Номер 1, страница 64 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава II. Динамика. Проверим свои знания по теме главы II - номер 1, страница 64.

Условие.

1. В вагоне равномерно идущего поезда на столике лежит мяч. Что произошло с поездом, если мяч покатился по ходу поезда влево?

1) поезд увеличил скорость

2) поезд уменьшил скорость

3) поезд повернул влево

4) поезд повернул вправо

Решение.

Решение

Эта задача описывает явление инерции, которое заключается в свойстве тел сохранять состояние своего движения. Согласно первому закону Ньютона, тело сохраняет свою скорость (и направление движения) постоянной, если на него не действуют силы или действие сил скомпенсировано. Система отсчета, в которой выполняется этот закон, называется инерциальной.

Пока поезд движется равномерно и прямолинейно, он является инерциальной системой отсчета. Мяч, лежащий на столике, покоится относительно поезда, а значит, движется вместе с ним с той же постоянной скоростью.

Когда поезд изменяет свою скорость (ускоряется, замедляется или поворачивает), система отсчета, связанная с поездом, становится неинерциальной. В такой системе отсчета на тела, не связанные жестко с системой, начинают действовать так называемые силы инерции. Мяч, по инерции, стремится сохранить свою первоначальную скорость и направление движения.

Рассмотрим, что произойдет с мячом в каждом из предложенных случаев:

1) поезд увеличил скорость
Поезд начинает двигаться с ускорением $\text{a}$ вперед. Мяч, в силу инерции, стремится сохранить свою прежнюю, более низкую скорость. В системе отсчета, связанной с поездом, на мяч действует сила инерции $F_{ин} = -ma$, направленная против ускорения поезда. Следовательно, мяч покатится назад, против хода поезда.

2) поезд уменьшил скорость
Поезд начинает тормозить, то есть движется с ускорением, направленным в сторону, противоположную движению. Мяч, по инерции, стремится сохранить свою прежнюю, более высокую скорость. Относительно замедляющегося поезда он будет двигаться вперед, по ходу движения.

3) поезд повернул влево
При повороте влево поезд движется с центростремительным ускорением, направленным влево. Мяч, по инерции, стремится продолжать движение прямо. Относительно поезда, который "уходит" из-под мяча влево, мяч будет смещаться вправо. В неинерциальной системе отсчета поезда это движение объясняется действием центробежной силы инерции, направленной от центра поворота, то есть вправо.

4) поезд повернул вправо
При повороте вправо поезд движется с центростремительным ускорением, направленным вправо. Мяч, стремясь сохранить прямолинейное движение, относительно поезда будет смещаться влево. На него будет действовать центробежная сила инерции, направленная влево.

В условии задачи сказано, что мяч покатился влево. Это соответствует ситуации, когда поезд поворачивает вправо.

Ответ: 4) поезд повернул вправо.