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

4. Можно ли считать инерциальной системой отсчета, связанную с равномерно вращающимся диском?

Решение

Нет, систему отсчета, связанную с равномерно вращающимся диском, нельзя считать инерциальной.

По определению, инерциальная система отсчета (ИСО) — это система, в которой выполняется первый закон Ньютона (закон инерции). Это означает, что любое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния. Ключевым свойством ИСО является то, что она не движется с ускорением. Любая система отсчета, движущаяся относительно ИСО поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

Рассмотрим движение точек, составляющих вращающийся диск. Несмотря на то, что вращение равномерное (т.е. угловая скорость $\omega$ постоянна), любая точка диска, не находящаяся в центре вращения, движется по окружности. Движение по окружности всегда является ускоренным, поскольку вектор скорости точки непрерывно изменяет свое направление. Это ускорение называется центростремительным, оно направлено к центру окружности (центру диска) и его величина для точки на расстоянии $R$ от центра равна $a_ц = \omega^2 R$.

Поскольку система отсчета, жестко связанная с диском, состоит из точек, движущихся с ускорением, сама эта система отсчета является ускоренной, а следовательно, неинерциальной.

В таких неинерциальных системах отсчета законы Ньютона в их классической форме не выполняются. Для описания движения в них необходимо вводить так называемые фиктивные силы, или силы инерции. Во вращающейся системе отсчета это, прежде всего, центробежная сила и сила Кориолиса. Их появление — верный признак неинерциальности системы.

Ответ: Нет, систему отсчета, связанную с равномерно вращающимся диском, нельзя считать инерциальной, поскольку любая ее точка (кроме центра) движется с центростремительным ускорением. Следовательно, это ускоренная, то есть неинерциальная, система отсчета.