Номер 4, страница 71 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

4. С какими телами, выделенными курсивом, можно связать инерциальную систему отсчета?

a)Самолет разгоняется на взлетной полосе;

б)капля воды падает вертикально вниз с ускорением;

в)человек идет с постоянной скоростью по равномерно движущемуся эскалатору метро;

г)автомобиль движется прямолинейно и равномерно;

д)кабина колеса обозрения вращается с постоянной угловой скоростью.

Инерциальная система отсчета (ИСО) — это система отсчета, в которой тело, на которое не действуют другие тела (или действие этих тел скомпенсировано), находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и равномерно. Иными словами, это система отсчета, которая сама движется без ускорения. Проанализируем каждый случай:

а) Самолет разгоняется на взлетной полосе. Разгон означает, что скорость самолета изменяется со временем, то есть самолет движется с ускорением. Система отсчета, связанная с телом, которое движется с ускорением, является неинерциальной.

Ответ: С самолетом, разгоняющимся на взлетной полосе, нельзя связать инерциальную систему отсчета.

б) Капля воды падает вертикально вниз с ускорением. В условии прямо указано, что капля движется с ускорением (в данном случае это ускорение свободного падения $ \vec{g} $). Следовательно, связанная с ней система отсчета будет неинерциальной.

Ответ: С каплей воды, падающей с ускорением, нельзя связать инерциальную систему отсчета.

в) Человек идет с постоянной скоростью по равномерно движущемуся эскалатору метро. Скорость человека относительно земли ($ \vec{v}_{чел} $) равна векторной сумме его скорости относительно эскалатора ($ \vec{v}_{ч/э} $) и скорости эскалатора относительно земли ($ \vec{v}_{э} $): $ \vec{v}_{чел} = \vec{v}_{ч/э} + \vec{v}_{э} $. Поскольку человек идет с постоянной скоростью ($ \vec{v}_{ч/э} = \text{const} $) и эскалатор движется равномерно ($ \vec{v}_{э} = \text{const} $), их векторная сумма также будет постоянной величиной ($ \vec{v}_{чел} = \text{const} $). Движение с постоянной скоростью означает, что ускорение равно нулю. Таким образом, систему отсчета, связанную с человеком, можно считать инерциальной.

Ответ: С человеком, идущим с постоянной скоростью по равномерно движущемуся эскалатору, можно связать инерциальную систему отсчета.

г) Автомобиль движется прямолинейно и равномерно. Такое движение по определению происходит с постоянным вектором скорости, то есть с нулевым ускорением ($ \vec{a} = 0 $). Система отсчета, связанная с таким автомобилем, является инерциальной.

Ответ: С автомобилем, движущимся прямолинейно и равномерно, можно связать инерциальную систему отсчета.

д) Кабина колеса обозрения вращается с постоянной угловой скоростью. При движении по окружности, даже если модуль скорости постоянен, направление вектора линейной скорости непрерывно изменяется. Это означает, что кабина всегда движется с центростремительным ускорением $ a_ц $, направленным к центру вращения ($ a_ц = \omega^2 R $, где $ \omega $ — постоянная угловая скорость, а $ R $ — радиус колеса). Наличие ускорения делает связанную с кабиной систему отсчета неинерциальной.

Ответ: С кабиной колеса обозрения, вращающейся с постоянной угловой скоростью, нельзя связать инерциальную систему отсчета.