В чем заключается относительность движения физика 9 класс

Относительность движения – в чем проявляется (9 класс)?

Для определения положения тела необходимо знать и уметь оперировать следующими терминами: относительность движения, тело отсчета, система координат. Так в чем проявляется относительность движения, и в чем его суть?

Тело отсчета, система координат и система отсчета

Положение тела в пространстве всегда задается относительно какого-нибудь другого тела – тела отсчета. С этим телом связывают систему отсчета. За тело отсчета можно выбрать какое-угодно тело. Координаты одного и того же тела относительно разных тел отсчета могут быть различными. В таком случае говорят, что положение тела относительно.

Системы отсчета могут быть двух видов: инерциальная и неинерциальная

Рис. 1. Инерциальная и неинерциальная системы отсчета примеры.

Для того, чтобы определять положение тела, необходимо выбрать какое-нибудь другое тело – тело отсчета, по отношению к которому будет рассматриваться положение данного тела. Его, как уже отмечалось, можно выбрать произвольно, им могут быть дерево, станция метро, дом, школа, Солнце, Земля, звезды и т.п.

Из курса математики всем известно, что положение любой точки в пространстве определяется с помощью прямоугольной системы координат, поэтому для решения задач по определению положения тела в пространстве относительно тела отсчета нужно связать с телом отсчета систему координат. Известно, что пространство трехмерно, поэтому в зависимости от характера движения тела выбирают одномерную, двумерную или трехмерную систему координат.

Если движение тела происходит в одном направлении (горизонтальном или вертикальном), например, движение трамвая по рельсам на прямолинейном участке пути, движение меча, падающего вниз с некоторой высоты и т. п., то пользуются одномерной системой координат.

Если тело может двигаться в пределах некоторой плоскости, например, фигуры по шахматной доске, лодка по озеру, то с телом отсчета связывают двухмерную систему координат.

Если же тело может двигаться не только вдоль определенной прямой и не только в плоскости, то выбирают трехмерную систему координат.

Рис. 2. Одномерная, двумерная и трехмерная системы координат.

Относительность движения

Движение тела является относительным. Одно и то же тело может двигаться относительно одних тел и не двигаться относительно других. Например, яблоко, лежащее на столе вагона движущегося поезда, покоится относительно стола поезда, но движется вместе с поездом относительно земли.

Чему же в этом случае равна скорость? Это зависит от условий движения. Например, плот плывет по течению реки, скорость течения реки составляет 1 м/с. А в это же время по плоту идет человек со скоростью 2 м/с в том же направлении. Тогда скорость человека относительно берега реки равна 3 м/с. Как мы видим, в этом случае скорость человека относительно берега реки будет складываться из скорости плота относительно берега реки и скорости человека относительно плота.

Если же плот плывет против течения реки со скоростью 1 м/с, а человек идет в противоположном направлении со скоростью 2 м/с, то скорость человека относительно берега реки будет равна скорости человека 2 м/с минус скорость плота относительно течения реки 1 м/с и будет равна 1 м/с.

Так происходит, если тело и система отсчета, относительно которой рассматривается движение тела, движутся вдоль одной прямой.

Если же тело (человек) и система отсчета (плот) не движутся вдоль одной прямой (плот переплывает реку), то для расчета скорости относительно неподвижной системы (земля) нужно воспользоваться теоремой Пифагора.

Рис. 3. Теорема Пифагора.

В общем случае принцип относительности заключается в следующем:

V – скорость тела относительно неподвижной системы отсчета,

V1 – скорость тела относительно подвижной системы отсчета,

V2 – скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

Для перемещений справедлива следующая формула:

S – перемещение тела относительно неподвижной системы отсчета,

S1 – перемещение тела относительно подвижной системы отсчета,

S2 – перемещение подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета.

Известно, что движение характеризуют траекторией, пройденным путем, перемещением и скоростью. Эти характеристики у одной и той же движущейся материальной точки могут быть различны относительно различных систем отсчета.

Зависимость траектории, пути, перемещения и скорости одной и той же материальной точки от выбора системы отсчета называют относительностью движения. Основное свойство механического движения заключается в относительности движения.

Что мы узнали?

