Номер 1, страница 289 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Динамика. Глава 4. Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Параграф 4.5. Примеры решения задач. Вопросы - номер 1, страница 289.

Условие.

1. Сделайте видеорепортаж «Неинерциальные системы отсчёта в моей жизни».

Решение.

Решение

Поскольку создание видеорепортажа является творческой и практической задачей, в качестве решения предлагается развернутый сценарий и план съемок, который можно использовать для его создания.

Сценарий видеорепортажа «Неинерциальные системы отсчёта в моей жизни»

1. Вступление

(Кадры: ведущий стоит или сидит в комнате. На фоне может быть книжная полка с научной литературой или доска с формулами. Ведущий обращается к камере).

Ведущий: Всем привет! Каждый день мы движемся, ездим в транспорте, катаемся на качелях, но редко задумываемся, какая физика за этим стоит. Сегодня мы поговорим о неинерциальных системах отсчёта. Звучит немного пугающе? Не волнуйтесь! Я покажу, что это такое, на самых простых примерах из нашей с вами жизни. Давайте разберемся вместе!

(На экране появляется заставка с названием репортажа).

2. Что такое неинерциальная система отсчёта?

(Кадры: простая анимация или графика. Сначала показывается тело в покое (мяч на столе), затем оно же движется равномерно и прямолинейно. Появляется подпись: «Инерциальная система отсчёта. Здесь выполняется Первый закон Ньютона»).

Ведущий (голос за кадром): Для начала вспомним школу. Система отсчёта, в которой тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют силы, называется инерциальной. Проще говоря, это система, которая покоится или движется без ускорения.

(Кадры: анимация меняется. Показывается разгоняющийся автомобиль, вид изнутри. Мячик, лежащий на сиденье, скатывается назад. Появляется подпись: «Неинерциальная система отсчёта. Движется с ускорением»).

Ведущий (голос за кадром): Но как только наша система отсчёта — например, автомобиль — начинает разгоняться, тормозить или поворачивать, она становится неинерциальной. В таких системах привычные законы Ньютона не работают без одной важной поправки — сил инерции.

(На экране появляется формула):

Второй закон Ньютона для неинерциальной системы отсчёта: $ m\vec{a'} = \sum \vec{F}_{вз} + \vec{F}_{ин} $

Ведущий (голос за кадром): Здесь $ \vec{F}_{вз} $ — это сумма всех реальных сил, действующих на тело, а $ \vec{F}_{ин} $ — те самые «вымышленные» силы инерции, которые появляются из-за ускорения самой системы отсчёта. А теперь давайте найдём их в реальной жизни!

3. Примеры в моей жизни

а) В транспорте

(Кадры: ведущий едет в автобусе, троллейбусе или автомобиле. Камера фиксирует его перемещения при изменении скорости).

Ведущий: Пожалуй, самый частый пример — это поездка на транспорте. Вот сейчас автобус трогается. (Автобус начинает движение, ведущего слегка вжимает в спинку сиденья). Видите? Меня прижало к креслу. Это и есть проявление силы инерции. Система отсчёта «автобус» ускоряется вперёд, а сила инерции, действующая на меня, направлена в противоположную сторону, то есть назад. Её формула: $ \vec{F}_{ин} = -m\vec{a}_{0} $, где $ \vec{a}_{0} $ — ускорение автобуса.

(Кадры: автобус резко тормозит, ведущего подаёт вперёд).

Ведущий: А при торможении — всё наоборот. Ускорение направлено против движения, а сила инерции толкает меня вперёд.

(Кадры: автобус входит в поворот. Ведущего прижимает к боковой стенке/окну).

Ведущий: А на повороте в игру вступает другая сила инерции — центробежная. Она всегда стремится отбросить нас от центра поворота. Чем выше скорость и круче поворот, тем сильнее мы это ощущаем.

б) В лифте

(Кадры: ведущий заходит в лифт с напольными весами и встаёт на них).

Ведущий: Следующий эксперимент — в лифте. В состоянии покоя мой вес... (показывает на весы). А теперь поехали вверх! (Лифт начинает движение вверх, цифра на весах увеличивается). Смотрите, я стал тяжелее! Это явление называется перегрузкой. Когда лифт ускоряется вверх, на меня действует сила инерции, направленная вниз, в ту же сторону, что и сила тяжести. Мой вес становится равен $ P = m(g+a) $.

(Кадры: лифт начинает спускаться, цифра на весах уменьшается).

Ведущий: А теперь вниз. В момент начала спуска я, наоборот, становлюсь легче. Сила инерции направлена вверх, против силы тяжести, и мой вес равен $ P = m(g-a) $. Если бы трос лифта оборвался, то он падал бы с ускорением $ a=g $, и наступило бы состояние невесомости — весы бы показали ноль!

в) На детской площадке

(Кадры: ведущий на детской карусели. Сначала стоит рядом, потом садится на неё).

Ведущий: А для самого наглядного примера вращающейся неинерциальной системы отсчёта отправимся на детскую площадку! Когда карусель раскручивается, нас буквально отбрасывает от центра. Это снова действует уже знакомая нам центробежная сила.

(Ведущий просит кого-нибудь раскрутить карусель и пытается бросить маленький мячик от края к центру).

Ведущий: А теперь самое интересное. Я попробую бросить мяч прямо в центр. (Бросает. Камера, установленная на карусели, показывает, как траектория мяча сильно искривляется). Посмотрите! Для меня, находящегося на карусели, мяч летит не по прямой. Его отклоняет ещё одна сила инерции — сила Кориолиса. Она действует на все тела, которые движутся внутри вращающейся системы отсчёта. Её формула довольно сложная: $ \vec{F}_{Кор} = -2m[\vec{\omega} \times \vec{v'}] $. Кстати, именно из-за силы Кориолиса, возникающей из-за вращения Земли, циклоны в Северном полушарии закручиваются против часовой стрелки, а в Южном — по часовой.

4. Заключение

(Кадры: ведущий снова в спокойной обстановке, как в начале).

Ведущий: Как видите, неинерциальные системы отсчёта и силы инерции — это не просто абстрактные понятия из учебника. Мы сталкиваемся с ними каждый день, когда едем на машине, поднимаемся в лифте или просто живём на нашей вращающейся планете. Физика — повсюду! Надеюсь, было интересно. До новых встреч!

Ответ:

Представлен подробный сценарий для создания видеорепортажа на тему «Неинерциальные системы отсчёта в моей жизни». Сценарий включает в себя теоретические пояснения с формулами, наглядные практические примеры из повседневной жизни (поездка в транспорте, движение в лифте, вращение на карусели) и логичную структуру повествования от вступления до заключения, что полностью раскрывает поставленную задачу.