Номер 13.5, страница 42 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 13. Сила тяжести. Закон всемирного тяготения. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 13.5, страница 42.

13.5 [289] Что общего в направлениях движения капель дождя над Невой и над Ангарой в безветренную погоду? В чём различия?

Что общего в направлениях движения капель дождя над Невой и над Ангарой в безветренную погоду?

В безветренную погоду единственной значительной силой, действующей на капли дождя, является сила тяжести. Она всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли. Поэтому для наблюдателя, находящегося в неподвижной системе отсчёта, связанной с Землёй (например, стоящего на берегу реки), капли дождя будут двигаться по прямым вертикальным траекториям. Это справедливо для любого места на Земле, включая пространство над реками Нева и Ангара.

Ответ: Общим является то, что относительно неподвижных берегов обеих рек капли дождя в безветренную погоду движутся в одном и том же направлении — вертикально вниз.

В чём различия?

Различия в направлении движения капель дождя становятся очевидными, если сменить систему отсчёта на подвижную, связанную с водой в реке (например, для наблюдателя на плоту, который плывёт по течению). В этом случае вступает в силу закон сложения скоростей.

Скорость капель дождя относительно воды в реке ($\vec{v}_{к,в}$) определяется как векторная разность скорости капель относительно земли ($\vec{v}_{к,з}$) и скорости течения реки относительно земли ($\vec{v}_{в,з}$): $ \vec{v}_{к,в} = \vec{v}_{к,з} - \vec{v}_{в,з} $

Вектор скорости капель относительно земли ($\vec{v}_{к,з}$) направлен вертикально вниз. Вектор скорости течения ($\vec{v}_{в,з}$) направлен горизонтально, вдоль русла реки. Вычитание вектора $\vec{v}_{в,з}$ эквивалентно прибавлению противоположно направленного вектора $-\vec{v}_{в,з}$. В результате сложения вертикального вектора $\vec{v}_{к,з}$ и горизонтального вектора $-\vec{v}_{в,з}$ (направленного против течения) получается результирующий вектор $\vec{v}_{к,в}$, направленный по диагонали — вниз и против течения реки.

Поскольку реки Нева и Ангара текут в разных географических направлениях, направления их течений ($\vec{v}_{в,з}$) различны. Следовательно, и направления движения капель дождя относительно воды в этих реках ($\vec{v}_{к,в}$) также будут различными. Для наблюдателя на плоту на Неве дождь будет идти с одной стороны (против течения Невы), а для наблюдателя на Ангаре — с другой (против течения Ангары).

Ответ: Различие заключается в направлении движения капель дождя относительно воды в реках. Так как Нева и Ангара текут в разных направлениях, то для наблюдателя, движущегося вместе с водой, капли дождя будут падать под углом против течения, и эти направления для двух рек будут разными.