Пропоную гру: вибрати предмет у кімнаті та описати його місцезнаходження. Виконати це так, щоб той, хто вгадує, не зміг помилитися. Вийшло? А що вийде з опису, якщо інші тіла не використовувати? Залишаться висловлювання: "зліва від...", "над..." тощо. Положення тіла можна задати тільки щодо якогось іншого тіла.

Місцезнаходження скарбу: "Стань біля східного кута крайнього будинку села обличчям на північ і, пройшовши 120 кроків, повернися обличчям на схід і пройди 200 кроків. У цьому місці викопай яму в 10 ліктів і знайдеш 100 злитків золота". Скарб знайти неможливо, інакше його давно відкопали б. Чому? Тіло, щодо якого відбувається опис не визначено, невідомо в якому селі знаходиться цей будинок. Необхідно точно визначитися із тілом, яке візьметься за основу нашого майбутнього опису. Таке тіло у фізиці називається тілом відліку. Його можна вибрати довільно. Наприклад, спробуйте вибрати два різних тіла відліку та щодо їх описати місцезнаходження комп'ютера в кімнаті. Вийде два несхожі один на одного описи.

Система координат

Розглянемо картинку. Де знаходиться дерево щодо велосипедиста I, велосипедиста II і нас, які дивляться на монітор?

Щодо тіла відліку – велосипедист I – дерево знаходиться праворуч, щодо тіла відліку – велосипедист II – дерево знаходиться зліва, щодо нас воно попереду. Те саме тіло - дерево, що знаходиться постійно в одному і тому ж місці, одночасно і "ліворуч", і "праворуч" і "попереду". Проблема не тільки в тому, що вибрано різні тіла відліку. Розглянемо його розташування щодо велосипедиста І.

На цьому малюнку дерево справавід велосипедиста I

На цьому малюнку дерево злівавід велосипедиста I

Дерево і велосипедист не змінювали свого місця розташування в просторі, проте дерево одночасно може бути "ліворуч" і "праворуч". Для того, щоб позбутися неоднозначності опису самого напрямку, виберемо певний напрямок за позитивний, протилежний обраному буде негативним. Вибраний напрямок позначають віссю зі стрілкою, стрілка вказує позитивний напрямок. У нашому прикладі виберемо та позначимо два напрями. Зліва направо (вісь, якою рухається велосипедист), і від нас всередину монітора до дерева - це другий позитивний напрямок. Якщо перший, вибраний нами напрямок, позначити за X, другий - за Y, отримаємо двомірну систему координат.

Щодо нас велосипедист рухається у негативному напрямку по осі X, дерево знаходиться у позитивному напрямку по осі Y

Щодо нас велосипедист рухається у позитивному напрямку по осі X, дерево знаходиться у позитивному напрямку по осі Y

А тепер визначте, який предмет у кімнаті знаходиться у 2 метрах у позитивному напрямку по осі X (праворуч від вас), та у 3 метрах у негативному напрямку по осі Y (позаду вас). (2;-3) - координатицього тіла. Першою цифрою "2" прийнято позначати розташування по осі X, друга цифра "-3" вказує розташування по осі Y. Вона негативна, тому що по осі Y знаходиться не осторонь дерева, а в протилежному боці. Після того, як вибрано тіло відліку та напрямки, розташування будь-якого предмета буде описано однозначно. Якщо ви повернетеся спиною до монітора, праворуч і позаду вас буде інший предмет, але й координати у нього будуть інші (-2;3). Таким чином, координати точно однозначно визначають розташування предмета.

Простір, у якому ми живемо, - простір трьох вимірів, як то кажуть, тривимірний простір. Крім того, що тіло може знаходиться "праворуч" ("ліворуч"), "попереду" ("позаду"), воно може бути ще "вище" або "нижче" вас. Цей третій напрямок - прийнято позначати його віссю Z

Чи можна вибирати такі напрями осей? Можна, можливо. Але не можна змінювати їх напрямки протягом вирішення, наприклад, одного завдання. Чи можна вибрати інші назви осей? Можна, але ви ризикуєте тим, що вас не зрозуміють інші, краще не робити так. Чи можна поміняти місцями вісь X із віссю Y? Можна, але не плутайтеся в координатах: (x; y).

