Номер 3, страница 190, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 5. Законы сохранения в механике. Параграф 46. Кинетическая энергия. Вопросы и задания - номер 3, страница 190.

Условие.

3. Зависит ли кинетическая энергия тела от выбора системы отсчёта? Ответ обоснуйте.

Решение.

Да, кинетическая энергия тела напрямую зависит от выбора системы отсчёта. Обоснуем этот ответ.

Кинетическая энергия материальной точки или поступательно движущегося тела определяется формулой:

$E_k = \frac{mv^2}{2}$

где $\text{m}$ — это масса тела, а $\text{v}$ — его скорость.

В этой формуле масса $\text{m}$ в рамках классической механики является инвариантной величиной, то есть она одинакова во всех инерциальных системах отсчёта. Однако скорость $\text{v}$ является относительной величиной. Это означает, что значение скорости тела зависит от того, относительно какого тела (или какой системы отсчёта) это движение рассматривается.

Приведём простой пример. Рассмотрим пассажира, сидящего в движущемся поезде.

1. В системе отсчёта, связанной с поездом, пассажир неподвижен. Его скорость относительно поезда равна нулю ($v_1 = 0$). Следовательно, его кинетическая энергия в этой системе отсчёта также равна нулю: $E_{k1} = \frac{m \cdot 0^2}{2} = 0$.

2. В системе отсчёта, связанной с Землёй (например, с железнодорожной платформой), пассажир движется вместе с поездом со скоростью $v_2$, равной скорости поезда. В этой системе отсчёта его кинетическая энергия будет положительной величиной: $E_{k2} = \frac{mv_2^2}{2} > 0$.

Так как одно и то же тело в один и тот же момент времени может иметь разную (в данном случае нулевую и ненулевую) кинетическую энергию в разных системах отсчёта, это доказывает, что кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчёта.

Ответ: Да, кинетическая энергия тела зависит от выбора системы отсчёта, поскольку она пропорциональна квадрату скорости, а скорость является относительной величиной, значение которой меняется при переходе от одной системы отсчёта к другой.