Номер 1405, страница 155 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Законы взаимодействия и движения тел. 51. Относительность механического движения. Система отсчёта. Поступательное движение. Материальная точка. Путь и перемещение - номер 1405, страница 155.

Решение.

Нет, траектории движения книги в системе отсчета, связанной с поездом, и в системе отсчета, связанной с землей, будут различными. Это объясняется принципом относительности движения.

В системе отсчета, связанной с поездом

Так как поезд движется равномерно и прямолинейно, то связанная с ним система отсчета является инерциальной. Относительно поезда и наблюдателя внутри него книга в начальный момент времени покоится. Ее горизонтальная скорость равна нулю. Когда книга начинает падать, на нее действует только сила тяжести, направленная вертикально вниз. Поэтому для наблюдателя в поезде книга движется строго вертикально вниз.

Ответ: Траектория движения книги — это вертикальная прямая линия.

В системе отсчета, связанной с землей

Для наблюдателя, стоящего на земле, в момент начала падения книга уже обладает горизонтальной скоростью $v_x$, равной скорости поезда $v_{поезда}$. В соответствии с первым законом Ньютона (законом инерции), книга будет сохранять эту горизонтальную составляющую скорости на протяжении всего полета (сопротивлением воздуха пренебрегаем). Одновременно с этим под действием силы тяжести книга начинает падать с ускорением свободного падения $\text{g}$, то есть приобретает вертикальную составляющую скорости $v_y = gt$.
Таким образом, движение книги является результатом сложения двух движений:
1. Равномерного движения по горизонтали со скоростью $v_{поезда}$.
2. Равноускоренного движения по вертикали без начальной скорости.
Траектория такого движения является параболой. Уравнение траектории в координатах, где ось X направлена по движению поезда, а ось Y — вертикально вниз, имеет вид: $y = \frac{g}{2v_{поезда}^2}x^2$.

Ответ: Траектория движения книги — это парабола.