Номер 15, страница 11, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава I. Кинематика. Параграф 1. Система отсчёта, траектория, путь и перемещение - номер 15, страница 11.

Условие.

15. Приведите примеры, доказывающие, что траектория тела зависит от выбора системы отсчёта.

Решение.

Траектория движения тела — это линия, которую тело описывает при своем движении в пространстве. Эта линия не является абсолютной характеристикой движения, а зависит от того, относительно какой системы отсчёта это движение рассматривается. Это явление называется относительностью движения. Ниже приведены примеры, доказывающие это утверждение.

Пример 1: Падение тела в движущемся поезде

Рассмотрим предмет, который пассажир роняет в вагоне поезда, движущегося равномерно и прямолинейно.

В системе отсчёта, связанной с поездом (то есть для наблюдателя внутри вагона), предмет будет падать вертикально вниз. Его траектория будет представлять собой отрезок прямой линии.

В системе отсчёта, связанной с Землёй (то есть для наблюдателя, стоящего на перроне), предмет в момент падения уже обладает горизонтальной скоростью, равной скорости поезда. Поэтому, помимо движения вниз под действием силы тяжести, он продолжает двигаться вперёд. В результате сложения этих двух движений его траектория будет параболой.

Таким образом, одно и то же движение имеет две разные траектории: прямую линию и параболу, в зависимости от выбора системы отсчёта.

Пример 2: Движение точки на ободе колеса

Рассмотрим движение точки, находящейся на ободе колеса велосипеда, который катится по прямой дороге.

В системе отсчёта, связанной с центром колеса (или с велосипедистом), эта точка совершает равномерное движение по окружности. Её траектория — окружность.

В системе отсчёта, связанной с Землёй (для наблюдателя на обочине), точка одновременно участвует в двух движениях: вращательном вокруг оси колеса и поступательном вместе с велосипедом. В результате траекторией этой точки будет сложная кривая, называемая циклоидой.

Следовательно, траектория точки на ободе является окружностью в одной системе отсчёта и циклоидой в другой.

Пример 3: Движение Луны

Рассмотрим движение Луны, естественного спутника Земли.

В системе отсчёта, связанной с Землёй (геоцентрическая система), Луна движется по траектории, близкой к эллипсу.

В системе отсчёта, связанной с Солнцем (гелиоцентрическая система), Земля вместе с Луной обращается вокруг Солнца. Траектория Луны представляет собой сложную волнообразную линию, которая всегда обращена своей выпуклостью к Солнцу.

Таким образом, траектория Луны — эллипс относительно Земли и сложная кривая относительно Солнца.

Ответ: Траектория движения тела зависит от выбора системы отсчёта. Например, для наблюдателя в поезде падающий предмет движется по прямой, а для наблюдателя на Земле — по параболе. Другой пример: точка на ободе катящегося колеса для велосипедиста движется по окружности, а для наблюдателя на Земле — по циклоиде.