Судить о движении тела мы можем, лишь сравнивая его положение с положением других тел, которые мы считаем неподвижными, то есть с положением тел отсчета. В 9 классе по физике изучается тема «Относительность движения», где главными понятиями являются «система координат», «тело отсчета», «относительность», которые изучаются в данной статье.

Источник

Кинематика. Относительность движения.

Относительность механического движения заключается в относительности скоростей перемещения тел: их скорости будут различны относительно разных систем отсчета. Например, скорость человека, едущего в поезде, или летящего самолетом, будет отличаться как по величине, так и по направлению, в зависимости от того, в какой системе отсчета эти скорости определяются: в системе отсчета, связанной с движущимся транспортным средством, или с неподвижной Землей. Различными будут также траектории и скорости движения тела в разных системах отсчета. При механическом движении относительна также траектория движения.

Пройденный телом путь тоже зависит от системы отсчета. Рассмотрев тот же пример с пассажиром в поезде можно понять, что проделанный им путь относительно поезда за время поездки равен нулю (если он за все время не передвигался по вагону), или же намного меньше пути, который он преодолел вместе с поездом относительно Земли. Следовательно, при механическом движении относительным является и путь.

Любое движение, как и покой тела (как частный случай движения) относительны. Для ответа на вопрос, покоится тело или движется и как именно движется, необходимо указать, относительно каких тел рассматривается движение этого тела. В противном случае никакое высказывание о его движении не может иметь смысла.

Тела, относительно которых рассматривается данное движение, называют системой отсчета. Выбор системы отсчета зависит от условий задачи, тогда положение одного и того же тела можно одновременно рассматривать в разных системах координат. Следовательно, относительно разных тел отсчета в разных системах координат у одного и того же тела могут быть совершенно различные координаты. Это значит, что положение тела относительно: оно различно относительно разных тел отсчета и связанных с ними разных систем координат.

Но относительно не только положение тела. Относительно и его движение. В чем же относительность движения? Например, пилоту необходимо знать движение самолета относительно Земли и относительно воздуха, который в ненастную погоду сам движется; артиллеристу важно знать движение снаряда не только относительно Земли, на которой стоит орудие, но и относительно танка, в который он должен произвести выстрел, и который сам движется относительно Земли и т. д.

Движения одного и того же тела относительно разных тел отсчета, движущихся относительно друг друга, могут довольно сильно отличаться.

Источник

Относительность механического движения

теория по физике 🧲 кинематика

Под относительностью понимают зависимость чего-либо от выбора системы отсчета. Так, покой и движение тела, его положение в пространстве всегда относительны. Человек, сидящий внутри движущегося автомобиля, покоится относительно этого автомобиля. Но относительно предметов снаружи он движется с некоторой скоростью.

Относительность перемещения

Чтобы применять правило сложения перемещений, нужно уметь складывать вектора.

Пример №1. Человек прошел в автобусе 2 метра в направлении заднего выхода. За это же время автобус успел переместиться относительно остановки на 10 м. Найти перемещение человека относительно автобусной остановки.

Так как человек двигался в сторону конца автобуса, он двигался противоположно его движению. В этом случае его перемещение будет равно модулю разности перемещений, совершенных человеком относительно автобуса и автобусом относительно остановки:

Относительность скорости в ПСО и НСО

Складывая векторы скоростей, нужно пользоваться правилами сложения векторов.

Пример №2. Моторная лодка должна пересечь реку, скорость течения которой равна 5 км/ч, по кратчайшему пути. Собственная скорость лодки равна 10 км/ч. Определить, под каким углом к берегу должна быть направлена лодка, чтобы она не отклонялась от кратчайшего пути.

Кратчайшим путем между двумя параллельными линиями является отрезок, заключенный между этими линиями при условии, что он лежит на прямой, пересекающей эти линии под прямым углом. На рисунке этот путь отметим отрезком АВ.

Лодка движется прямолинейно. Поэтому направление ее скорости относительно берега совпадает с направлением перемещения:

Векторы скоростей образуют прямоугольный треугольник, и собственная скорость лодки направлена к берегу под некоторым углом α. Косинус этого угла равен отношению прилегающего катета (скорости лодки относительно реки) к гипотенузе (скорости течения реки):

Косинусу 0,5 соответствует угол, равный 60 градусам.

