چارچوب مرجع

در فیزیک اصطلاح چارچوب مرجع می‌تواند برای اشاره به یک دستگاه مختصاتی یا مجموعه‌ای از محورها به‌کار رود که با آن مکان، سمت، و دیگر ویژگی‌های یک شیء سنجیده می‌شود.

در بررسی حرکت هر ذره نیز باید یک چارچوب مرجع تعیین شود که این چارچوب در فیزیک به عنوان ناظر تعبیر می‌شود. در مورد هر حرکت، چارچوب ویژه‌ای متناسب با نوع حرکت باید بکار رود. این مسئله نه تنها در مورد حرکت بلکه در مورد تمام رویدادها و پدیده‌های فیزیکی مطرح است.

برای نمونه برای اینکه بتوان در الکترومغناطیس مقدار نیروی وارد بر یک جسم باردار را محاسبه کرد، ابتدا باید یک چارچوب متناسب با دستگاه تعریف کرده، سپس پدیده را بررسی نمود. اگر این چارچوب مرجع تغییر بکند و به عنوان مثال منتقل شود این مسئله به‌وسیله قواعد تبدیل بیان می‌شود.

چارچوب مرجع لَخت

چارچوب مرجع لخت به چارچوبی گفته می‌شود که در آن قانون لختی (ماند) حاکم باشد. چارچوب مرجع لخت یکی از نخستین و مهمترین انتزاع‌ها در فیزیک است. چارچوب مرجع واقعی یک چارچوب لخت نیست و می‌توان گفت چارچوبی است که گاهی بیشتر و گاهی کمتر با چارچوب مرجع لخت سازگاری دارد.

برای نمونه چارچوب مرجع وابسته به گرانیگاه زمین نسبت به چارچوب مرجع وابسته به گرانیگاه خورشید کمتر لخت است در حالی که چارچوب مرجع وابسته به هسته کهکشان ما بیشتر از چارچوب مرجع وابسته به خورشید لخت است. بنا به تجربه چارچوب وابسته به ستارگان ثابت بیش از هر چارچوب دیگری لخت است.

بنا بر مکانیک کلاسیک نیوتونی یک چارچوب مرجع لخت اصلی وجود دارد که آن را چارچوب مرجع مطلق می‌نامند که دارای ویژگی‌های اساسی زیر است:

• ۱) چارچوب مرجع مطلق نه به جسم واقعی بلکه به فضای کیهانی وابسته‌ است.
• ۲) چارچوب مرجع مطلق بنا به شرط ساکن است.
• ۳) فضای چارچوب مرجع مطلق فضایی سه بعدی- پیوسته-همگن-همسانگرد و اقلیدسی است.
• ۴) در چارچوب مرجع لخت قوانین نیوتون صدق می‌کند.

هر چارچوب مرجعی که نسبت به چارچوب مرجع مطلق به طور یکنواخت و روی خط راست حرکت کند و یا ساکن باشد باز هم یک چارچوب مرجع لخت است و از نظر مکانیکی به طور کامل با اولی هم ارز است. چارچوب مرجعی که نسبت به چارچوب مرجع مطلق شتاب داشته باشد یک چارچوب مرجع نالخت است.

منابع

• فیزیک مقدماتی، آی.پی.گورسکی، محمدرضا خوش‌بین، تهران، مبتکران، ج. اول، ۱۳۷۹.
• مدل‌ها و حقایق فیزیک، روبرتو چریانی، مریم ثابت‌قدم، تهران، کانون فرهنگی آموزش، ج اول، ۱۳۸۵.