При прямолінійному русі тіла визначення його становища досить однієї координатної осі.

Для опису руху на площині використовується прямокутна система координат, що складається із двох взаємно перпендикулярних осей (декартова система координат).

За допомогою тривимірної системи координат можна визначити положення тіла у просторі.

Система відліку

Кожне тіло будь-якої миті часу займає певне становище у просторі щодо інших тіл. Визначати його становище вже вміємо. Якщо з часом положення тіла не змінюється, воно спочиває. Якщо з часом положення тіла змінюється, це означає, що тіло рухається. Все у світі відбувається десь і колись: у просторі (де?) та у часі (коли?). Якщо до тіла відліку, системі координат, які визначають положення тіла, додати спосіб вимірювання часу - годинник, отримаємо систему відліку. За допомогою якої можна оцінити рухається або спочиває тіло.

Відносність руху

Космонавт вийшов у відкритий космос. Чи в стані спокою чи руху він знаходиться? Якщо розглядати його щодо друга космонавта, що знаходиться поруч, він буде спочивати. А якщо щодо спостерігача на Землі, то космонавт рухається з величезною швидкістю. Аналогічно з поїздкою до поїзда. Щодо людей у ​​поїзді ви нерухомо сидите та читаєте книгу. Але щодо людей, які залишилися вдома, ви їдете зі швидкістю поїзда.

Приклади вибору тіла відліку, щодо якого малюнку а) поїзд рухається (щодо дерев), малюнку б) поїзд лежить щодо хлопчика.

Сидячи у вагоні, чекаємо на відправлення. У вікні спостерігаємо за електричкою на паралельному шляху. Коли вона починає рухатися, важко визначити хто рухається – наш вагон чи електричка за вікном. Для того, щоб визначитися, необхідно оцінити чи рухаємося ми щодо інших нерухомих предметів за вікном. Ми оцінюємо стан нашого вагона щодо різних систем відліку.

Зміна переміщення та швидкості в різних системах відліку

Переміщення та швидкість змінюються при переході з однієї системи відліку до іншої.

Швидкість людини щодо землі (нерухомої системи відліку) різна у першому та другому випадках.

Правило складання швидкостей: Швидкість тіла щодо нерухомої системи відліку - це векторна сума швидкості тіла щодо рухомої системи відліку та швидкості рухомої системи відліку щодо нерухомої.

Аналогічно вектор переміщення. Правило складання переміщень: Переміщення тіла щодо нерухомої системи відліку - це векторна сума переміщення тіла щодо рухомої системи відліку та переміщення рухомої системи відліку щодо нерухомої.

Нехай людина йде вагоном у напрямку (або проти) руху поїзда. Людина – тіло. Земля – нерухома система відліку. Вагон – рухлива система відліку.

Зміна траєкторії у різних системах відліку

Траєкторія руху тіла відносна. Наприклад, розглянемо пропелер вертольота, що спускається Землю. Крапка на пропелері описує коло в системі відліку, пов'язаного з вертольотом. Траєкторія руху цієї точки в системі відліку, пов'язаної із Землею, є гвинтовою лінією.

Поступальний рух

Рух тіла - це зміна його становища у просторі щодо інших тіл із часом. Кожне тіло має певні розміри, іноді різні точки тіла знаходяться у різних місцях простору. Як визначити положення всіх точок тіла?

АЛЕ! Іноді не потрібно вказувати положення кожної точки тіла. Розглянемо такі випадки. Наприклад, це не потрібно робити, коли всі точки тіла рухаються однаково.

Однаково рухаються всі струми валізи, машини.

