Темы докладов, страница 43 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Движение и взаимодействие тел. Параграф 12. Механическое движение. Вопросы - страница 43.

Условие.

Относительность движения.

Решение.

Относительность движения — это фундаментальный принцип механики, согласно которому характеристики движения тела (траектория, перемещение, скорость) зависят от выбора системы отсчета, то есть от того, относительно каких тел рассматривается это движение. Покой и движение относительны.

Для описания движения необходимо выбрать систему отсчета. Система отсчета включает в себя:

1. Тело отсчета — тело, относительно которого изучается движение других тел.

2. Систему координат, связанную с телом отсчета (например, декартову систему с осями X, Y, Z).

3. Часы для измерения времени.

Выбор системы отсчета определяет, будет ли тело считаться движущимся или покоящимся. Например, пассажир, сидящий в едущем поезде, находится в покое относительно вагона (тело отсчета — вагон), но движется относительно земли (тело отсчета — земля).

Относительность траектории, пути и перемещения.

Траектория движения — это линия, которую описывает тело при своем движении. Она также зависит от системы отсчета. Представим, что из окна равномерно движущегося поезда падает предмет. Для наблюдателя в поезде траекторией будет прямая вертикальная линия. Для наблюдателя, стоящего на земле, траекторией этого же предмета будет парабола, так как предмет одновременно участвует в двух движениях: падении вниз и движении вперед вместе с поездом.

Соответственно, путь (длина траектории) и перемещение (вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела) также будут различными в разных системах отсчета.

Относительность скорости. Закон сложения скоростей.

Скорость тела также является относительной величиной. Для определения скорости тела в одной системе отсчета, зная его скорость в другой, используется классический (галилеевский) закон сложения скоростей.

Пусть есть неподвижная система отсчета $\text{K}$ (например, земля) и подвижная система отсчета $K'$, которая движется относительно $\text{K}$ со скоростью $\vec{u}$ (например, поезд, движущийся относительно земли). Тело движется относительно подвижной системы $K'$ со скоростью $\vec{v'}$. Тогда скорость тела $\vec{v}$ относительно неподвижной системы $\text{K}$ будет равна векторной сумме этих скоростей:

$\vec{v} = \vec{v'} + \vec{u}$

Этот закон означает, что абсолютная скорость тела (скорость относительно неподвижной системы) равна векторной сумме его относительной скорости (скорости относительно подвижной системы) и переносной скорости (скорости подвижной системы относительно неподвижной).

Пример: Поезд движется со скоростью 20 м/с. Пассажир идет по вагону в направлении движения поезда со скоростью 1 м/с. Его скорость относительно земли будет равна $20 \text{ м/с} + 1 \text{ м/с} = 21 \text{ м/с}$. Если пассажир идет против движения поезда, его скорость относительно земли будет $20 \text{ м/с} - 1 \text{ м/с} = 19 \text{ м/с}$.

Таким образом, утверждения «тело движется» или «тело покоится» не имеют смысла без указания системы отсчета. Движение всегда рассматривается относительно чего-либо.

Ответ: Относительность движения — это принцип, утверждающий, что механическое движение и покой относительны. Характеристики движения, такие как траектория, перемещение и скорость, зависят от выбора системы отсчета, относительно которой это движение рассматривается. Скорость тела в неподвижной системе отсчета равна векторной сумме его скорости в подвижной системе отсчета и скорости самой подвижной системы относительно неподвижной ($\vec{v} = \vec{v'} + \vec{u}$).