Номер 3, страница 54, часть 1 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Динамика. Параграф 12. Инерциальная система отсчёта. Первый закон Ньютона. Сила - номер 3, страница 54.

Условие.

3. Относительно системы отсчёта, связанной с Землёй, автомобиль движется:

а) по горизонтальной дороге прямолинейно равномерно;

б) равномерно по закруглённому участку дороги;

в) по горизонтальной дороге, увеличивая скорость;

г) по горизонтальной дороге, тормозя;

д) равномерно поднимаясь в гору по наклонной прямой;

е) равномерно опускаясь с горы по дороге, угол наклона которой к горизонту плавно уменьшается.

В каких из перечисленных случаев систему отсчёта, связанную с автомобилем, можно считать инерциальной? Поясните свой ответ.

Решение.

Систему отсчета, связанную с телом, можно считать инерциальной, если это тело движется относительно другой инерциальной системы отсчета (в данном случае, связанной с Землей) прямолинейно и равномерно. Это означает, что вектор скорости тела должен быть постоянным ($ \vec{v} = \text{const} $), а его ускорение — равным нулю ($ \vec{a} = 0 $). Движение с постоянным вектором скорости подразумевает, что и модуль скорости (быстрота), и направление движения остаются неизменными.

Проанализируем каждый из перечисленных случаев:

а) по горизонтальной дороге прямолинейно равномерно
Движение "прямолинейно" означает, что направление скорости не меняется. Движение "равномерно" означает, что модуль скорости постоянен. Таким образом, вектор скорости автомобиля постоянен ($ \vec{v} = \text{const} $), и его ускорение равно нулю. Система отсчета, связанная с автомобилем, является инерциальной.
Ответ: можно считать инерциальной.

б) равномерно по закруглённому участку дороги
Скорость автомобиля постоянна по величине ("равномерно"), но её направление изменяется из-за движения по закруглённому участку. Это означает, что автомобиль движется с центростремительным ускорением. Так как ускорение не равно нулю ($ \vec{a} \neq 0 $), система отсчета не является инерциальной.
Ответ: нельзя считать инерциальной.

в) по горизонтальной дороге, увеличивая скорость
Величина скорости автомобиля изменяется (увеличивается), следовательно, автомобиль движется с ускорением. Система отсчета, связанная с ним, не является инерциальной.
Ответ: нельзя считать инерциальной.

г) по горизонтальной дороге, тормозя
Величина скорости автомобиля изменяется (уменьшается). Автомобиль движется с ускорением (в данном случае направленным против скорости). Система отсчета, связанная с ним, не является инерциальной.
Ответ: нельзя считать инерциальной.

д) равномерно поднимаясь в гору по наклонной прямой
Автомобиль движется по прямой линии ("по наклонной прямой") с постоянной по величине скоростью ("равномерно"). Его вектор скорости постоянен, а ускорение равно нулю. Следовательно, связанная с ним система отсчета является инерциальной.
Ответ: можно считать инерциальной.

е) равномерно опускаясь с горы по дороге, угол наклона которой к горизонту плавно уменьшается
Хотя модуль скорости постоянен ("равномерно"), траектория движения является криволинейной (в вертикальной плоскости), так как угол наклона дороги меняется. Это означает, что направление вектора скорости изменяется, и автомобиль движется с ускорением. Система отсчета не является инерциальной.
Ответ: нельзя считать инерциальной.