Номер 3, страница 12 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 1. Научный метод познания. Параграф 2. Естественнонаучные методы изучения природы. Задания и упражнения - номер 3, страница 12.

Условие.

3. Положите линейку на лист бумаги параллельно одному из её краёв. Линейку необходимо зафиксировать в неподвижном положении относительно поверхности стола. Проведите карандашом линию вдоль шкалы линейки от 0 до 10 см. Какой будет траектория движения грифеля карандаша относительно линейки? Повторите опыт, смещая лист бумаги под линейкой в направлении, перпендикулярном движению карандаша (попросите это сделать товарища). На полученном чертеже укажите перемещение карандаша в системе отсчёта, связанной: а) с листом бумаги; б) с линейкой. В чём состояла ваша гипотеза исследования при решении данной задачи? Какие физические методы исследования вы использовали?

Решение.

Когда карандаш движется вдоль неподвижной линейки, его грифель скользит по её краю. Поскольку край линейки является прямой линией, то и траектория движения грифеля будет повторять его форму.
Ответ: Траектория движения грифеля карандаша относительно линейки — отрезок прямой линии.

При выполнении второй части опыта, когда лист бумаги смещается перпендикулярно движению карандаша, грифель участвует в двух движениях одновременно. Результат этого сложного движения анализируется в разных системах отсчёта.

а) перемещение карандаша в системе отсчёта, связанной с листом бумаги
В этой системе отсчёта мы наблюдаем след, оставленный карандашом на бумаге. Карандаш движется вдоль линейки (одно направление) и одновременно перемещается вместе с линейкой относительно бумаги (перпендикулярное направление). В результате сложения этих двух движений на листе бумаги образуется наклонный прямой отрезок. Перемещение карандаша в этой системе отсчёта — это вектор, соединяющий начальную и конечную точки этого наклонного отрезка. Модуль (длину) этого вектора перемещения $s_a$ можно найти по теореме Пифагора: $s_a = \sqrt{s_{\text{вдоль}}^2 + s_{\text{поперёк}}^2}$, где $s_{\text{вдоль}} = 10 \text{ см}$ — перемещение карандаша вдоль линейки, а $s_{\text{поперёк}}$ — расстояние, на которое сместился лист бумаги.
Ответ: Перемещение карандаша в системе отсчёта, связанной с листом бумаги, представляет собой вектор, являющийся диагональю прямоугольника, стороны которого равны перемещению карандаша вдоль линейки (10 см) и перемещению листа бумаги.

б) перемещение карандаша в системе отсчёта, связанной с линейкой
В системе отсчёта, где линейка неподвижна, движение листа бумаги не влияет на положение карандаша относительно линейки. Карандаш просто перемещается от отметки 0 см до отметки 10 см вдоль её края.
Ответ: Перемещение карандаша в системе отсчёта, связанной с линейкой, — это вектор, направленный вдоль линейки, с началом у отметки 0 см и концом у отметки 10 см. Его модуль равен 10 см.

В чём состояла ваша гипотеза исследования при решении данной задачи?
Гипотеза исследования заключалась в предположении о справедливости принципа относительности движения и принципа независимости (суперпозиции) движений. Согласно этим принципам, характеристики движения (траектория, перемещение) зависят от выбора системы отсчёта, а сложное движение можно представить как векторную сумму нескольких независимых простых движений. Ожидалось, что траектория карандаша на листе бумаги будет отличаться от его траектории относительно линейки, что и подтверждает гипотезу.
Ответ: Гипотеза состояла в проверке принципа относительности движения и принципа суперпозиции движений.

Какие физические методы исследования вы использовали?
При выполнении этого задания были применены следующие методы научного познания:
1. Эксперимент: физическое воспроизведение описанной в задаче ситуации.
2. Наблюдение: визуальная фиксация результатов эксперимента, в частности, формы линии, начерченной на бумаге.
3. Измерение: определение длины перемещения карандаша вдоль шкалы линейки.
4. Моделирование: мысленное конструирование и анализ движения объекта в различных системах отсчёта.
Ответ: Были использованы эксперимент, наблюдение, измерение и моделирование.