Рух тіла, за якого всі його точки рухаються однаково, називається поступальним

Матеріальна точка

Не треба описувати рух кожної точки тіла і тоді, коли його розміри дуже малі порівняно з відстанню, яка проходить. Наприклад, корабель, що долає океан. Астрономи при описі руху планет і небесних тіл один щодо одного не враховують їх розмірів та їх власний рух. Незважаючи на те, що, наприклад, Земля величезна, щодо відстані до Сонця вона дуже мала.

Немає необхідності розглядати рух кожної точки тіла, коли вони не впливають на рух тіла цілком. Таке тіло можна бути крапкою. Вся речовина тіла хіба що зосереджуємо на точку. Отримуємо модель тіла, без розмірів, але має масу. Це і є матеріальна точка.

Одне й те тіло за одних його рухах вважатимуться матеріальної точкою, за інших - не можна. Наприклад, коли хлопчик йде з дому до школи і при цьому проходить відстань 1 км, то в цьому русі його вважатимуться матеріальною точкою. Але коли той самий хлопчик виконує зарядку, то точкою його вважати не можна.

Розглянемо спортсменів, що рухаються

У цьому випадку спортсмена можна моделювати матеріальною точкою.

У разі стрибка спортсмена у воду (малюнок праворуч) не можна моделювати його в крапку, тому що від будь-якого положення рук та ніг залежить рух всього тіла

Головне запам'ятати

1) Положення тіла у просторі визначається щодо тіла відліку;
2) Необхідно поставити осі (їх напрями), тобто. систему координат, що визначає координати тіла;
3) Рух тіла визначається щодо системи відліку;
4) У різних системах відліку швидкість тіла може бути різною;
5) Що таке матеріальна точка

Більш складна ситуація складання швидкостей. Нехай людина переправляється човном через річку. Човен - це тіло, що досліджується. Нерухлива система відліку – земля. Рухлива система відліку – річка.

Швидкість човна щодо землі – це векторна сума

Чому дорівнює переміщення будь-якої точки, що знаходиться на краю диска радіусом R при його повороті щодо підставки на 600? на 1800? Вирішити в системах відліку, пов'язаних із підставкою та диском.

У системі відліку, пов'язаної з підставкою, переміщення дорівнюють R і 2R. У системі відліку, пов'язаної з диском, переміщення постійно дорівнює нулю.

Чому дощові краплі в безвітряну погоду залишають похилі прямі смуги на стеклах поїзда, що рівномірно рухається?

У системі відліку, пов'язаної із Землею, траєкторія краплі – вертикальна лінія. У системі відліку, пов'язаної з поїздом, рух краплі по склу є результатом складання двох прямолінійних і рівномірних рухів: поїзда та рівномірного падіння краплі в повітрі. Тому слід краплі на склі похилий.

Як можна визначити швидкість бігу, якщо тренуватися на біговій доріжці зі зламаним автоматичним визначенням швидкості? Адже щодо стін зали не пробігаєш жодного метра.

Чи можна бути нерухомим і при цьому рухатися швидше за автомобіль Формули 1? Виявляється, можна. Будь-який рух залежить від вибору системи відліку, тобто будь-який рух щодо. Тема сьогодення: «Відносність руху. Закон складання переміщень та швидкостей». Ми дізнаємося, як вибрати систему відліку у тому чи іншому випадку, як при цьому знайти переміщення та швидкість тіла.

Механічним рухом називають зміну положення тіла у просторі щодо інших тіл із часом. У цьому визначенні ключовою є фраза «щодо інших тіл». Кожен із нас щодо будь-якої поверхні нерухомий, але щодо Сонця ми здійснюємо разом із всією Землею орбітальний рух зі швидкістю 30 км/с, тобто рух залежить від системи відліку.

Система відліку - сукупність системи координат та годин, пов'язаних з тілом, щодо якого вивчається рух. Наприклад, описуючи рухи пасажирів у салоні автомобіля, систему відліку можна пов'язати з придорожнім кафе, а можна з салоном автомобіля або з зустрічним автомобілем, що рухається, якщо ми оцінюємо час обгону (рис. 1).

