Номер 4, страница 11 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-4. Относительность движения - номер 4, страница 11.

Условие.

4. Пассажир скорого поезда смотрит в окно на вагоны встречного поезда. В момент, когда последний вагон встречного поезда прошёл мимо его окна, пассажир ощутил, что его движение резко замедлилось. Объясните явление.

Решение.

Данное явление является оптической иллюзией, основанной на понятии относительности движения и смене системы отсчета для наблюдателя.

1. Движение относительно встречного поезда. Когда пассажир смотрит на вагоны встречного поезда, он воспринимает их скорость относительно своего собственного поезда. Поскольку поезда движутся навстречу друг другу, их относительная скорость равна сумме их скоростей относительно земли. Если скорость поезда, в котором едет пассажир, равна $v_1$, а скорость встречного поезда — $v_2$, то относительная скорость, с которой вагоны проносятся мимо окна, очень велика и равна $v_{отн1} = v_1 + v_2$.

2. Движение относительно неподвижных объектов. В тот момент, когда последний вагон встречного поезда проехал, взгляд пассажира переключается на пейзаж за окном: деревья, столбы, здания. Эти объекты неподвижны относительно земли. Следовательно, их скорость относительно поезда пассажира равна скорости самого поезда, то есть $v_{отн2} = v_1$.

3. Возникновение иллюзии. Мозг пассажира, привыкший за несколько секунд к очень высокой скорости мелькания вагонов ($v_1 + v_2$), внезапно начинает воспринимать движение объектов с гораздо меньшей скоростью ($v_1$). Это резкое уменьшение видимой скорости объектов за окном и создает сильное субъективное ощущение, что поезд, в котором находится пассажир, резко замедлил ход, хотя его фактическая скорость не изменилась.

Ответ: Ощущение замедления является иллюзией, вызванной резкой сменой системы отсчета. Сначала пассажир наблюдает объекты (вагоны встречного поезда), движущиеся относительно него с очень большой скоростью, равной сумме скоростей двух поездов. Сразу после этого он начинает наблюдать неподвижные объекты (пейзаж), движущиеся относительно него со скоростью только его поезда. Это резкое снижение скорости наблюдаемого движения и воспринимается как замедление собственного поезда.