Номер 4, страница 10 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Кинематика. Параграф 1. Наука о движении тел. Темы докладов - номер 4, страница 10.

Условие.

4. Относительность движения.

Решение.

Решение

Относительность движения: Основное понятие

Принцип относительности движения — это один из фундаментальных принципов механики, который гласит, что любое механическое движение является относительным. Это означает, что для описания движения тела (его положения, скорости, траектории) необходимо обязательно указать, по отношению к какому другому телу (или системе тел) это движение рассматривается. Такое тело или система тел называется системой отсчета.

Говорить, что тело «просто движется» или «покоится» без указания системы отсчета — бессмысленно. Например, пассажир, сидящий в движущемся поезде, покоится относительно вагона, но движется относительно земли. В свою очередь, земля движется относительно Солнца, а Солнце — относительно центра Галактики. Таким образом, абсолютного покоя и абсолютного движения не существует.

Ответ: Относительность движения — это зависимость характеристик движения тела (траектории, перемещения, скорости) от выбора системы отсчета.

Система отсчета

Для количественного описания движения вводится понятие системы отсчета. Система отсчета (СО) состоит из трех компонентов. Во-первых, это тело отсчета — условное тело, которое считается неподвижным и относительно которого изучается движение других тел. Во-вторых, это система координат, связанная с телом отсчета (например, декартова система с осями X, Y, Z), которая позволяет определять положение (координаты) тела в любой момент времени. В-третьих, это часы для измерения времени.

Выбор системы отсчета произволен и диктуется удобством решения конкретной задачи. Например, при описании движения планет удобнее выбрать систему отсчета, связанную с Солнцем (гелиоцентрическую), а при описании движения автомобиля — систему отсчета, связанную с Землей.

Ответ: Система отсчета — это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и прибора для измерения времени, по отношению к которым рассматривается движение.

Закон сложения скоростей

Относительность движения наглядно проявляется в законе сложения скоростей (в классической механике). Если тело движется относительно некоторой подвижной системы отсчета (например, лодка относительно воды в реке), а сама эта система движется относительно неподвижной системы отсчета (река относительно берега), то скорость тела в неподвижной системе отсчета равна векторной сумме его скорости в подвижной системе и скорости самой подвижной системы.

Математически это выражается формулой:

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

где $\vec{v}_{абс}$ (абсолютная скорость) — это скорость тела относительно неподвижной системы отсчета (например, скорость лодки относительно берега); $\vec{v}_{отн}$ (относительная скорость) — это скорость тела относительно подвижной системы отсчета (скорость лодки относительно воды); и $\vec{v}_{пер}$ (переносная скорость) — это скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной (скорость течения реки).

Пример: лодка плывет по течению реки. Ее собственная скорость (относительно воды) $v_{отн} = 5$ м/с. Скорость течения реки (относительно берега) $v_{пер} = 2$ м/с. Тогда скорость лодки относительно берега будет $v_{абс} = v_{отн} + v_{пер} = 5 + 2 = 7$ м/с. Если лодка плывет против течения, то ее скорость относительно берега будет $v_{абс} = v_{отн} - v_{пер} = 5 - 2 = 3$ м/с.

Ответ: Скорость тела в неподвижной системе отсчета равна векторной сумме его скорости в подвижной системе отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета.

Относительность траектории

Траектория движения, то есть линия, которую описывает тело в пространстве, также является относительной. Например, рассмотрим движение точки на ободе колеса катящегося автомобиля. В системе отсчета, связанной с осью колеса, точка движется по окружности. В системе отсчета, связанной с дорогой (Землей), траектория этой же точки будет представлять собой сложную кривую, называемую циклоидой.

Другой пример: камень, брошенный из окна движущегося поезда. Для пассажира в поезде траектория камня — это прямая, направленная вертикально вниз (если пренебречь сопротивлением воздуха). Для наблюдателя на перроне траектория камня — это парабола.

Ответ: Форма траектории движения тела зависит от того, в какой системе отсчета это движение рассматривается.