Номер 1, страница 48 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. 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. Почему?

Решение

Это явление связано с понятием относительности движения. Скорость, которую мы воспринимаем, зависит от объекта, относительно которого мы наблюдаем движение (так называемой системы отсчета).

1. Пока мимо окна движется встречный поезд.

В этот момент пассажир инстинктивно выбирает вагоны встречного поезда в качестве системы отсчета. Относительная скорость, с которой вагоны проносятся мимо окна, очень высока, так как она равна сумме скоростей двух поездов. Если скорость поезда, в котором находится пассажир, равна $v_1$, а скорость встречного поезда — $v_2$, то наблюдаемая относительная скорость движения вагонов будет $v_{отн.1} = v_1 + v_2$. Мозг пассажира адаптируется к этой высокой скорости как к "нормальной".

2. Когда встречный поезд прошел.

Как только последний вагон встречного поезда проезжает, взгляд пассажира переключается на пейзаж за окном — на неподвижные относительно земли деревья, столбы, дома. Теперь системой отсчета становятся эти неподвижные объекты. Скорость, с которой они проносятся мимо окна, равна скорости только собственного поезда пассажира, то есть $v_{отн.2} = v_1$.

Поскольку $v_1 + v_2$ значительно больше, чем $v_1$, происходит резкое падение воспринимаемой скорости. Это создает у пассажира полную иллюзию того, что его собственный поезд резко замедлил ход, хотя на самом деле его скорость, скорее всего, осталась прежней.

Ответ: Ощущение резкого замедления — это обман зрения, вызванный сменой системы отсчета. Пока едет встречный поезд, пассажир воспринимает большую относительную скорость, равную сумме скоростей обоих поездов. Сразу после этого он начинает наблюдать движение относительно неподвижных объектов, и воспринимаемая скорость падает до скорости его собственного поезда, что и создает иллюзию замедления.