Номер 4, страница 16 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 1. Кинематика. Параграф 1. Система отсчёта. Траектория, путь и перемещение - номер 4, страница 16.

Условие.

4. Приведите примеры задач, в которых спортсмена можно рассматривать как материальную точку.

Решение.

Решение

Материальная точка — это физическая модель, тело, размерами, формой и вращением которого в данных условиях задачи можно пренебречь. Спортсмена можно рассматривать как материальную точку, когда он совершает преимущественно поступательное движение, и пройденное им расстояние многократно превышает его собственные размеры. В таких случаях его сложное движение (например, движения рук и ног) можно не учитывать, а рассматривать движение его центра масс.

Примеры задач, в которых спортсмена можно рассматривать как материальную точку:

1. Расчет средней скорости бегуна на длинной дистанции. Например, при вычислении средней скорости марафонца на дистанции 42 км 195 м. Размеры тела спортсмена (около 1.8 м) несоизмеримо малы по сравнению с длиной трассы, поэтому для нахождения средней скорости его можно считать точкой, движущейся от старта к финишу.

2. Определение времени движения лыжника или конькобежца. Например, в задаче: «За какое время лыжник пройдет дистанцию 15 км, двигаясь со средней скоростью 18 км/ч?». Здесь также важен лишь факт перемещения спортсмена по трассе как единого целого, а его габариты не влияют на итоговый результат.

3. Анализ движения прыгуна в длину в фазе полета. Для нахождения дальности и времени полета тело прыгуна можно смоделировать как материальную точку, брошенную под углом к горизонту. В этом случае для базового кинематического расчета мы пренебрегаем сложными движениями его тела в воздухе.

4. Нахождение кинематических характеристик движения на большом треке. Например, при расчете центростремительного ускорения велогонщика, движущегося по велотреку с радиусом в несколько десятков метров. Размеры спортсмена вместе с велосипедом малы по сравнению с радиусом траектории, что позволяет применять к нему модель материальной точки.

В то же время в задачах, где важно вращение тела (например, у гимнаста или фигуриста) или движение отдельных его частей относительно друг друга, модель материальной точки неприменима.

Ответ: Спортсмена можно считать материальной точкой в задачах, где он преодолевает большие расстояния, значительно превышающие размеры его тела, и где его вращением можно пренебречь. Например: при расчете средней скорости марафонца, при определении времени прохождения лыжной гонки, при нахождении дальности полета прыгуна в длину, при расчете ускорения велогонщика на треке.