Номер 3, страница 73 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 20. Первый закон Ньютона. Глава 2. Законы механики Ньютона - номер 3, страница 73.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Согласно первому закону Ньютона, который является определением инерциальной системы отсчёта (ИСО), если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, то тело находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно. Состояние покоя — это частный случай равномерного и прямолинейного движения со скоростью, равной нулю.

Принцип относительности Галилея гласит, что все инерциальные системы отсчёта равноправны. Это означает, что законы механики одинаковы во всех ИСО. Любая система отсчёта, движущаяся относительно некоторой ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

Пусть у нас есть исходная ИСО, назовём её $S$, в которой частица покоится. Это означает, что её скорость $\vec{v}$ в этой системе равна нулю ($\vec{v} = 0$), и, следовательно, её ускорение $\vec{a}$ также равно нулю ($\vec{a} = 0$).

Рассмотрим любую другую ИСО, назовём её $S'$. По определению, система $S'$ должна двигаться относительно системы $S$ с некоторой постоянной скоростью $\vec{V}$. Согласно классическому закону сложения скоростей (преобразованиям Галилея), скорость частицы $\vec{v'}$ в системе $S'$ связана со скоростью $\vec{v}$ в системе $S$ соотношением:

$\vec{v'} = \vec{v} - \vec{V}$

Поскольку в системе $S$ частица покоится, то $\vec{v} = 0$. Подставив это значение в формулу, получим скорость частицы в системе $S'$:

$\vec{v'} = 0 - \vec{V} = -\vec{V}$

Так как скорость $\vec{V}$ (относительная скорость двух ИСО) является постоянной величиной (постоянна и по модулю, и по направлению), то и скорость частицы $\vec{v'}$ в системе $S'$ также будет постоянной.

Теперь рассмотрим два возможных случая:

1. Если относительная скорость систем отсчёта равна нулю, $\vec{V} = 0$, то и скорость частицы в системе $S'$ будет равна нулю: $\vec{v'} = 0$. В этом случае частица будет покоиться и в системе $S'$.

2. Если относительная скорость систем отсчёта не равна нулю, $\vec{V} \neq 0$, то частица в системе $S'$ будет иметь постоянную, не равную нулю, скорость $\vec{v'} = -\vec{V}$. Движение с постоянной скоростью — это равномерное и прямолинейное движение.

Таким образом, в любой другой инерциальной системе отсчёта частица будет либо покоиться (если ИСО не движутся друг относительно друга), либо двигаться равномерно и прямолинейно. Этот вывод соответствует варианту ответа 4.

Ответ: 4) либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно