Номер 120, страница 25 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона - номер 120, страница 25.

Условие.

120. Система отсчёта связана с автомобилем. Будет ли она инерциальной, если автомобиль движется: а) равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе; б) ускоренно по горизонтальному шоссе; в) равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом; г) равномерно в гору; д) равномерно с горы; е) ускоренно с горы?

Решение.

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это система отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона: любое 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, также является инерциальной. Система отсчёта, движущаяся с ускорением, является неинерциальной. Ускорение $ \vec{a} $ — это векторная величина, характеризующая быстроту изменения вектора скорости $ \vec{v} $. Ускорение отлично от нуля, если изменяется либо модуль скорости, либо её направление, либо и то, и другое.

а) В этом случае автомобиль движется равномерно ($ v = const $) и прямолинейно. Это означает, что его вектор скорости $ \vec{v} $ постоянен. Следовательно, ускорение автомобиля равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Система отсчёта, связанная с автомобилем, движется без ускорения относительно Земли (которую в данном контексте можно считать инерциальной системой), а значит, она сама является инерциальной.

Ответ: Да, будет инерциальной.

б) В условии прямо сказано, что автомобиль движется ускоренно. Это означает, что его скорость изменяется, и его ускорение не равно нулю ($ \vec{a} \neq 0 $). Система отсчёта, связанная с ускоренно движущимся телом, является неинерциальной.

Ответ: Нет, не будет инерциальной.

в) Автомобиль движется равномерно, то есть модуль его скорости постоянен ($ |\vec{v}| = const $). Однако, совершая поворот, он изменяет направление своего движения. Изменение направления вектора скорости означает наличие ускорения (в данном случае — центростремительного). Так как ускорение не равно нулю ($ \vec{a} \neq 0 $), система отсчёта, связанная с автомобилем, является неинерциальной.

Ответ: Нет, не будет инерциальной.

г) Движение равномерно ($ v = const $) и в гору (по прямой линии). В этом случае и модуль, и направление скорости постоянны. Вектор скорости $ \vec{v} $ не изменяется, следовательно, ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Система отсчёта, связанная с автомобилем, будет инерциальной.

Ответ: Да, будет инерциальной.

д) Движение равномерно ($ v = const $) и с горы (по прямой линии). Как и в предыдущем случае, вектор скорости $ \vec{v} $ постоянен, а ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Система отсчёта будет инерциальной.

Ответ: Да, будет инерциальной.

е) Автомобиль движется ускоренно, что по определению означает наличие ненулевого ускорения ($ \vec{a} \neq 0 $). Следовательно, связанная с ним система отсчёта является неинерциальной.

Ответ: Нет, не будет инерциальной.