Номер 6, страница 72, часть 1 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Динамика. Параграф 28. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона - номер 6, страница 72.

Условие.

6*. Приведите примеры инерциальных и неинерциальных систем отсчёта. Объясните, как можно отличить инерциальные системы отсчёта от неинерциальных.

Решение.

Примеры инерциальных и неинерциальных систем отсчёта

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это система отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона (закон инерции): тело, на которое не действуют внешние силы (или их действие скомпенсировано), сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Примеры (с определённой степенью точности):
1. Гелиоцентрическая система отсчёта, центр которой совмещён с центром масс Солнечной системы, а оси направлены на далёкие звёзды. Является высокоточным приближением ИСО.
2. Система отсчёта, связанная с поездом, который движется равномерно и прямолинейно относительно Земли.
3. Система отсчёта, связанная с Землёй. Для решения большинства инженерных задач на поверхности Земли её можно считать инерциальной, пренебрегая эффектами её вращения и обращения вокруг Солнца.

Неинерциальная система отсчёта (НИСО) — это система отсчёта, которая движется с ускорением относительно любой инерциальной системы. В НИСО первый закон Ньютона не выполняется в своей обычной форме; для его формального выполнения вводятся так называемые силы инерции.
Примеры:
1. Ускоряющийся автомобиль. Система отсчёта, связанная с автомобилем, который разгоняется, тормозит или поворачивает.
2. Вращающаяся карусель. Наблюдатель на карусели видит, что на тела действуют центробежная сила и сила Кориолиса.
3. Лифт, движущийся с ускорением. Вес человека в таком лифте изменяется.

Как отличить инерциальные системы отсчёта от неинерциальных

Основной критерий для различения ИСО и НИСО — это проверка выполнения закона инерции. Это можно сделать с помощью мысленного или реального эксперимента.

Поместим в исследуемую систему отсчёта (например, в закрытую кабину) пробное тело, на которое не действуют никакие реальные силы со стороны других объектов (или все реальные силы скомпенсированы). Таким телом может быть шарик на гладкой горизонтальной поверхности или маятник на нити.

- Если система отсчёта инерциальная, то пробное тело будет находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно. Маятник будет висеть строго вертикально (в поле силы тяжести). То есть, если векторная сумма всех реальных сил, действующих на тело, равна нулю ($ \sum \vec{F}_{реал} = 0 $), то и его ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $).

- Если система отсчёта неинерциальная, то пробное тело будет двигаться с ускорением даже в отсутствие реальных сил. Шарик на поверхности самопроизвольно покатится, а маятник отклонится от вертикали. Это "беспричинное" ускорение возникает из-за ускоренного движения самой системы отсчёта. Для описания движения в НИСО вводят фиктивные силы инерции, которые и "создают" это ускорение. Таким образом, в НИСО может наблюдаться ускорение ($ \vec{a} \neq 0 $) при нулевой сумме реальных сил ($ \sum \vec{F}_{реал} = 0 $).

Следовательно, отличить ИСО от НИСО можно по наличию или отсутствию ускорений у тел, не подверженных реальным силовым воздействиям.

Ответ: Примерами инерциальных систем отсчета (ИСО) являются гелиоцентрическая система или, с допущениями, система, связанная с поверхностью Земли. Примерами неинерциальных (НИСО) — ускоряющийся автомобиль или вращающаяся карусель. Отличить их можно по выполнению закона инерции: в ИСО свободное тело (на которое не действуют силы) движется без ускорения, а в НИСО — с ускорением, которое объясняется введением сил инерции.