Задание № 2 Подпишите названия и сделайте рисунок систем координат: Лифт, бег на короткую дистанцию... Шахматы, географическая карта, план участка... Подводная лодка, самолёт в…

Ниже я дам подробные решения и объяснения по задачам, адаптированным под физику 9 класса и цель “Понять”. По вашим пунктам:

• Задание №2 (координатные системы) — подпишу названия и приведу простые рисунки ASCII для каждого случая.
• Задание №4 — решение задачи о скоростях двух поездов.
• Задание №3 — выбор случая, когда тело нельзя считать материальной точкой, и пояснение.
• Задание №5 — решение задачи с эскалатором, с выводом в м/с и в секундах.

Задача № 2. Подпишите названия и сделайте рисунок систем координат

1. Лифт

• Название системы координат: локальная система координат внутри лифта (ось y направлена вверх вдоль шахты). Обычно origin выбирают на нижней платформе лифта.

• Рисунок (ASCII): Лифт, локальная СО (ось y вверх)

  ↑ y │ │ пассажир │ [лифтовой вагон] └───┬───────────────── 0 (уровень пола)

2. Бег на короткую дистанцию

• Название системы координат: локальная горизонтальная система координат вдоль дорожки (ось x направлена вперёд по маршруту).

• Рисунок (ASCII): Бег на дистанцию, локальная СО (ось x вдоль дорожки)

  ←────────→ x Старт(0) ———— (d) ———→ финиш (маркеры расстояний 0, 5 м, 10 м и т.д.)

3. Шахматы

• Название системы координат: декартова система координат на шахматной доске. Оси чаще всего выбирают по файлам и по рангам.
  • Ось x: файлы a, b, c, d, e, f, g, h (слева направо)
  • Ось y: ранги 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (снизу вверх)
  • Начало в левом нижнем углу (a1)
• Рисунок (ASCII): Шахматная доска: координаты по осям 8 | a8 b8 c8 d8 e8 f8 g8 h8 7 | a7 b7 c7 d7 e7 f7 g7 h7 6 | a6 b6 c6 d6 e6 f6 g6 h6 5 | a5 b5 c5 d5 e5 f5 g5 h5 4 | a4 b4 c4 d4 e4 f4 g4 h4 3 | a3 b3 c3 d3 e3 f3 g3 h3 2 | a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2 h2 1 | a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1 h1 --------------------------------------- a b c d e f g h
• Такой рисунок показывает, как ориентироваться по файлам (буквы) и рангам (числа).

4. Географическая карта

• Название системы координат: географическая система координат (широта φ и долгота λ). Ось φ — широта (от −90° до +90°, с севера на юг), ось λ — долгота (от −180° до +180°, west–east).
• Рисунок (ASCII): λ (долгота) → −180° ... 0° ... +180° | | φ ↑ | | 90° N +--------------------+ | | 0° +--------------------+ 0° меридиан (λ = 0) φ ↓ | | -90° S +--------------------+ −90° ... 0° ... +90° (поле широты φ по вертикали, долгота λ по горизонтали)

5. План участка (локальная плановая геометрия)

• Название системы координат: локальная прямоугольная система координат планирования, ось X — на восток, ось Y — на север.
• Рисунок (ASCII): Север ↑ W ←───+───→ E | Origin (0,0) в левом нижнем углу плана X направлен на восток, Y на север

6. Подводная лодка

• Название системы координат: локальная 3D-система координат на лодке: x — вперед по носу, y — вправо (права рука), z — вниз (погружение) (часто используют x-forward, y-right, z-down).
• Рисунок (ASCII): z ↓ вниз ↑ | лодка | [фюзеляж] └─→ x (вперед) y → вправо
• Примечание: ориентации осей можно менять в зависимости от задачи; здесь приведено стандартное «локальное»ODY для подводной техники.

