Номер 129, страница 26 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона - номер 129, страница 26.

Условие.

129. В вагоне поезда на столике около окна лежит уровень. Один из пассажиров наблюдает за поведением пузырька воздуха в трубке уровня. Во время стоянки поезда пузырёк воздуха находился посередине стеклянной трубки. Поезд тронулся, и пузырёк переместился вправо. Когда поезд подходил к следующей станции и начал тормозить, пассажир увидел, что пузырёк отклонился влево. Куда повернул поезд — влево или вправо относительно стоящего у столика пассажира?

Решение.

Решение

Поведение пузырька воздуха в уровне определяется принципом инерции. Жидкость в уровне, будучи более плотной и инертной, при ускорении вагона стремится сохранить свое состояние покоя или равномерного движения. В результате она смещается в сторону, противоположную вектору ускорения. Пузырёк воздуха, как менее плотное тело, выталкивается жидкостью в направлении, совпадающем с направлением вектора ускорения вагона.

В задаче описаны два типа ускорения: продольное (вдоль направления движения) и поперечное (перпендикулярно направлению движения).

• Продольное ускорение возникает при разгоне (направлено вперёд) и торможении (направлено назад).
• Поперечное ускорение (центростремительное) возникает при поворотах и направлено к центру поворота.

Чтобы уровень мог регистрировать смещения «влево» и «вправо» при поворотах, он должен быть расположен поперечно, то есть перпендикулярно направлению движения поезда. Если бы он был расположен продольно, он бы реагировал только на разгон и торможение, и пузырёк смещался бы «вперёд» и «назад».

Рассмотрим наблюдения пассажира с учётом того, что уровень лежит поперечно:

1. «Поезд тронулся, и пузырёк переместился вправо». Начало движения — это продольное ускорение. Если бы поезд ехал прямо, пузырёк в поперечном уровне не сдвинулся бы. Его смещение вправо означает, что одновременно с началом движения поезд совершал поворот, создавший поперечное ускорение, направленное вправо. Следовательно, поезд начинал движение на правом повороте.
2. «Когда поезд подходил к следующей станции и начал тормозить, пассажир увидел, что пузырёк отклонился влево». Торможение — это продольное ускорение (направленное назад), которое не влияет на поперечно расположенный уровень. Смещение пузырька влево однозначно указывает на наличие поперечного ускорения, направленного влево. Такое ускорение возникает, когда поезд поворачивает налево.

Вопрос «Куда повернул поезд?» относится к манёвру, который наблюдал пассажир при подъезде к станции. Основываясь на втором наблюдении, мы можем заключить, что в этот момент поезд совершал поворот налево.

Ответ: Поезд повернул влево.