Мал. 1. Вибір системи відліку

Які ж фізичні величини та поняття залежать від вибору системи відліку?

1. Положення чи координати тіла

Розглянемо довільну точку. У різних системах вона має різні координати (рис. 2).

Мал. 2. Координати точки у різних системах координат

2. Траєкторія

Розглянемо траєкторію точки, що знаходиться на пропелері літака, у двох системах відліку: системі відліку, пов'язаної з пілотом, та системі відліку, пов'язаної із спостерігачем на Землі. Для пілота дана точка здійснюватиме кругове обертання (рис. 3).

Мал. 3. Кругове обертання

У той час як для спостерігача на Землі траєкторією цієї точки буде гвинтова лінія (рис. 4). Очевидно, що траєкторія залежить від вибору системи відліку.

Мал. 4. Гвинтова траєкторія

Відносність траєкторії. Траєкторії руху тіла у різних системах відліку

Розглянемо, як змінюється траєкторія руху залежно від вибору системи відліку з прикладу завдання.

Завдання

Якою буде траєкторія точки на кінці пропелера в різних СО?

1. У СО, пов'язаної з льотчиком літака.

2. У СО, що з спостерігачем Землі.

Рішення:

1. Щодо літака ні льотчик, ні пропелер не переміщуються. Для льотчика траєкторія точки здаватиметься колом (рис. 5).

Мал. 5. Траєкторія точки щодо льотчика

2. Для спостерігача Землі точка рухається двома способами: обертаючись і рухаючись вперед. Траєкторія буде гвинтовою (рис. 6).

Мал. 6. Траєкторія точки щодо спостерігача на Землі

Відповідь : 1) коло; 2) гвинтова лінія.

На прикладі цього завдання ми переконалися, що траєкторія - це відносне поняття.

Як самостійна перевірка пропонуємо вам вирішити наступне завдання:

Якою буде траєкторія точки на кінці колеса щодо центру колеса, якщо це колесо здійснює поступальний рух уперед і щодо точок, що знаходяться на землі (нерухомий спостерігач)?

3. Переміщення та шлях

Розглянемо ситуацію, коли пливе пліт і рано чи пізно з нього зістрибує плавець і прагне переправитися на протилежний берег. Переміщення плавця щодо рибалки, що сидить на березі, і щодо плоту буде різним (рис. 7).

Переміщення щодо землі називають абсолютним, а щодо тіла, що рухається - відносним. Переміщення тіла, що рухається (плота) щодо нерухомого тіла (рибалки) називають переносним.

Мал. 7. Переміщення плавця

З прикладу випливає, що переміщення та шлях є відносними величинами.

4. Швидкість

За допомогою попереднього прикладу можна легко показати, що швидкість також відносна величина. Адже швидкість – це відношення переміщення до часу. Час у нас один і той самий, а переміщення різне. Отже швидкість буде різною.

Залежність характеристик руху від вибору системи відліку називається відносністю руху.

В історії людства були і драматичні випадки, пов'язані саме з вибором системи відліку. Страта Джордано Бруно, зречення Галілео Галілея - все це наслідки боротьби між прихильниками геоцентричної системи відліку та геліоцентричної системи відліку. Дуже складно було людству звикнути до думки, що Земля - ​​це зовсім не центр світобудови, а цілком звичайна планета. А рух можна розглядати не лише щодо Землі, цей рух буде абсолютним і щодо Сонця, зірок чи будь-яких інших тіл. Описувати рух небесних тіл у системі відліку, пов'язаної з Сонцем, набагато зручніше та простіше, це переконливо показали спочатку Кеплер, а потім і Ньютон, який на підставі розгляду руху Місяця навколо Землі вивів свій знаменитий закон всесвітнього тяжіння.

Якщо ми говоримо, що траєкторія, шлях, переміщення та швидкість є відносними, тобто залежать від вибору системи відліку, то про час ми цього не говоримо. У межах класичної, чи Ньютонової, механіки час є абсолютна величина, тобто протікає у всіх системах відліку однаково.

