Ответьте на вопросы, страница 12 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Будут ли отличаться перемещения и скорости тел в приведенных вами примерах?

2. В чем различие инерциальных систем отсчета от неинерциальных?

3. Относительно каких систем отсчета вы рассмотрели движения тел?

1. Будут ли отличаться перемещения и скорости тел в приведенных вами примерах?

Да, будут отличаться. Перемещение и скорость — это векторные величины, которые являются относительными, то есть их значения зависят от выбора системы отсчета.

Скорость тела в одной системе отсчета (назовем ее неподвижной, $K$) связана со скоростью в другой системе отсчета (движущейся, $K'$), которая движется со скоростью $\vec{v}_{перен}$ относительно первой, по закону сложения скоростей: $ \vec{v}_{абс} = \vec{v}_{отн} + \vec{v}_{перен} $ где $\vec{v}_{абс}$ — скорость тела относительно неподвижной системы $K$, $\vec{v}_{отн}$ — скорость тела относительно движущейся системы $K'$, а $\vec{v}_{перен}$ — скорость движущейся системы $K'$ относительно неподвижной $K$. Например, скорость пассажира, идущего по вагону поезда, относительно земли ($\vec{v}_{абс}$) будет суммой его скорости относительно вагона ($\vec{v}_{отн}$) и скорости самого поезда относительно земли ($\vec{v}_{перен}$).

Перемещение — это вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела. Так как положение тела в разных системах отсчета разное, то и векторы перемещения за один и тот же промежуток времени, как правило, будут отличаться. Например, для человека, уронившего предмет в движущемся поезде, перемещение предмета в системе отсчета, связанной с поездом, будет вертикальным отрезком. В системе отсчета, связанной с землей, траектория движения будет параболой, а вектор перемещения будет направлен по диагонали вниз и вперед.

Ответ: Да, перемещения и скорости тел будут отличаться, так как эти величины относительны и зависят от системы отсчета, в которой производится их измерение.

2. В чем различие инерциальных систем отсчета от неинерциальных?

Основное различие между инерциальными (ИСО) и неинерциальными (НИСО) системами отсчета заключается в выполнении или невыполнении первого закона Ньютона (закона инерции).

Инерциальная система отсчета (ИСО) — это система отсчета, в которой выполняется закон инерции: любое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела (силы) или действие этих тел скомпенсировано. В таких системах ускорение тела всегда вызвано действием реальных сил, описываемых вторым законом Ньютона ($ \vec{F} = m\vec{a} $). Любая система отсчета, движущаяся относительно ИСО прямолинейно и равномерно, также является инерциальной.

Неинерциальная система отсчета (НИСО) — это система отсчета, которая движется с ускорением относительно инерциальной системы. В таких системах закон инерции не выполняется. Тела могут изменять свою скорость (то есть двигаться с ускорением) даже в отсутствие реальных сил. Чтобы формально применять законы Ньютона в НИСО, вводят так называемые фиктивные силы, или силы инерции (например, центробежная сила, сила Кориолиса). Эти силы не являются результатом взаимодействия тел, а обусловлены ускоренным движением самой системы отсчета. Примерами НИСО являются вращающаяся карусель, ускоряющийся автомобиль или тормозящий лифт.

Таким образом, ключевое различие: в ИСО ускорение возникает только под действием реальных сил, а в НИСО ускорение может существовать и без них, что объясняется введением сил инерции.

Ответ: В инерциальных системах отсчета выполняется закон инерции (первый закон Ньютона), а в неинерциальных — нет. Неинерциальные системы движутся с ускорением относительно инерциальных, и для описания движения в них необходимо вводить фиктивные силы инерции.

3. Относительно каких систем отсчета вы рассмотрели движения тел?

Выбор системы отсчета при рассмотрении движения тел диктуется удобством и целями конкретной задачи. Не существует одной абсолютно привилегированной системы отсчета.

1. Для описания большинства движений на поверхности Земли (например, движение автомобиля, полет мяча) обычно выбирают систему отсчета, связанную с Землей. Несмотря на то что Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца (то есть строго говоря, является неинерциальной системой), для многих практических задач ее вращением и ускорением можно пренебречь и считать ее инерциальной.

2. При решении задач небесной механики, например, при описании движения планет, более удобной и точной является гелиоцентрическая система отсчета, в которой начало координат находится в центре Солнца, а оси направлены на далекие звезды. Эта система с гораздо большей точностью может считаться инерциальной.

3. В некоторых случаях сознательно выбирают неинерциальные системы отсчета, так как движение относительно них оказывается проще для описания. Например, движение человека внутри ускоряющегося лифта удобнее рассматривать в системе отсчета, связанной с лифтом.

Таким образом, движение тел можно рассматривать как в инерциальных, так и в неинерциальных системах отсчета в зависимости от поставленной задачи.

Ответ: Движения тел были рассмотрены относительно различных систем отсчета: как приближенно инерциальных (связанных с Землей или Солнцем), так и неинерциальных (связанных с ускоренно движущимися объектами), в зависимости от того, какая система является наиболее удобной для решения конкретной задачи.