Номер 3, страница 46 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Обсуди с товарищами. § 14. Механическое движение. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 3, страница 46.

3*. Почему относительно наблюдателя на платформе траектория мяча, падающего в движущемся вагоне, не является прямой вертикальной линией? Изобразите в тетради примерный вид траектории.

Траектория движения тела зависит от системы отсчета, в которой это движение рассматривается. Данная задача является классическим примером принципа относительности движения.

Для наблюдателя, который находится внутри движущегося вагона, мяч в начальный момент времени покоится. Когда мяч отпускают, он начинает двигаться под действием силы тяжести. Так как и наблюдатель, и мяч движутся горизонтально с одинаковой скоростью (скоростью вагона), относительно наблюдателя в вагоне мяч движется только вертикально вниз. Для него траектория будет являться прямой вертикальной линией.

Для наблюдателя, который стоит на неподвижной платформе, картина иная. В момент, когда мяч отпускают, он уже обладает горизонтальной скоростью, равной скорости вагона $v_{вагона}$. Это происходит благодаря инерции. После того как мяч отпустили, на него действует только сила тяжести (сопротивлением воздуха пренебрегаем), которая сообщает ему ускорение свободного падения $g$ в вертикальном направлении. Таким образом, относительно наблюдателя на платформе мяч участвует одновременно в двух движениях:

• равномерном прямолинейном движении в горизонтальном направлении со скоростью $v_{вагона}$;
• равноускоренном движении в вертикальном направлении с ускорением $g$.

Сложение этих двух движений — горизонтального равномерного и вертикального равноускоренного — и дает в результате криволинейную траекторию. Эта траектория представляет собой ветвь параболы.

Примерный вид траектории мяча для наблюдателя на платформе:

Ответ: Траектория мяча для наблюдателя на платформе не является прямой вертикальной линией, потому что мяч, в силу инерции, сохраняет горизонтальную скорость, равную скорости вагона. Относительно платформы мяч одновременно участвует в двух движениях: равномерном горизонтальном и равноускоренном вертикальном (свободное падение). Сложение этих движений приводит к тому, что траектория мяча представляет собой параболу.