ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 11.1: Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить определение инерциальной системы отсчёта (ИСО). Инерциальная система — это такая система отсчёта, в которой выполняется закон инерции: тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на них не действуют другие тела или действие сил скомпенсировано. Любая система, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Системы, движущиеся с ускорением относительно ИСО, являются неинерциальными.

Вычисление и анализ по пунктам:

• а) Система отсчёта, связанная с Землёй.

  Земля совершает сложное движение: она вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца. Из-за вращения поверхности Земли точки на ней имеют центростремительное ускорение. Однако для большинства школьных задач величина этого ускорения мала (a≈0,034 м/с ² на экваторе), поэтому систему отсчёта, связанную с Землёй, можно считать приближённо инерциальной . Закон инерции в ней выполняется с высокой точностью для кратковременных процессов и малых скоростей.

• б) Система отсчёта, связанная с поездом.

  Здесь нужно рассмотреть два случая движения поезда:

  1. Прямолинейное и равномерное движение.

     Если поезд движется прямолинейно и равномерно, то его скорость постоянна (v=const), а ускорение равно нулю (a=0). Такая система отсчёта движется относительно Земли (которую мы считаем приближённо ИСО) без ускорения. Следовательно, закон инерции в ней выполняется , и эту систему можно считать инерциальной.

  2. Во время торможения.

     При торможении скорость поезда уменьшается, значит, поезд движется с ускорением (a≠0), направленным против движения. В такой системе отсчёта на неподвижные относительно поезда тела будут действовать фиктивные силы инерции, которые нарушают выполнение закона инерции в его классической формулировке (тело самопроизвольно меняет скорость относительно поезда без внешнего воздействия со стороны других тел). Поэтому закон инерции здесь не выполняется , и система отсчёта является неинерциальной.

Проверка и вывод:

Мы проанализировали условия выполнения первого закона Ньютона. Для земной системы отсчёта сделана стандартная физическая допущение о её квазиинерциальности. Для поезда чётко разграничены случаи равномерного движения (ИСО) и равноускоренного движения (не ИСО). Ответы согласуются с теорией относительности Галилея и определениями из курса механики.