Номер 119, страница 25 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 119, страница 25.

119. Система отсчёта жёстко связана с лифтом. В каком из приведённых ниже случаев систему отсчёта можно считать инерциальной? Лифт: а) свободно падает; б) движется равномерно вверх; в) движется ускоренно вверх; г) движется замедленно вверх; д) движется равномерно вниз?

Решение

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это система отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона (закон инерции). Согласно этому закону, тело, на которое не действуют силы или действие сил скомпенсировано, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Любая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО с постоянной скоростью (то есть с нулевым ускорением), также является инерциальной. Если же система отсчёта движется с ускорением, она является неинерциальной. За инерциальную систему отсчёта в данной задаче примем систему, связанную с Землёй.

Рассмотрим каждый из предложенных случаев:

а) свободно падает

При свободном падении лифт движется с ускорением свободного падения $ \vec{a} = \vec{g} $. Поскольку ускорение не равно нулю, система отсчёта, связанная с лифтом, является неинерциальной.

Ответ: систему отсчёта нельзя считать инерциальной.

б) движется равномерно вверх

Равномерное движение означает, что вектор скорости постоянен ($ \vec{v} = \text{const} $), а ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Система отсчёта, связанная с лифтом, движется без ускорения относительно Земли, следовательно, она является инерциальной.

Ответ: систему отсчёта можно считать инерциальной.

в) движется ускоренно вверх

По условию, лифт движется с ускорением ($ \vec{a} \neq 0 $). Следовательно, связанная с ним система отсчёта является неинерциальной.

Ответ: систему отсчёта нельзя считать инерциальной.

г) движется замедленно вверх

Движение с замедлением также является движением с ускорением (вектор ускорения направлен в сторону, противоположную вектору скорости). Так как ускорение не равно нулю ($ \vec{a} \neq 0 $), система отсчёта является неинерциальной.

Ответ: систему отсчёта нельзя считать инерциальной.

д) движется равномерно вниз

Как и в случае б), равномерное движение означает, что скорость постоянна, а ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Направление движения не влияет на инерциальность системы. Следовательно, данная система отсчёта является инерциальной.

Ответ: систему отсчёта можно считать инерциальной.