Розглянемо, як знаходити переміщення та швидкість в одній системі відліку, якщо вони нам відомі в іншій системі відліку.

Розглянемо попередню ситуацію, коли пливе пліт і рано чи пізно з нього зістрибує плавець і прагне переправитися на протилежний берег.

Як же пов'язане переміщення плавця щодо нерухомого СО (пов'язаного з рибалкою) з переміщенням щодо рухомого СО (пов'язаного з плотом) (рис. 8)?

Мал. 8. Ілюстрація до завдання

Переміщення у нерухомій системі відліку ми назвали. З трикутника векторів випливає, що . Тепер перейдемо до пошуку співвідношення між швидкостями. Згадаймо, що в рамках механіки Ньютонової час є абсолютною величиною (час у всіх системах відліку тече однаково). Отже, кожну складову з попередньої рівності можна поділити на якийсь час. Отримуємо:

Це швидкість, з якою рухається плавець для рибалки;

Це власна швидкість плавця;

Це швидкість плоту (швидкість течії річки).

Завдання на закон складання швидкостей

Розглянемо закон складання швидкостей з прикладу завдання.

Завдання

Два автомобілі рухаються назустріч один одному: перший автомобіль зі швидкістю, другий - зі швидкістю. З якою швидкістю зближуються автомобілі (рис. 9)?

Мал. 9. Ілюстрація до завдання

Рішення

Застосуємо закон складання швидкостей. Для цього перейдемо від звичної ЗІ, пов'язаної із Землею, до ЗІ, пов'язаної з першим автомобілем. Таким чином, перший автомобіль стає нерухомим, а другий рухається до нього зі швидкістю (відносна швидкість). З якою швидкістю, якщо перший автомобіль нерухомий, обертається довкола першого автомобіля Земля? Вона обертається зі швидкістю та швидкість спрямована у напрямку швидкості другого автомобіля (переносна швидкість). Два вектори, спрямовані вздовж однієї прямої, підсумовуються. .

Відповідь: .

Кордони застосування закону складання швидкостей. Закон складання швидкостей у теорії відносності

Довгий час вважалося, що класичний закон складання швидкостей справедливий завжди і застосовний до всіх систем відліку. Проте близько років тому виявилося, що в деяких ситуаціях цей закон не працює. Розглянемо такий випадок з прикладу завдання.

Уявіть собі, що ви перебуваєте на космічній ракеті, що рухається зі швидкістю . І капітан космічної ракети включає ліхтарик у напрямку руху ракети (рис. 10). Швидкість поширення світла у вакуумі становить. Якою буде швидкість світла для нерухомого спостерігача на Землі? Чи дорівнюватиме вона сумі швидкостей світла і ракети?

Мал. 10. Ілюстрація до завдання

Справа в тому, що тут фізика стикається з двома суперечливими концепціями. З одного боку, згідно з електродинамікою Максвелла, максимальна швидкість - це швидкість світла, і вона дорівнює . З іншого боку, згідно з механікою Ньютона, час є абсолютною величиною. Завдання вирішилося, коли Ейнштейн запропонував спеціальну теорію відносності, а точніше її постулати. Він першим припустив, що час не є абсолютним. Тобто десь воно тече швидше, а десь повільніше. Звичайно, в нашому світі невеликих швидкостей ми не помічаємо цього ефекту. Для того, щоб відчути цю різницю, нам необхідно рухатися зі швидкостями, близькими до швидкості світла. На підставі висновків Ейнштейна було отримано закон складання швидкостей у спеціальній теорії відносності. Він виглядає так:

Це швидкість щодо нерухомої ЗІ;

Це швидкість щодо рухомої ЗІ;

Це швидкість рухомий щодо відносно нерухомої СО.

Якщо підставити значення нашого завдання, то отримаємо, що швидкість світла для нерухомого спостерігача Землі становитиме .

Протиріччя було вирішено. Також можна переконатися, що якщо швидкості дуже малі в порівнянні зі швидкістю світла, то формула для теорії відносності переходить у класичну формулу для складання швидкостей.

