Номер 5, страница 44 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

5. Какие системы отсчёта называют инерциальными, а какие — неинерциальными? Приведите примеры.

Какие системы отсчёта называют инерциальными?

Инерциальной системой отсчёта (ИСО) называют такую систему отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона, также известный как закон инерции. Согласно этому закону, материальная точка (тело), на которую не действуют никакие силы (или действие этих сил скомпенсировано), сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Ключевой особенностью ИСО является то, что любое ускорение тела в ней вызвано исключительно реальным силовым воздействием, что описывается вторым законом Ньютона в его канонической форме: $\vec{F} = m\vec{a}$, где $\vec{F}$ — это векторная сумма всех реальных сил, приложенных к телу. Кроме того, любая система отсчёта, которая движется относительно некоторой ИСО поступательно, прямолинейно и с постоянной скоростью, сама является инерциальной.

Примеры инерциальных систем отсчёта:

• С очень высокой точностью инерциальной можно считать гелиоцентрическую (коперниканскую) систему отсчёта. Её начало отсчёта совмещено с центром масс Солнечной системы, а оси направлены на удалённые звёзды, которые считаются неподвижными.
• Для решения большинства инженерных и физических задач на планете, не требующих учёта её вращения, в качестве инерциальной с достаточной точностью принимают геоцентрическую систему отсчёта, связанную с Землёй.

Ответ: Инерциальные системы отсчёта — это системы, относительно которых тело движется без ускорения (покоится или движется равномерно и прямолинейно), если на него не действуют силы или их действие взаимно скомпенсировано. Примером служит гелиоцентрическая система отсчёта.

Какие системы отсчёта называют неинерциальными?

Неинерциальной системой отсчёта (НИСО) называют любую систему отсчёта, которая движется с ускорением относительно инерциальной. Такое движение может быть ускоренным поступательным или вращательным.

В неинерциальных системах отсчёта первый закон Ньютона не выполняется. Это означает, что тело может двигаться с ускорением даже в отсутствие каких-либо реальных сил, действующих на него. Для того чтобы можно было применять второй закон Ньютона в НИСО, вводят так называемые силы инерции (или фиктивные силы). К ним относятся, например, центробежная сила и сила Кориолиса. Эти силы не являются результатом взаимодействия тел, а возникают из-за самого факта ускоренного движения системы отсчёта.

Примеры неинерциальных систем отсчёта:

• Система отсчёта, связанная с автомобилем, который разгоняется, тормозит или поворачивает. Пассажиры в таком автомобиле ощущают силы инерции (их вдавливает в кресло при разгоне, или они наклоняются в сторону, противоположную повороту).
• Вращающаяся платформа или карусель. Объекты на ней испытывают действие центробежной силы, направленной от центра вращения, и силы Кориолиса, если они движутся относительно платформы.
• Лифт, движущийся с ускорением. Человек в таком лифте будет ощущать изменение своего веса (увеличение при ускорении вверх и уменьшение при ускорении вниз).
• Строго говоря, система отсчёта, связанная с поверхностью вращающейся Земли, является неинерциальной. Эффекты неинерциальности (например, сила Кориолиса) существенны для крупномасштабных явлений, таких как формирование циклонов в атмосфере или подмыв правых берегов рек в Северном полушарии.

Ответ: Неинерциальные системы отсчёта — это системы, которые движутся с ускорением по отношению к инерциальным. В них закон инерции не выполняется. Примерами являются ускоряющийся автомобиль, вращающаяся карусель, лифт, движущийся с ускорением.