Номер 6, страница 78, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Основы динамики. Параграф 17. Инерция и первый закон Ньютона. Вопросы и задания - номер 6, страница 78.

Условие.

6. Если на гладкий столик в вагоне поезда положить мячик, то при трогании вагона с места мячик начнёт двигаться относительно стола в сторону, противоположную направлению движения поезда. Не противоречит ли это закону инерции?

Решение.

Решение

Нет, это явление не противоречит закону инерции, а наоборот, является его прямой демонстрацией.

Закон инерции (первый закон Ньютона) утверждает, что всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние. Ключевым моментом является то, что этот закон выполняется в инерциальных системах отсчета — системах, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно.

Рассмотрим данную ситуацию в системе отсчета, связанной с землей (например, с перроном вокзала). Эта система является инерциальной.

До начала движения поезда и вагон, и столик, и лежащий на нем мячик покоятся относительно земли. Когда поезд трогается, он начинает двигаться с ускорением. Стол, как часть вагона, также движется с ускорением вперед. Однако на мячик в горизонтальном направлении не действует никакая сила (по условию столик гладкий, то есть силой трения можно пренебречь).

Согласно закону инерции, раз на мячик не действуют горизонтальные силы, он стремится сохранить свое состояние, то есть состояние покоя относительно земли. В результате столик "уезжает" из-под мячика вперед, а сам мячик остается на месте (относительно земли).

Для наблюдателя, находящегося внутри вагона (в неинерциальной системе отсчета), будет казаться, что мячик покатился назад, в сторону, противоположную движению поезда. Но это лишь относительное движение. На самом деле это вагон вместе со столиком и наблюдателем двинулся вперед, а мячик остался на месте благодаря своей инерции.

Таким образом, наблюдаемое явление полностью объясняется законом инерции.

Ответ: Описанное явление не противоречит закону инерции, а, напротив, является его наглядной иллюстрацией. Мячик, из-за отсутствия значительной силы трения, стремится сохранить свое первоначальное состояние покоя относительно земли (инерциальной системы отсчета), в то время как вагон и столик начинают двигаться с ускорением.