Номер 9, 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 9, страница 16.

Условие.

9. Объясните, когда тело можно считать материальной точкой, а когда — нельзя. Проиллюстрируйте свой ответ примерами.

Решение.

Материальная точка — это физическая модель, то есть тело, размерами, формой и вращением которого в данных условиях задачи можно пренебречь. Считается, что вся масса тела сосредоточена в этой точке.

Основной критерий, позволяющий использовать модель материальной точки, заключается в том, что размеры тела пренебрежимо малы по сравнению с характерными расстояниями в рассматриваемой задаче (например, с расстоянием, которое тело проходит, или с расстоянием до других тел).

Когда тело можно считать материальной точкой:

Тело можно считать материальной точкой, если оно совершает поступательное движение (все его точки движутся одинаково) и его размеры не имеют значения для описания этого движения.

Примеры:

1. Движение планет вокруг Солнца. При расчете траектории движения Земли вокруг Солнца, ее диаметр (около 13 тыс. км) ничтожно мал по сравнению с радиусом ее орбиты (около 150 млн км). Поэтому для описания ее орбитального движения Землю можно считать материальной точкой.

2. Движение транспорта на больших расстояниях. Автомобиль, едущий из одного города в другой. Его длина в несколько метров не имеет никакого значения по сравнению с расстоянием в сотни или тысячи километров.

3. Полет пули или снаряда. При изучении траектории полета пули на большое расстояние ее размерами можно пренебречь по сравнению с дальностью полета.

Когда тело нельзя считать материальной точкой:

Тело нельзя считать материальной точкой, если его размеры, форма или вращение важны для решения задачи. Это происходит, когда рассматривается вращательное движение тела или когда его размеры сопоставимы с проходимым расстоянием.

Примеры:

1. Вращение планеты вокруг своей оси. При определении смены дня и ночи на Земле необходимо учитывать ее вращение вокруг собственной оси. Для этого Землю нельзя считать точкой, так как точка не может вращаться вокруг себя.

2. Движение фигуриста. Когда фигурист выполняет вращение, скорость его вращения зависит от того, как он располагает свои руки и ноги (прижимая к телу или расставляя в стороны). Чтобы описать это движение, необходимо учитывать распределение массы по телу, то есть его размеры и форму.

3. Маневрирование транспорта. Автомобиль, выполняющий парковку или заезжающий в гараж. В этой ситуации его габариты (длина, ширина, высота) имеют решающее значение, и пренебречь ими невозможно.

Ответ: Тело можно считать материальной точкой, когда его размеры и форма несущественны в условиях рассматриваемой задачи, а именно, когда они пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями, которые оно проходит или на которых взаимодействует с другими телами, и его собственное вращение не влияет на характер движения. В противном случае, когда размеры, форма или вращение тела важны для описания его движения или взаимодействия, его нельзя считать материальной точкой.