Номер 5, страница 11 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

5. Используя интерактивную модель «Относительность движения» из раздела «Механическое движение», продемонстрируйте относительность траектории движения мяча (рис. 13).

a

Относительность движения

Система отсчета

Берег

Плот

Скорость влета

Траектория

Выход

Выберите одну из двух систем отсчета: одна связана с берегом, а другая - с плывущим по реке плотом, нажимая соответственно кнопки Берег или Плот. Выберите движущееся тело (мячик или прожектор). Перемещая ползунок установите скорость движения. Можно вывести траекторию точки на движущемся теле.

б

Относительность движения

Система отсчета

Берег

Плот

Скорость влета

Траектория

Выход

Выберите одну из двух систем отсчета: одна связана с берегом, а другая - с плывущим по реке плотом, нажимая соответственно кнопки Берег или Плот. Выберите движущееся тело (мячик или прожектор). Перемещая ползунок установите скорость движения. Можно вывести траекторию точки на движущемся теле.

Рис. 13

Данная интерактивная модель демонстрирует один из ключевых принципов механики — относительность движения. Траектория движения тела, то есть линия, которую тело описывает в пространстве, зависит от выбора системы отсчета. Рассмотрим два случая, представленных на рисунках.

а

На рисунке а в качестве системы отсчета выбран берег, который считается неподвижным. Наблюдатель на берегу видит, что мяч участвует одновременно в двух движениях: 1) вертикальном колебательном движении (подпрыгивает на плоту); 2) горизонтальном поступательном движении вместе с плотом. В результате сложения этих двух движений траектория мяча относительно берега представляет собой сложную кривую линию. Скорость мяча относительно берега $\vec{v}_{мяч/берег}$ в любой момент времени является векторной суммой скорости мяча относительно плота $\vec{v}_{мяч/плот}$ (которая направлена в основном вертикально) и скорости плота относительно берега $\vec{v}_{плот/берег}$ (которая направлена горизонтально): $\vec{v}_{мяч/берег} = \vec{v}_{мяч/плот} + \vec{v}_{плот/берег}$.

Ответ: В системе отсчета, связанной с берегом, траектория движения мяча — кривая линия, поскольку мяч одновременно движется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

б

На рисунке б система отсчета связана с плотом. В этой системе отсчета наблюдатель движется вместе с плотом. Так как и мяч, и наблюдатель имеют одинаковую горизонтальную скорость, их взаимное положение в горизонтальном направлении не меняется. Наблюдатель на плоту видит только вертикальное перемещение мяча — вверх и вниз.

Ответ: В системе отсчета, связанной с плотом, траектория движения мяча — это прямая вертикальная линия, так как относительно плота мяч совершает движение только вверх и вниз.

Сравнивая траектории в двух разных системах отсчета, мы видим, что форма траектории относительна. Это наглядно демонстрирует принцип относительности механического движения.