điện ) .Có thể phân loại lực ra làm hai theo đặc thù tương đối của chúng. Các lực mà không nhờ vào vào biến hóa hệ quy chiếu, hoặc không khi nào biến mất dưới phép đổi khác hệ quy chiếu đều hoàn toàn có thể quy về những lực cơ bản. Các lực mà nhờ vào đổi khác hệ quy chiếu và luôn tìm được hệ quy chiếu mà lực này biến mất gọi là lực quán tính .Hệ quy chiếu trong cơ học cổ xưa cũng được phân ra hai loại, hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu phi quán tính .
Hệ quy chiếu quán tính được định nghĩa là hệ quy chiếu trong đó không xuất hiện lực quán tính (Có một định nghĩa khác: Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu mà trong đó chuyển động của hạt tự do (hạt không chịu tác động của lực nào) là chuyển động thẳng đều.). Điều này có nghĩa là mọi lực tác động lên các vật thể trong hệ quy chiếu này đều có thể quy về các lực cơ bản. Theo định luật thứ nhất của Newton khi không bao hàm lực quán tính, một vật trong hệ quy chiếu quán tính sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều khi tổng các lực cơ bản tác dụng lên vật bằng không. Tương tự định luật thứ hai của Newton hay các định luật cơ học khác, khi chỉ bao hàm lực cơ bản, sẽ chỉ đúng trong hệ quy chiếu quán tính, nơi không có lực quán tính. Một định nghĩa khác, không dựa vào định nghĩa của lực quán tính, được Lev Landau đưa ra[1] là:
- Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu mô tả không gian và thời gian một cách đồng nhất, đẳng hướng, và không phụ thuộc vào thời gian.
Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu có xuất hiện lực quán tính. Trong cơ học cổ điển, chúng là các hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính. Trong hệ quy chiếu này dạng của các định luật cơ học cổ điển chỉ chứa các lực cơ bản có thể thay đổi so với trong các hệ quy chiếu quán tính, do có thêm lực quán tính. Các định luật cơ học bao gồm cả lực quán tính sẽ không cần thay đổi.
Trong cơ học cổ xưa, một hệ quy chiếu hoạt động không có tần suất ( thẳng đều hoặc đứng yên ) so với một hệ quy chiếu quán tính khác thì cũng sẽ là hệ quy chiếu quán tính. Nguyên lý Galileo phát biểu trong cơ học cổ xưa coi mọi hiện tượng kỳ lạ cơ học đều xảy ra như nhau trong những hệ quy chiếu quán tính. Sau này Albert Einstein lan rộng ra đặc thù này và cho rằng toàn bộ những quy trình vật lý đều xảy ra như nhau trong hệ quy chiếu quán tính ( kim chỉ nan tương đối hẹp ) rồi rộng hơn nữa là mọi quy trình vật lý đều xảy ra như nhau trong mọi hệ quy chiếu ( triết lý tương đối rộng ) .Trong trong thực tiễn hầu hết không có một hệ quy chiếu nào gắn với những vật thể là hệ quy chiếu quán tính trọn vẹn cả do mọi vật thể đều hoạt động có tần suất so với nhau. Hệ quy chiếu gắn với Trái Đất cũng không phải là hệ quy chiếu quán tính thực sự. Ví dụ, khối lượng biểu kiến của mọi vật trên Trái Đất cũng biến hóa do sự hoạt động quay của Trái Đất. Thông thường một vật ở xích đạo sẽ nhẹ hơn vật ở hai cực 0.35 %, do lực ly tâm trong hệ quy chiếu quay của bề mặt Trái Đất tại xích đạo. Tuy nhiên, ta hoàn toàn có thể xem là hệ quy chiếu này là gần quán tính nếu những lực quán tính là rất nhỏ so với những lực khác .
Thuyết tương đối[sửa|sửa mã nguồn]
Trong thuyết tương đối, việc thay đổi hệ quy chiếu làm chênh lệch thời gian giữa các sự kiện và khoảng cách giữa các điểm có thể thay đổi. Không gian và thời gian không bị tách rời nhau mà nhập thành một khái niệm duy nhất không-thời gian. Khái niệm “khoảng cách” được mở rộng cho không-thời gian để nó bất biến trước phép biến đổi hệ quy chiếu.
Thuyết tương đối hẹp[sửa|sửa mã nguồn]
- Xem thêm tại Lý thuyết tương đối hẹp
Thuyết tương đối rộng[sửa|sửa mã nguồn]
- Xem thêm tại Lý thuyết tương đối rộng
- ^
Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1960). Mechanics. Pergamon Press. tr. 4–6.
