Номер 3, страница 13 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 1. Механическое движение. Система отсчёта. Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела - номер 3, страница 13.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Какие слова вам кажутся наиболее важными в определении материальной точки?

В определении материальной точки, которое звучит как «тело, размерами и формой которого можно пренебречь в данных условиях задачи», наиболее важными являются две ключевые фразы:

• «размерами... можно пренебречь» — это суть модели. Мы мысленно упрощаем реальный объект до точки, сохраняя при этом его массу, так как его размеры не влияют на характер рассматриваемого движения.
• «в данных условиях задачи» — это указание на относительность модели. Один и тот же объект может рассматриваться как материальная точка в одной ситуации и не может — в другой. Все зависит от того, что мы изучаем и с какой точностью.

Ответ: Наиболее важными являются слова «пренебречь размерами» и «в данных условиях».

Приведите товарищу по парте примеры ситуаций, в которых реальные объекты можно считать материальными точками.

Вот несколько примеров, когда реальные объекты можно считать материальными точками:

• Земля при движении вокруг Солнца. Когда мы рассчитываем годовую орбиту Земли, ее скорость или положение относительно Солнца, мы можем не учитывать ее собственный диаметр (около 12 700 км), так как он ничтожно мал по сравнению с расстоянием до Солнца (около 150 000 000 км).
• Автомобиль, едущий из одного города в другой. При расчете времени в пути или средней скорости автомобиля на маршруте, например, из Москвы во Владивосток, его длина в 4-5 метров не имеет никакого значения на фоне расстояния в тысячи километров.
• Самолет, совершающий перелет. При определении траектории полета самолета между континентами его размеры не важны по сравнению с огромным расстоянием, которое он преодолевает.
• Футбольный мяч, летящий в ворота. Когда мы описываем полет мяча после удара, например, вычисляем его траекторию, нас интересует движение его центра масс, а размеры самого мяча не так важны по сравнению с дальностью полета.

Ответ: Примеры ситуаций, где объекты можно считать материальными точками: Земля при расчете орбиты вокруг Солнца; автомобиль при расчете времени поездки между городами; самолет при трансатлантическом перелете.

Рассмотрите ситуации, в которых для этих объектов модель материальной точки применить нельзя.

Теперь рассмотрим те же самые объекты в ситуациях, когда их размеры и форма имеют решающее значение, и модель материальной точки неприменима:

• Земля. При изучении смены дня и ночи или смены времен года нам важны вращение Земли вокруг своей оси и наклон этой оси. Эти явления напрямую зависят от размеров и формы планеты, поэтому здесь Землю нельзя считать точкой.
• Автомобиль. При парковке автомобиля в гараже его габариты (длина и ширина) абсолютно критичны. Если мы их проигнорируем, машина просто не поместится. То же самое относится к маневрированию в узком пространстве.
• Самолет. При расчете подъемной силы, действующей на крылья, форма и площадь крыльев являются определяющими факторами. Также при сборке самолета на заводе или его размещении в ангаре его размеры и форма играют ключевую роль.
• Футбольный мяч. Когда вратарь ловит мяч, ему важно, в какую часть мяча попадут руки. Когда мы рассматриваем вращение мяча в полете («крученый» удар), его размеры и распределение массы становятся важны, так как они влияют на траекторию из-за аэродинамических эффектов.

Ответ: Примеры ситуаций, где модель материальной точки неприменима: Земля при анализе смены дня и ночи; автомобиль при парковке; самолет при расчете подъемной силы крыла.