У більшості випадків ми користуватимемося класичним законом.

Сьогодні ми з'ясували, що рух залежить від системи відліку, що швидкість, шлях, переміщення та траєкторія – це поняття відносні. А час у рамках класичної механіки – поняття абсолютне. Навчилися застосовувати отримані знання, розібравши деякі типові приклади.

Список літератури

1. Тихомирова С.А., Яворський Б.М. Фізика (базовий рівень) – М.: Мнемозіна, 2012.
2. Генденштейн Л.Е., Дік Ю.І. Фізика 10 клас. – К.: Мнемозіна, 2014.
3. Кікоїн І.К., Кікоїн А.К. Фізика - 9, Москва, Просвітництво, 1990.

1. Інтернет-портал Class-fizika.narod.ru().
2. Інтернет-портал Nado5.ru().
3. Інтернет-портал Fizika.ayp.ru().

Домашнє завдання

1. Дати визначення відносності руху.
2. Які фізичні величини залежить від вибору системи відліку?

Вивчаючи кінематику, ми вчимося описувати механічний рух- Зміна положення тіла щодо інших тіл з плином часу.Для пояснення дуже важливих слів «щодо інших тіл» наведемо приклад, у якому вам потрібно буде застосувати уяву.

Припустимо, ми сіли в автомобіль і виїхали на дорогу на північ. Оглянемося довкола. Зі зустрічними автомобілями все просто: вони завжди наближаються до нас з півночі, проїжджають повз нас і віддаляються на південь (погляньте на малюнок – блакитний автомобіль зліва).

Із попутними машинами складніше. Ті автомобілі, які їдуть швидше за нас, наближаються до нас ззаду, обганяють і віддаляються на північ (наприклад, сіре авто в центрі). Але автомобілі, які ми обганяємо, наближаються до нас спереду і віддаляються від нас назад (червоне авто праворуч). Тобто попутні автомобілі щодо нас можуть віддалятися на південь в той самий часколи відносно дороги їдуть на північ!

Отже, з погляду водія і пасажирів нашої машини (внизу на малюнку її синій капот) червоний автомобіль, що обганяється, видаляється на південь, хоча, з точки зору хлопчика на узбіччі дороги, цей же автомобіль їде на північ. Крім того, повз хлопчика червоне авто «пролетить зі свистом», а повз нашу машину – «повільно відпливе» назад.

Таким чином, рух тіл може виглядати по-різному з погляду різних спостерігачів.Це явище - відносність механічного руху . Воно проявляється у тому, що швидкість, напрям і траєкторія однієї й тієї руху різні для різних спостерігачів. Перші дві відмінності (у швидкості та напрямі руху) ми щойно проілюстрували на прикладі автомобілів. Далі ми покажемо відмінності у вигляді траєкторії того самого тіла для різних спостерігачів (див. малюнок з яхтами).

Нагадаємо: кінематика створює математичний опис руху тел. Але як це зробити, якщо рух виглядає по-різному з погляду різних спостерігачів? Щоб була певність, у фізиці завжди обирають систему відліку.

Системою відлікуназивають годинник і систему координат, пов'язані з тілом відліку (спостерігачем).Пояснимо це прикладами.

Уявімо, що ми їдемо поїздом і кидаємо предмет. Він впаде до наших ніг, хоча навіть при швидкості 36 км/год поїзд щомиті пересувається на 10 метрів. Уявимо тепер, що на щоглу яхти піднявся матрос і кидає ядро ​​(див. малюнок). Нас також не повинно збентежити, що воно впаде до основи щогли, незважаючи на те, що яхта пливе вперед. Тобто у кожний момент часу ядро ​​рухається і вниз, і впередразом з яхтою.

