Номер 5, страница 62, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 6. Первый закон Ньютона — закон инерции - номер 5, страница 62.

Условие.

5. На основании каких наблюдений и опытов систему отсчёта, связанную с Землёй, можно приближённо считать инерциальной?

Решение.

Решение

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это система, в которой выполняется первый закон Ньютона (закон инерции): тело, на которое не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Строго говоря, система отсчёта, связанная с Землёй, не является инерциальной, поскольку Земля участвует как минимум в двух видах ускоренного движения: суточном вращении вокруг своей оси и орбитальном движении вокруг Солнца.

Однако для решения большинства практических задач и при проведении многих физических опытов систему отсчёта, связанную с Землёй, можно считать инерциальной с высокой степенью точности. Это приближение основано на ряде наблюдений и опытов.

Во-первых, повседневный опыт подтверждает справедливость закона инерции: тела, лежащие на горизонтальной поверхности, остаются в покое, а тела, пущенные по гладкой поверхности (например, шайба на льду), движутся практически прямолинейно и равномерно. Наблюдаемые отклонения легко объясняются силами трения, а не неинерциальностью системы.

Во-вторых, применение второго закона Ньютона ($ \vec{F}=m\vec{a} $) для расчёта движения тел вблизи поверхности Земли даёт результаты, которые отлично согласуются с экспериментальными данными. Это означает, что силы инерции, возникающие из-за ускоренного движения Земли, пренебрежимо малы по сравнению с другими действующими силами. Например, центростремительное ускорение на экваторе из-за суточного вращения составляет всего около $0.034 \, \text{м/с}^2$, что во много раз меньше ускорения свободного падения ($ g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 $).

Таким образом, для явлений, протекающих за короткое время и в ограниченном пространстве, влиянием неинерциальности земной системы отсчёта можно пренебречь. В то же время, для крупномасштабных и длительных процессов (например, движение воздушных масс в атмосфере, течения в океанах или вращение плоскости колебаний маятника Фуко) неинерциальность Земли становится существенной и её необходимо учитывать.

Ответ:

Систему отсчёта, связанную с Землёй, можно приближённо считать инерциальной на основании того, что для большинства механических явлений, наблюдаемых на её поверхности, с высокой точностью выполняется закон инерции (первый закон Ньютона). Опыты показывают, что тела, на которые не действуют внешние силы (или их действие скомпенсировано), сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это возможно потому, что ускорения, связанные с вращением Земли вокруг своей оси и её движением по орбите вокруг Солнца, настолько малы, что вызываемые ими эффекты (силы инерции) пренебрежимо малы для большинства практических задач.