Номер 13, страница 58 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 6. Закон инерции — первый закон Ньютона - номер 13, страница 58.

Условие.

13. В некоторой инерциальной системе отсчёта тело покоится. Расскажите, как движется это тело относительно другой инерциальной системы отсчёта.

Решение.

13. Решение

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это такая система отсчёта, в которой тело, свободное от внешних воздействий (или при скомпенсированном действии), сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это утверждение является содержанием первого закона Ньютона.

Если в некоторой ИСО (назовём её $\text{S}$) тело покоится, это означает, что равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю ($ \vec{F}_{равн} = 0 $).

Согласно принципу относительности, все инерциальные системы отсчёта равноправны, и любая система отсчёта, движущаяся относительно исходной ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

Пусть вторая ИСО (назовём её $S'$) движется относительно первой системы $\text{S}$ с постоянной скоростью $\vec{V}$. Чтобы определить, как движется тело в системе $S'$, воспользуемся классическим законом сложения скоростей (преобразования Галилея):

$\vec{v'} = \vec{v} - \vec{V}$

Здесь $\vec{v'}$ — скорость тела относительно системы $S'$, $\vec{v}$ — скорость тела относительно системы $\text{S}$.

По условию задачи, тело покоится в системе $\text{S}$, следовательно, его скорость $\vec{v} = 0$. Подставим это значение в формулу:

$\vec{v'} = 0 - \vec{V} = -\vec{V}$

Поскольку одна ИСО движется относительно другой с постоянной скоростью, вектор $\vec{V}$ является постоянным по модулю и направлению. Следовательно, и скорость тела в системе $S'$, равная $-\vec{V}$, также является постоянным вектором.

Движение с постоянным вектором скорости — это равномерное и прямолинейное движение. В частном случае, если вторая система отсчёта $S'$ не движется относительно первой $\text{S}$ (то есть $\vec{V} = 0$), то и тело будет покоиться в системе $S'$ ($\vec{v'} = 0$).

Ответ: Относительно другой инерциальной системы отсчёта тело будет двигаться равномерно и прямолинейно, либо покоиться (если вторая система отсчёта не движется относительно первой).