Номер 4, страница 64 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 12. Закон инерции — первый закон Ньютона. Задания и упражнения - номер 4, страница 64.

Условие.

* 4. Представьте, что вы находитесь в каюте корабля и наблюдаете за шариком, подвешенным на тонкой нити. В какой-то момент времени нить с шариком отклонилась от вертикального положения в системе отсчёта, связанной с каютой. Можно ли это отклонение объяснить с помощью первого закона Ньютона?

Решение.

Решение

Первый закон Ньютона, также известный как закон инерции, формулируется для инерциальных систем отсчёта (ИСО). ИСО – это системы отсчёта, в которых тело, при отсутствии внешних воздействий (или их компенсации), сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Система отсчёта, связанная с каютой корабля, будет инерциальной только тогда, когда корабль покоится или движется прямолинейно и равномерно. В этом случае шарик будет висеть строго вертикально, так как действующая на него сила тяжести уравновешена силой натяжения нити.

Отклонение нити с шариком от вертикального положения в системе отсчёта, связанной с каютой, означает, что шарик начал двигаться с ускорением относительно каюты. Это возможно только в том случае, если сам корабль движется с ускорением (например, разгоняется, тормозит или поворачивает). В этом случае система отсчёта, связанная с каютой, становится неинерциальной.

В неинерциальных системах отсчёта первый закон Ньютона не выполняется. Наблюдатель в каюте видит, что на шарик не действуют никакие горизонтальные силы со стороны других тел, однако шарик изменяет своё состояние покоя и отклоняется. Это явление объясняется инертностью шарика: он стремится сохранить свою скорость по отношению к инерциальной системе отсчёта (например, к Земле), в то время как точка подвеса движется с ускорением вместе с кораблём.

Таким образом, наблюдаемое отклонение нельзя объяснить с помощью первого закона Ньютона, так как этот закон неприменим в данной неинерциальной системе отсчёта. Наоборот, сам факт отклонения шарика является доказательством того, что система отсчёта, связанная с каютой, не является инерциальной.

Ответ: Нет, это отклонение нельзя объяснить с помощью первого закона Ньютона. Первый закон Ньютона справедлив только для инерциальных систем отсчёта. Отклонение шарика от вертикали как раз и указывает на то, что система отсчёта, связанная с каютой, движется с ускорением и является неинерциальной, а в таких системах первый закон Ньютона не выполняется.