Номер 4, страница 41 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 2. Основы кинематики. Параграф 7. Относительность механического движения. Задания и упражнения - номер 4, страница 41.

Условие.

4. На рис. 21 изображена траектория вертикально падающей капли дождя на стекло вагона поезда. В каком направлении движется поезд?

Рис. 21

Решение.

Решение

Для определения направления движения поезда необходимо рассмотреть движение капли в системе отсчета, связанной с поездом. Траектория капли на стекле вагона – это направление вектора скорости капли относительно поезда.

Скорость капли относительно поезда ($\vec{v}_{отн}$) является векторной суммой скорости капли относительно земли ($\vec{v}_{к}$) и скорости земли относительно поезда. Скорость земли относительно поезда равна по модулю и противоположна по направлению скорости поезда относительно земли ($-\vec{v}_{п}$).

Таким образом, скорость капли относительно поезда можно найти по формуле:

$\vec{v}_{отн} = \vec{v}_{к} + (-\vec{v}_{п})$

Из условия задачи известно, что капля падает вертикально. Это значит, что вектор её скорости относительно земли $\vec{v}_{к}$ направлен вертикально вниз.

На рисунке 21 показано, что след от капли на стекле направлен по диагонали из верхнего левого угла в правый нижний. Это и есть направление вектора относительной скорости $\vec{v}_{отн}$.

Разложим вектор $\vec{v}_{отн}$ на две составляющие:

1. Вертикальную, направленную вниз. Эта составляющая обусловлена собственным падением капли ($\vec{v}_{к}$).

2. Горизонтальную, направленную вправо. Эта составляющая как раз и является вектором $-\vec{v}_{п}$, то есть скоростью, с которой среда (воздух с каплями) движется относительно поезда.

Если вектор $-\vec{v}_{п}$ направлен вправо, то вектор скорости самого поезда $\vec{v}_{п}$ направлен в противоположную сторону, то есть влево.

Ответ: Поезд движется влево.