Номер 2, страница 86 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 25. Геоцентрическая система отсчета. Глава 2. Законы механики Ньютона - номер 2, страница 86.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Мяч свободно падает. Будет ли связанная с ним система отсчёта инерциальной?

Решение

Инерциальной системой отсчёта (ИСО) называется такая система отсчёта, в которой справедлив первый закон Ньютона: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действие этих сил скомпенсировано), находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения. Ключевым свойством ИСО является отсутствие у неё ускорения. Любая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

В качестве приближённой инерциальной системы отсчёта для решения большинства задач можно рассматривать систему, связанную с Землёй.

Мяч, который свободно падает, движется под действием силы тяжести. Эта сила сообщает ему ускорение свободного падения $\vec{g}$. Следовательно, относительно системы отсчёта, связанной с Землёй (которую мы считаем инерциальной), мяч движется с ускорением $\vec{a} = \vec{g}$.

Система отсчёта, связанная с падающим мячом, будет двигаться вместе с ним, то есть она будет двигаться с ускорением $\vec{g}$ относительно Земли. Поскольку эта система отсчёта движется ускоренно по отношению к инерциальной системе отсчёта, она по определению является неинерциальной.

В неинерциальных системах отсчёта законы Ньютона в их привычной форме не выполняются. Например, в системе отсчёта, связанной с мячом, сам мяч покоится, его ускорение равно нулю. При этом на него действует реальная сила тяжести $F_{тяж}$. Чтобы объяснить, почему тело под действием силы не ускоряется, в таких системах вводят фиктивные силы — силы инерции. В данном случае появляется сила инерции $F_{ин} = -m\vec{g}$, которая уравновешивает силу тяжести. Появление сил инерции — это характерный признак неинерциальной системы отсчёта.

Ответ: Нет, система отсчёта, связанная со свободно падающим мячом, является неинерциальной, потому что она движется с ускорением относительно инерциальной системы отсчёта, связанной с Землёй.