Номер 1, страница 163 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 27. Принцип относительности Галилея. Инерциальные и неинерциальные системы отсчёта. Глава 3. Динамика. Механика - номер 1, страница 163.

Условие.

1. Изменяется ли характер движения тела, если его рассматривать в разных ИСО?

Решение.

1. Да, характер движения тела изменяется при переходе от одной инерциальной системы отсчета (ИСО) к другой. Это является следствием фундаментального принципа относительности движения.

Характер движения описывается такими кинематическими величинами, как траектория, перемещение и скорость. Эти величины являются относительными, то есть их значения зависят от выбора системы отсчета. Например, тело, которое покоится в одной ИСО, будет двигаться равномерно и прямолинейно в другой ИСО, движущейся относительно первой.

Рассмотрим две ИСО: $S$ и $S'$. Пусть система $S'$ движется относительно системы $S$ с постоянной скоростью $\vec{V}$. Согласно преобразованиям Галилея, скорость тела $\vec{v}$ в системе $S$ и скорость $\vec{v'}$ в системе $S'$ связаны соотношением:

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

Из этой формулы видно, что скорость тела в разных ИСО в общем случае разная. Например, пассажир, сидящий в движущемся поезде, покоится относительно поезда (одна ИСО), но движется вместе с поездом относительно земли (другая ИСО).

Траектория движения также относительна. Тело, падающее в вагоне равномерно движущегося поезда, для наблюдателя в вагоне движется по прямой вертикальной линии. Для наблюдателя на земле траектория этого же тела будет параболой.

Важно отметить, что ускорение тела во всех ИСО одинаково:

$\vec{a'} = \frac{d\vec{v'}}{dt} = \frac{d(\vec{v} - \vec{V})}{dt} = \frac{d\vec{v}}{dt} - \frac{d\vec{V}}{dt} = \vec{a}$

поскольку скорость $\vec{V}$ одной ИСО относительно другой постоянна ($\frac{d\vec{V}}{dt} = 0$). Это означает, что если движение является неускоренным (равномерным и прямолинейным или покой) в одной ИСО, оно останется неускоренным и в любой другой ИСО. Если движение является ускоренным, то оно будет ускоренным с тем же самым ускорением и в другой ИСО. Тем не менее, конкретные проявления движения (скорость, траектория, состояние покоя) меняются.

Ответ: Да, характер движения тела (его скорость, траектория, состояние покоя) изменяется при его рассмотрении в разных инерциальных системах отсчета. Неизменным остается только ускорение тела.