Номер 33, страница 15, 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 33, страница 15.

Условие.

33. Пассажир находится в вагоне поезда, отправляющегося со станции. Может ли пассажир в течение некоторого времени быть неподвижным относительно земли?

Решение.

Решение

Для того чтобы тело было неподвижным относительно некоторой системы отсчета (в данном случае, относительно земли), его скорость в этой системе отсчета должна быть равна нулю.

Скорость пассажира относительно земли ($ \vec{v}_{пз} $) можно найти по закону сложения скоростей. Она равна векторной сумме скорости поезда относительно земли ($ \vec{v}_{тз} $) и скорости пассажира относительно поезда ($ \vec{v}_{пт} $):

$ \vec{v}_{пз} = \vec{v}_{тз} + \vec{v}_{пт} $

Чтобы пассажир был неподвижен относительно земли, необходимо выполнение условия $ \vec{v}_{пз} = 0 $. Подставим это в формулу:

$ 0 = \vec{v}_{тз} + \vec{v}_{пт} $

Отсюда получаем, что скорость пассажира относительно поезда должна быть равна по модулю и противоположна по направлению скорости поезда относительно земли:

$ \vec{v}_{пт} = - \vec{v}_{тз} $

Поскольку поезд отправляется со станции, его скорость $ v_{тз} $ постепенно увеличивается с нуля. В начальный период времени, когда скорость поезда невелика (например, соответствует скорости пешехода), пассажир может двигаться внутри вагона в направлении, противоположном движению поезда, с такой же по модулю скоростью. В этом случае его скорость относительно земли будет равна нулю.

Таким образом, в течение некоторого времени, пока скорость поезда не превысила максимально возможную скорость движения человека, пассажир может оставаться неподвижным относительно земли.

Ответ: Да, может. Для этого пассажир должен двигаться по вагону в сторону, противоположную движению поезда, со скоростью, равной по величине скорости поезда относительно земли.