Отже, у системі відліку, пов'язаної з яхтою(назвемо її «палуба»), ядро ​​рухається тільки по вертикалі і проходить шлях, що дорівнює довжині щогли; траєкторія ядра - відрізок прямий. Але у системі відліку, пов'язаної з берегом(назвемо її «пристань»), ядро ​​рухається по вертикалі, і вперед; Траєкторія ядра являє собою гілка параболи, і шлях явно більший, ніж довжина щогли. Висновок: траєкторії та шляхи одного й того ж ядра різні в різних системах відліку: «палуба» та «пристань».

А що зі швидкістю ядра? Оскільки це те саме тіло, той час його падіння в обох системах відліку ми вважаємо однаковим. Але оскільки пройдені ядром шляхи різні, то й Швидкості однієї й тієї руху в різних системах відліку різні.

Запитання.

1. Що означають такі твердження: швидкість відносна, траєкторія руху відносна, шлях відносний?

Це означає, що це величини (швидкість, траєкторія і шлях) для руху різняться залежно від цього, з якої системи відліку ведеться спостереження.

2. Покажіть на прикладах, що швидкість, траєкторія руху та пройдений шлях є відносними величинами.

Наприклад, людина стоїть нерухомо на поверхні Землі (немає ні швидкості, ні траєкторії, ні шляху), проте в цей час Земля обертається навколо своєї осі, і отже людина, відносно центру Землі, рухається по певній траєкторії (по колу), переміщається та має певну швидкість.

3. Сформулюйте коротко, у чому полягає відносність руху.

Рух тіла (швидкість, шлях, траєкторія) різні у різних системах відліку.

4. У чому основна відмінність геліоцентричної системи від геоцентричної?

У геліоцентричній системі тіло відліку - Сонце, а в геоцентричній - Земля.

5. Поясніть зміну дня і ночі на Землі в системі геліоцентрики (див. рис. 18).

У геліоцентричну систему зміна дня і ночі пояснюється обертанням Землі.

Вправи.

1. Вода у річці рухається зі швидкістю 2 м/с щодо берега. Річкою пливе пліт. Яка швидкість плоту щодо берега? щодо води у річці?

Швидкість плоту щодо берега – 2 м/с, щодо води у річці – 0 м/с.

2. У деяких випадках швидкість тіла може бути однаковою у різних системах відліку. Наприклад, поїзд рухається з однією і тією ж швидкістю в системі відліку, пов'язаної з будівлею вокзалу, і в системі відліку, пов'язаної з деревом, що росте біля дороги. Чи не суперечить це твердженню про те, що швидкість відносна? Відповідь поясніть.

Якщо обидва тіла, з якими пов'язані системи відліку цих тіл, залишаються нерухомими одне щодо одного, всі вони пов'язані з третьою системою відліку - Землею, щодо якої відбуваються виміри.

3. За якої умови швидкість тіла, що рухається, буде однакова щодо двох систем відліку?

Якщо ці системи відліку нерухомі відносно одна одну.

4. Завдяки добовому обертанню Землі людина, що сидить на стільці у своєму будинку в Москві, рухається щодо земної осі зі швидкістю приблизно 900 км/год. Порівняйте цю швидкість з початковою швидкістю кулі щодо пістолета, що дорівнює 250 м/с.

5. Торпедний катер йде вздовж шістдесятої паралелі південної широти зі швидкістю 90 км/год стосовно суші. Швидкість добового обертання Землі у цій широті дорівнює 223 м/с. Чому дорівнює (СІ) і куди спрямована швидкість катера щодо земної осі, якщо вона рухається на схід? на захід?

Відносність руху полягає в тому, що при вивченні руху в системах відліку, що рухаються рівномірно і прямолінійно щодо прийнятої нерухомої системи відліку, всі розрахунки можна проводити за тими ж формулами та рівняннями, як би рух рухомої системи відліку щодо нерухомої був відсутній.

Відносність руху: основні положення

Система відліку- це сукупність тіла відліку, системи координат та часу, пов'язаних з тілом, стосовно якого вивчається рух (або рівновага) якихось інших матеріальних точок або тіл. Будь-який рух є відносним, і рух тіла слід розглядати лише стосовно будь-якого іншого тіла (тіла відліку) або системи тіл. Не можна вказати, наприклад, як рухається Місяць взагалі, можна лише визначити його рух по відношенню до Землі або Сонця і зірок і т.д.

