Напиши конспект
Краткий ответ: механическое движение относительно: скорость, траектория и путь зависят от выбранной системы отсчёта. В примере с поездом человек движется относительно Земли со скоростью \(19\ \text{м/с}\) в направлении движения поезда.
Конспект: «Относительность движения»
1. Система отсчёта
Система отсчёта состоит из:
- тела отсчёта;
- системы координат;
- часов.
Движение или покой тела определяют относительно выбранного тела отсчёта.
2. Относительность движения
Одно и то же тело может:
- покоиться относительно одного тела;
- двигаться относительно другого тела.
Например, человек, сидящий в движущемся поезде, покоится относительно вагона, но движется относительно поверхности Земли.
Относительными величинами являются:
- скорость;
- направление движения;
- траектория;
- пройденный путь;
- некоторые другие характеристики движения.
3. Сложение скоростей
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта находят сложением скоростей:
\[ \vec v_{\text{тела/Земли}} = \vec v_{\text{тела/вагона}} + \vec v_{\text{вагона/Земли}}. \]
Если тела движутся по одной прямой, направления учитывают знаками.
Пример: поезд движется со скоростью \(20\ \text{м/с}\), а человек идёт по вагону навстречу движению поезда со скоростью \(1\ \text{м/с}\).
Выберем направление движения поезда за положительное:
\[ v_{\text{вагона/Земли}}=20\ \text{м/с}, \qquad v_{\text{человека/вагона}}=-1\ \text{м/с}. \]
Тогда:
\[ v_{\text{человека/Земли}} =20-1=19\ \text{м/с}. \]
Человек движется относительно Земли в направлении движения поезда.
Проверка: за \(1\ \text{с}\) поезд переместится на \(20\ \text{м}\), а человек пройдёт навстречу на \(1\ \text{м}\). Поэтому относительно Земли он переместится на:
\[ 20-1=19\ \text{м}. \]
4. Относительность траектории и пути
Траектория — линия, по которой движется тело.
Путь — длина участка траектории.
Траектория одного и того же тела может быть разной в разных системах отсчёта.
Например:
- точка винта вертолёта относительно вертолёта движется по окружности;
- относительно наблюдателя на Земле она движется по винтовой линии.
Человек, сидящий в поезде:
- относительно вагона проходит путь \(0\);
- относительно Земли проходит путь, равный перемещению поезда.
5. Выбор системы отсчёта
Замена системы отсчёта может упростить описание движения. Для движения поезда удобно использовать систему отсчёта, связанную с Землёй или вагоном. Для движения планет удобнее использовать систему, связанную с Солнцем.
Абсолютной, единственной системы отсчёта не существует.
6. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы
Геоцентрическая система — представление, согласно которому Земля находится в центре, а Солнце, планеты и звёзды движутся вокруг неё. Такую систему развивал Клавдий Птолемей.
Гелиоцентрическая система — система, в которой за центр принимают Солнце. Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, а Земля также вращается вокруг своей оси. Эту систему предложил Николай Коперник.
Видимое движение Солнца и звёзд с востока на запад объясняется вращением Земли вокруг своей оси с запада на восток.
Время одного полного оборота Земли вокруг оси называют сутками.
Важно: скорость вращения точек поверхности Земли зависит от широты: на полюсах она равна нулю, а на экваторе достигает примерно \(465\ \text{м/с}\).
Как решать похожие задачи
- Определить, относительно чего рассматривается движение.
- Выбрать положительное направление.
- Записать скорости с учётом их направлений.
- Сложить скорости как векторы.
- По знаку результата определить направление движения.
