относительно каких тел движется лежащая перед мной книга

Кратко: лежащая перед вами книга движется относительно большинства тел в Вселенной, но не движется относительно тела, к которому она лежит (если стол и комната не двигаются). Ниже – подробное объяснение с примерами систем отсчета, чтобы понять задачу.

1. Что такое движение и система отсчета

• Движение объекта означает изменение его положения по отношению к некоторой системе отсчета за единицу времени.
• В физике важно выбирать систему отсчета. Часто выбирают «систему отсчета Земли» (когда говорим про лежащую на столе книгу), или «Солнца», «центра Млечного Пути» и т. п.
• Если считать систему отсчета Землей и стол неподвижными, книга движется не относительно стола. Но относительно Солнца, центра галактики и т. д. она движется, потому что Земля сама движется.

2. Относительно каких тел книга движется

• Относительно Земли (приближенный ответ): книга почти не движется. Она находится на столе, стол не перемещается заметно относительно комнаты. Можно учитывать очень маленькие колебания из-за вибраций и дрожания здания.
• Относительно Солнца: да, движется. Земля вращается вокруг своей оси и вращается вокруг Солнца. В сумме направление величина скорости примерно такова:
  • Орбитальная скорость Земли вокруг Солнца примерно 30 км/с. Это скорость книги относительно Солнца, если пренебречь маленькими дополнениями.
  • Также стоит учесть вращение Земли вокруг своей оси: это добавляет или вычитает до примерно 0,4–0,5 км/с в зависимости от места на Земле и направления.
  • В итоге скорость книги относительно Солнца примерно 29–31 км/с по направлению движения Земли по орбите.
• Относительно центра Млечного Пути (галактики): движение есть, потому что Солнце (и вся Земля) движутся вокруг центра галактики.
  • Скорость движения нашего Солнца вокруг центра галактики оценивают примерно 220–240 км/с.
  • Векторная сумма: скорость книги относительно центра галактики будет близка к этой величине, возможно немного больше или меньше в зависимости от направления земной орбитальной скорости и направления движения вокруг галактики. Обычно порядка 200–250 км/с по модулю, с направлением, зависящим от момента времени.
• Относительно локальной группы галактик и дальше
  • Локальная группаGalaxies (напр., Великая и Маленькая медведицы и т. п.) имеет собственные скорости относительно друг друга. Если рассматривать рамку, связную с локальной группой, книга будет двигаться примерно со скоростью порядка сотен км/с в зависимости от направления движения этой группы.
• Относительно фона космических микроволокон (CMB, космический микроволновый фон)
  • Наш Солнце/Солнечная система движутся относительно фона CMB со скоростью примерно 370 км/с в определенном направлении. Это одно из самых больших известных направлений движения нашей локальной среды.

3. Как это понять на практике (пример разбор)

• Выбор системы отсчета: если говорить про задачу в школе, часто берут систему отсчета Земли. Тогда книга в покое (скорость ≈ 0). Но если перейти к системе отсчета относительно Солнца, галактики или CMB, то книга будет иметь скорость.
• Векторное сложение скоростей: скорость объекта относительно выбранной системы отсчета равна векторной сумме скоростей по членам системы отсчета. Например:
  • v_book/Солнце ≈ v_book/Земля + v_земля/Солнце. Так как v_book/Земля ≈ 0, получается v_book/Солнце ≈ v_земля/Солнце ≈ 30 км/с.
  • Векторно добавляя движение вокруг центра галактики, получим примерно 200–250 км/с относительно центра галактики.

4. Итог

• Лежащая книга движется относительно:
  • Солнца: примерно 30 км/с (плюс/минус пару км/с из-за вращения Земли).
  • Центра галактики: примерно 200–250 км/с, в зависимости от направления.
  • Фона космических микроволн (CMB): примерно 370 км/с в определенном направлении.
  • Других телах: относительно любой звезды, планеты или галактики, которые не движутся вместе с ней в той же системе отсчета.
• Но относительно Земли и стола книга почти не движется.

Если хочешь, могу привести конкретное численное разложение векторного сложения для конкретного момента времени (укажи направление движения Земли по орбите и ориентацию вектор вектора вокруг галактики), и нарисовать себе примерную картины скорости относительно разных рамок отсчета.