7. Самолёт в полёте

• Название системы координат: локальная трехмерная система самолёта: x — вперед по траектории полета, y — вправо (поперек фюзеляжа), z — вверх (или вниз, в зависимости от выбранной конвенции; здесь используем z вверх домноженный на правую систему).
• Рисунок (ASCII): z вверх ↑ | → y (право) ↗ x вперед (траектория)
• Примечание: в авиации часто применяют разные конвенции (NED, XYZ); для учебной задачи можно выбрать простую локальную систему: x вперед, y вправо, z вверх.

Задача № 4. Решите задачу: два поезда движутся равномерно друг за другом

Параметры:

• Скорость первого поезда v1 = 70 км/ч
• Скорость второго поезда v2 = 50 км/ч
• Оба поезда движутся в одном направлении (один за другим)

Решение:

• Скорость второго относительно первого выражается как v2A = v2 − v1.
• Подставляем: v2A = 50 − 70 = −20 км/ч.
• Это означает, что «второй поезд» движется относительно первого со скоростью 20 км/ч в противоположном направлении (или, что эквивалентно, расстояние между ними увеличивается со скоростью 20 км/ч).
• Ответ: скорость второго поезда относительно первого равна 20 км/ч (направление — противоположно направлению движения первого поезда).

Задача № 3. Выберите один случай, когда тело нельзя считать материальной точкой

Варианты:

• Самолёт, летящий из одного города в другой
• Корабль совершает кругосветное путешествие
• Автомобиль заезжает в гараж
• Земля движется по круговой орбите вокруг Солнца
• Мячик для настольного тенниса, летящий по воздуху

Правильный выбор: Автомобиль заезжает в гараж.

Пояснение:

• Правило: тело можно считать материальной точкой, если размеры тела и его вращения не существенно влияют на решение задачи — то есть онам не играет роли форма и размеры. В большинстве задач на движение на больших расстояниях этот подход применяют.
• В случае заезда автомобиля в гараж реально важно учесть размеры автомобиля и ширину гаража: длина и ширина машины могут приближенно быть сопоставимыми с проёмом гаража, поэтому точка модели (с нулевые размеры) перестаёт адекватно описывать ситуацию.
• Другие примеры: самолёт, корабль, Земля и мячик могут часто рассматриваться как точки в задачах о траекториях и скоростях, если масштабы позволят такое упрощение.

Задача № 5. Решите задачу: Эскалатор метро

Условия:

• Скорость эскалатора v_E = 1,8 км/ч
• Скорость человека относительно эскалатора v_P/E = 2,7 км/ч
• Длина эскалатора L = 20 м
• Требуется время подъёма по эскалатору

СИ и решение:

1. Переведём скорости в одинаковую систему единиц. Часто удобнее перевести в метры в секунду (м/с).
   • v_E = 1,8 км/ч = 1800 м / 3600 s = 0,50 м/с
   • v_P/E = 2,7 км/ч = 2700 м / 3600 s = 0,75 м/с
2. Скорость человека относительно пола (земной поверхности) равна сумме его скорости относительно эскалатора и скорости эскалатора: v_total = v_E + v_P/E = 0,50 + 0,75 = 1,25 м/с
3. Время подъёма определяется как t = L / v_total. Переведём длину в метры (у нас уже в метрах): L = 20 м. t = 20 м / 1,25 м/с = 16 секунд
4. Ответ: человек поднимется по эскалатору за 16 секунд.

Краткое резюме:

• Задание №2: для каждого случая указаны названия координатных систем и приведены простые ASCII-рисунки (лифт — локальная вертикальная ось; бег — горизонтальная ось; шахматы — файловая и ранговая декартова система; карта — широта/долгота; план участка — локальная планиметрия; подводная лодка и самолёт — локальные 3D СО, ориентированные вдоль осей тела).
• Задание №4: скорость второго относительно первого равна 20 км/ч (направление противоположно движению первого).
• Задание №3: выбор — автомобиль заезжает в гараж; объяснение дано выше.
• Задание №5: время подъёма 16 секунд; все переходы учтены по формулам v = v_E + v_P/E и t = L / v.

Если нужно, могу дополнить каждую ASCII-рисунку более подробно или привести компактные чертежи в виде пиктограмм для конспекта.