Номер 118, страница 22 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

7. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Масса тел. Сила. Равнодействующая нескольких сил. Глава II. Основы динамики. Механика - номер 118, страница 22.

Условие.

118. Система отсчёта связана с автомобилем. Будет ли она инерциальной, если автомобиль движется:

а) равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе;

б) ускоренно по горизонтальному шоссе;

в) равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом;

г) равномерно в гору;

д) равномерно с горы;

е) ускоренно с горы?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Решение

Инерциальная система отсчета (ИСО) — это система отсчета, в которой выполняется первый закон Ньютона: любое тело, на которое не действуют силы (или действие сил скомпенсировано), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Главным свойством инерциальной системы отсчета является отсутствие у нее ускорения. Если система отсчета, связанная с автомобилем, движется без ускорения ($ \vec{a} = 0 $), она является инерциальной. Если она движется с ускорением ($ \vec{a} \neq 0 $), она является неинерциальной. Ускорение возникает при изменении как величины скорости, так и ее направления.

а) равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

При равномерном и прямолинейном движении вектор скорости автомобиля постоянен ($ \vec{v} = \text{const} $). Это означает, что ускорение автомобиля равно нулю ($ \vec{a} = \frac{d\vec{v}}{dt} = 0 $). Следовательно, система отсчета, связанная с автомобилем, является инерциальной.

Ответ: да, будет инерциальной.

б) ускоренно по горизонтальному шоссе

При ускоренном движении величина скорости автомобиля изменяется, что означает наличие ускорения ($ \vec{a} \neq 0 $). Система отсчета, связанная с ускоряющимся автомобилем, является неинерциальной.

Ответ: нет, не будет инерциальной.

в) равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом

Движение "равномерно" в данном контексте означает, что модуль скорости постоянен ($ v = \text{const} $). Однако при повороте изменяется направление вектора скорости. Любое изменение направления вектора скорости означает наличие ускорения, которое в данном случае называется центростремительным. Так как ускорение не равно нулю ($ \vec{a} \neq 0 $), система отсчета является неинерциальной.

Ответ: нет, не будет инерциальной.

г) равномерно в гору

Если автомобиль движется "равномерно в гору", это означает, что он едет с постоянной скоростью по прямой линии (по склону). Вектор его скорости постоянен ($ \vec{v} = \text{const} $), а ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Такая система отсчета будет инерциальной.

Ответ: да, будет инерциальной.

д) равномерно с горы

Аналогично предыдущему случаю, равномерное движение с горы — это движение с постоянной скоростью по прямой. Ускорение автомобиля равно нулю ($ \vec{a} = 0 $), поэтому связанная с ним система отсчета инерциальна.

Ответ: да, будет инерциальной.

е) ускоренно с горы

Ускоренное движение с горы означает, что величина скорости автомобиля изменяется. Наличие ускорения ($ \vec{a} \neq 0 $) делает связанную с автомобилем систему отсчета неинерциальной.

Ответ: нет, не будет инерциальной.