Относительная скорость двух тел

Понятие относительной скорости вводится, когда рассматривается движение двух тел относительно друг друга внутри одной и той же системы отсчета (СО). Примером служат два движущихся автомобиля, в то время как их движение рассматривается относительно неподвижного объекта.

Относительная скорость равна векторной разности скоростей первого и второго тела относительно СО:

v _отн — относительная скорость, или скорость первого тела относительно второго, v ₁ и v ₂ — скорость первого и второго тела относительно СО.

Варианты обозначения относительной скорости и их проекций:

Для вычисления относительной скорости движения тела важно уметь применять правила вычитания векторов.

Пример №3. Два автомобиля движутся противоположно друг другу. Скорость первого автомобиля относительно дороги равна 100 км/ч. Скорость второго автомобиля относительно первого равна 180 км/ч. Найти модуль скорости второго автомобиля относительно дороги.

Так как автомобили движутся в противоположном направлении, относительная скорость равна сумме скоростей первого и второго автомобиля. Поэтому скорость второго равна разности относительной скорости и скорости движения второго тела, которым в данном случае является первый автомобиль:

Скорость второго автомобиля относительно дороги равна 80 км/час.

Правила сложения векторов

Сложение двух сонаправленных векторов
	Суммой двух сонаправленных векторов является вектор, направленный в ту же сторону. Его длина равна сумме длин слагаемых векторов: c = a + b.
Сложение двух противоположно направленных векторов
	Суммой двух противоположно направленных векторов является вектор, направленный в сторону большего по модулю вектора. Его длина равна модулю разности длин слагаемых векторов: c = |a – b|.
Сложение двух векторов, расположенных друг к другу под углом
Суммой двух векторов, расположенных друг к другу под углом является вектор, направление которого определяется графически методом треугольника или параллелограмма. Его длина зависит от величины угла, под которым расположены два слагаемых векторов.
	Если слагаемые векторы перпендикулярны, для вычисления длины вектора их суммы используется теорема Пифагора: .
	Если слагаемые векторы расположены под тупым углом α, для вычисления длины вектора их суммы используется теорема косинусов: .
	Если слагаемые векторы расположены под острым углом α, для вычисления длины вектора их суммы используется теорема косинусов: .

Правила вычитания векторов

Эта таблица иллюстрирует правила вычитания векторов на примере векторов Результатом их вычитания является вектор .

Алгоритм решения

Решение

Записываем данные относительно Земли:

Изображаем графическую модель ситуации. Так как у второго автомобиля перед вектором скорости стоит знак «–», первый и второй автомобили движутся во взаимно противоположных направлениях.

Записываем закон сложения скоростей в векторном виде:

v ′ — скорость второго автомобиля относительно оси ОХ ( v ₂), v — скорость второго автомобиля относительно системы отсчета, связанной с первым автомобилем, u — скорость движения первого автомобиля относительно оси ОХ ( v ₁).

Закон сложения скоростей в векторном виде применительно к условиям задачи будет выглядеть так:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Записываем закон сложения скоростей в векторном виде:

v ′ — скорость автомобиля относительно земли ( v ₁), v — скорость второго автомобиля относительно системы отсчета, связанной со вторым автомобилем, u — скорость движения второго автомобиля относительно земли ( v ₂). По условию задачи в качестве системы отсчета нужно выбрать второй автомобиль. Так как система отсчета, связанная со вторым автомобилем, и первый автомобиль движутся в одном направлении, классический закон сложения скоростей в скалярном виде будет выглядеть так:

Отсюда скорость первого автомобиля в системе отсчёта, связанной со вторым автомобилем:

По условию задачи ответом должен быть модуль этой скорости. Модуль числа 50 есть 50.Ответ: 50

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Относительность движения

Урок 9. Физика 9 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Относительность движения»

На прошлых уроках мы видели, что положение тела в пространстве всегда определяется относительно какого-то другого тела — тела отсчёта. Для этого с телом отсчёта связывается система координат и выбирается способ измерения времени.

Так как тело отсчёта мы можем выбирать совершенно произвольно, то положение одного и того же тела можно одновременно рассматривать в разных системах координат.

Например, положение самолёта можно определить, указав, что он находится на высоте 10 километров над уровнем моря. Одновременно с этим мы можем сказать, что он находится на высоте 3 километров от вершины горы. Это значит, что положение самолёта относительно: оно различно относительно различных систем отсчёта.

