1. Вода в реке движется со скоростью 2 м/с относительно берега. По реке плывёт плот. Какова скорость плота относительно берега; относительно воды в реке? 2. В некоторых случаях скорость тела может быть одинаковой в разных системах отсчёта. Например, поезд движется с одной и той же скоростью в системе отсчёта, связанной со зданием вокзала, и в системе от-счёта, связанной с растущим у дороги деревом. Не противоречит ли 3. это утверждению о том, что скорость относительна? Ответ поясните. При каком условии скорость движущегося тела будет одинакова относительно двух систем отсчёта? Благодаря суточному вращению Земли человек, сидящий на стуле в своём доме в Москве, движется относительно земной оси со скоростью примерно 900 км/ч. Сравните эту скорость с начальной скоростью пули относительно пистолета, которая равна 250 м/с.

Ниже ответы и короткие пояснения по каждому пункту. 1) Вода в реке движется со скоростью 2 м/с относительно берега. По реке плывёт плот. Какова скорость плота относительно берега; относительно воды в реке? - Если плот плывёт просто по течению и не имеет собственной скорости относительно воды (то есть плывёт по водоёму без propulsion, «дрейфует»), то скорость плота относительно воды равна 0. Скорость плота относительно берега равна скорости воды: 2 м/с по направлению течения. - В общем случае скорость плота относительно берега равна векторной сумме скорости плота относительно воды и скорости воды относительно берега: v_плот/берег = v_плот/вода + v_вода/берег. Если дано только, что плот дрейфует, то v_плот/вода = 0 и получается 2 м/с. 2) В некоторых случаях скорость тела может быть одинаковой в разных системах отсчёта. Например, поезд движется с одной и той же скоростью в системе отсчёта, связанной со зданием вокзала, и в системе отсчёта, связанной с растущим у дороги деревом. Не противоречит ли утверждению о том, что скорость относительна? Ответ поясните. При каком условии скорость движущегося тела будет одинакова относительно двух систем отсчёта? - Пояснение: Скорость действительно относительная. Но иногда скорость тела может выглядеть одинаково в двух разных системах отсчёта, если эти системы по отношению друг к другу не имеют относительного движения (или почти не имеют, например, на локальном участке Земли). В примере с «системой вокзала» и «системой дерева вдоль дороги» оба объекта (здание и дерево) закреплены относительно Земли и, в большинстве случаев, практически не движутся относительно друг друга. Тогда скорость поезда в обеих системах отсчёта совпадает. - Условие для того, чтобы скорость тела была одинакова в двух системах отсчёта: скорости этих систем относительно друг друга нет (U = 0). Формально: если v_B|F = v_B|G, и F и G движутся друг относительно друга с векторной скоростью U, то из v_B|F = v_B|G следует U = 0 (или направление и величина таковы, что вектор разности даёт одинаковую величину; в простейшем и часто используемом школьном случае — отсутствие относительного движения между системами). - Более общая формула: если скорости в одной системе равны v, а система B движется относительно системы A со скоростью U, то скорость тела в системе A и в системе B связаны как v_A = v_B + U. Однозначно одинаковыми они будут не всегда; равенство вещественных величин может происходить лишь при специфическом соотношении векторов v и U, например при условии v·U = U^2/2 (полезно для общих рассуждений, но в школе чаще отвечают просто: только когда две системы отсчёта не движутся относительно друг друга). - Можно также привести простой интуитивный пример: если оба объекта, к которым привязаны системы отсчёта (здание и дерево), находятся в относительно неподвижном отношении друг к другу, то скорость поезда относительно обеих систем будет одинаковой. 3) Благодаря суточному вращению Земли человек, сидящий на стуле в своём доме в Москве, движется относительно земной оси со скоростью примерно 900 км/ч. Сравните эту скорость с начальной скоростью пули относительно пистолета, которая равна 250 м/с. - Преобразуем скорости в одну размерность: - 900 км/ч = 900000 м / 3600 с ≈ 250 м/с. - thus скорости примерно равны по величине: вращение Земли в Москве дает примерно 250 м/с, что сопоставимо с начальной скоростью пули (250 м/с). - Что это значит на практике: - скорость человека относительно земной поверхности в Москве в основном определяется его местоположением на вращающейся Земле; эта скорость направлена по отношению к оси вращения Земли и зависит от широты (для Москвы примерно 260 м/с). - пуля, вылетая из пистолета, имеет начальную скорость 250 м/с по восприятию пистолета (в систем отсчёта пистолета). В сочетании с вращением Земли скорость пули относительно земли может быть суммой (или разностью) её начальной скорости и скорости вращения Земли в той же или противоположной направленности, поэтому реальная скорость пули относительно Земли может варьировать примерно от примерно 10 м/с до около 510 м/с в зависимости от направления выстрела относительно направления вращения Земли. - В общем: скорость вращения Земли в Москве примерно равна скорости начальной скорости пули; направление влияет на результат: при выстреле на восток скорость относительно земли может быть почти 500 м/с, на запад — примерно 0 м/с или немного против направления вращения. Кратко подытожим: - Скорость по реке по плоту (без собственной скорости относительно воды) равна 2 м/с вдоль течения; скорость плота относительно воды — 0. - Скорость может быть одинаковой в разных системах отсчёта там, где две системы отсчёта не движутся друг относительно друга; в общем случае равенство скоростей в двух произвольных системах отсчёта возможно только при определённых условиях между векторами скоростей тела и относительного движения систем (v·U = U^2/2). - Скорость человека на Земле в Москве от вращения Земли примерно равна 250 м/с, что сопоставимо с начальной скорости пули (250 м/с). В зависимости от направления выстрела относительно вращения Земли скорость пули относительно земли может меняться существенно.