Номер 2, страница 37 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 1. Кинематика. Параграф 6. Относительность движения. Сложение движений. Принцип независимости движений. Вопросы - номер 2, страница 37.

Условие.

2. Может ли измениться скорость тела при переходе из одной системы отсчёта в другую?

Решение.

Решение

Да, скорость тела не только может, но, как правило, и изменяется при переходе из одной системы отсчёта в другую. Это фундаментальное свойство движения, известное как принцип относительности.

Скорость — это векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения тела в пространстве относительно определённой системы отсчёта. Система отсчёта (СО) — это условная система координат с началом в некотором теле (тело отсчёта) и часами для измерения времени. Выбор системы отсчёта определяет, как мы измеряем движение.

Рассмотрим наглядный пример:

Представьте себе пассажира, который идёт по вагону поезда. Пусть поезд движется на восток со скоростью $v_{поезда} = 20$ м/с, а пассажир внутри вагона также идёт на восток со скоростью $v_{пассажира/поезда} = 1$ м/с.

1. В системе отсчёта, связанной с поездом, скорость пассажира равна его скорости ходьбы, то есть $\text{1}$ м/с.

2. В системе отсчёта, связанной с Землёй (например, для наблюдателя на перроне), скорость пассажира будет равна векторной сумме его скорости относительно поезда и скорости самого поезда относительно Земли. Так как направления совпадают, скорости складываются:

$v_{пассажира/Земли} = v_{пассажира/поезда} + v_{поезда} = 1 \text{ м/с} + 20 \text{ м/с} = 21 \text{ м/с}$

3. В системе отсчёта, связанной с самим пассажиром, его скорость равна нулю, так как он неподвижен относительно самого себя.

Как видно из примера, при смене системы отсчёта (поезд $\rightarrow$ Земля $\rightarrow$ пассажир) значение скорости одного и того же тела (пассажира) оказывается разным: $\text{1}$ м/с, $21$ м/с и $\text{0}$ м/с.

Этот принцип описывается классическим законом сложения скоростей (преобразования Галилея):

$\vec{v}_{абс} = \vec{v}_{отн} + \vec{v}_{пер}$

где $\vec{v}_{абс}$ — скорость тела в «неподвижной» СО, $\vec{v}_{отн}$ — скорость тела в движущейся СО, а $\vec{v}_{пер}$ — скорость движущейся СО относительно «неподвижной».

Ответ: Да, скорость тела является относительной величиной, её значение напрямую зависит от выбора системы отсчёта. При переходе от одной системы отсчёта к другой, движущейся относительно первой, скорость тела изменится.