Математично рух тіла (або матеріальної точки) по відношенню до обраної системи відліку описується рівняннями, які встановлюють, як змінюються з часом t координати, що визначають положення тіла (точки) у цій системі відліку.Наприклад, у декартових координатах х, у, z рух точки визначається рівняннями Х = f1(t), у = f2(t), Z = f3(t), називаються рівняннями руху.

Тіло відліку- Тіло, щодо якого задається система відліку.

Система відліку- Порівняна з континуумом, натягнутим на реальні або уявні базові тіла відліку. До базовим (утворюючим) тілам системи відліку природно пред'явити такі дві вимоги:

1. Базові тіла мають бути нерухомі одне щодо одного. Це перевіряється, наприклад, за відсутністю доплер-ефекту під час обміну радіосигналами між ними.

2. Базові тіла повинні рухатися з однаковим прискоренням, тобто мати однакові показники встановлених на них акселерометрів.

Ті, що рухаються, змінюють своє положення щодо інших тіл. Положення автомобіля, що мчить по шосе змінюється щодо вказівників на кілометрових стовпах, положення корабля, що пливе в море неподалік берега, змінюється щодо зірок і берегової лінії, а про рух літака, що летить над землею, можна судити зі зміни його положення щодо поверхні Землі. Механічне рух - це процес зміни становища тіл у просторі з часом. Можна показати, що те саме тіло може по-різному переміщатися щодо інших тіл.

Таким чином говорити про те, що якесь тіло рухається, можна лише тоді, коли ясно, щодо якогось іншого тіла - тіла відліку змінилося його становище.

Відносність руху: приклад із життя

Уявіть собі електричку. Вона їде тихенько рейками, розвозячи пасажирів по дачах. І хуліган, що раптом сидить в останньому вагоні, і дармоїд Сидоров зауважує, що на станції «Сади» у вагон входять контролери. Квиток, звичайно, Сидоров не купив, а штраф платити йому хочеться ще менше.

І ось, щоб його не спіймали, він швиденько переміщується при прямолінійному рівномірному русі в інший вагон. Контролери, перевіривши квитки всіх пасажирів, рухаються у тому напрямі. Сидоров знову переходить у наступний вагон тощо. І ось, коли він досягає першого вагона і йти далі вже нікуди, виявляється, що поїзд якраз доїхав до потрібної йому станції «Городи», і щасливий Сидоров виходить, радіючи тому, що проїхав зайцем і не попався.

Що ми можемо отримати з цієї гостросюжетної історії? Ми можемо, без сумніву, порадіти за Сидорова, а можемо, крім того, виявити ще один цікавий факт.

У той час, як поїзд за п'ять хвилин проїхав п'ять кілометрів від станції «Сади» до станції «Городи», заєць Сидоров за цей же час подолав таку саму відстань плюс відстань, рівну довжині поїзда, в якій він їхав, тобто близько п'яти тисяч двохсот метрів за ті самі п'ять хвилин. Виходить, що Сидоров рухався швидше за електричку. Втім, таку ж швидкість розвинули і контролери, які йдуть за ним по п'ятах. Враховуючи, що швидкість поїзда була близько 60 км/год, видати їм усім кілька олімпійських медалей.

Однак, звичайно ж, ніхто такою дурістю займатися не буде, тому що всі розуміють, що неймовірна швидкість Сидорова була розвинена ним тільки відносно нерухомих станцій, рейок і городів, і обумовлена ​​ця швидкість була пересуванням поїзда, а зовсім не неймовірними здібностями Сидорова. Щодо поїзда Сидоров рухався зовсім і не швидко і не дотягує не те що до олімпійської медалі, а й навіть до стрічки від неї. Ось тут ми і стикаємося з таким поняттям як відносність руху.