Но относительно не только положение тела, относительно и его движение. В повседневной жизни мы часто встречаемся с ситуациями, в которых одни тела движутся относительно других движущихся тел. Например, пассажир перемещается по вагону движущегося поезда или катер пересекает реку с быстрым течением.

Наконец наша планета вращается вокруг Солнца, которое, в свою очередь, движется к границе созвездий Геркулеса и Лиры со скоростью 20 км/с. Можно привести ещё много таких примеров. И сегодня мы с вами узнаем, каковы закономерности таких движений?

Для начала проведём такой опыт. Опустим металлический шарик в заполненную сахарным сиропом стеклянную трубку, и будем перемещать трубку относительно школьной доски в горизонтальном направлении, не меняя ориентации трубки. Наблюдая за движением шарика, будем отмечать на доске его положения, например, через каждые 10 секунд.

Назовём систему отсчёта, связанную с доской, неподвижной, а систему отсчёта, связанную с трубкой, — движущейся.

Из проведённого опыта видно, что относительно трубки, то есть движущейся системы отсчёта, шарик совершил некоторое перемещение, которое мы обозначим через s’. Сама же подвижная система отсчёта за это время совершила перемещение s­₀ относительно доски.

Из полученного рисунка видно, что перемещение шарика относительно неподвижной системы отсчёта, равно векторной сумме перемещений:

Таким образом, на основании проведённого опыта, мы можем утверждать, что перемещение тела относительно неподвижной системы отсчёта равно векторной сумме его перемещения относительно движущейся системы и перемещения движущейся системы отсчёта относительно неподвижной.

В этом состоит установленный экспериментально принцип независимости движений.

Очевидно, что в нём речь идёт о перемещениях, произошедших за один и тот же промежуток времени. Поэтому давайте разделим каждое из перемещений, на него:

Вектор s/t — это скорость шарика относительно неподвижной системы отсчёта (то есть школьной доски). Вектор s’/t — это скорость движения шарика относительно трубки — подвижной системы отсчёта. А вектор s₀/t — это скорость, с которой трубка движется относительно школьной доски.

Таким образом получаем, что скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна векторной сумме его скорости относительно подвижной системы отсчёта и скорости подвижной системы отсчёта относительно неподвижной:

Данное утверждение называется законом сложения скоростей Галилея. Он справедлив не только для равномерного движения, но и для тел, движущихся с ускорением. В этом случае векторы скорости — это мгновенные скорости тел.

Закон сложения скоростей используется при решении многих практически важных задач. Он позволяет, например, найти скорость снаряда, выпущенного из движущегося танка, или скорость самолёта, заходящего на посадку при сильном ветре.

Но следует помнить, что закон сложения скоростей применим только для тел, движущихся со скоростями, во много раз меньшими, чем скорость света.

Мы уже знаем, что траектория движения тела в различных системах отсчёта различна (вспомните опыт с вращающимся диском).

Или вот ещё пример. Вам известно, что, например, точка пропеллера вертолёта, летящего над Землёй, описывает окружность в системе отсчёта, связанной с вертолётом. Но для наблюдателя, находящегося на Земле, эта точка движется по винтовой линии. То есть траектория движения тела относительна. А так как путь — это длина траектории, то он также является величиной относительной.

Таким образом, относительность движения проявляется в том, что скорость, траектория, путь, перемещение и некоторые другие характеристики движения относительны, то есть они различны в разных системах отсчёта.

Источник

В чем заключается относительность движения физика 9 класс

1. В чем состоит относительность положения тела?

Положение тела (его координаты) относительно, т.к. координаты тела могут быть различны в разных системах отсчета.

Например:
— автомобиль стоит в 20 метрах относительно остановки автобуса,
— этот же автомобиль находится в 10 метрах от ближайшего дома.

2. В чём проявляется относительность движения?

Относительность движения проявляется в том, что скорость, траектория, путь и некоторые другие характеристики движения относительны, т. е. они могут быть различны в разных системах отсчёта.

а) Скорость относительна, т. е. скорость одного и того же тела в разных системах отсчёта может быть различной как по числовому значению, так и по направлению.

б) Траектория движения относительна, т. е. траектория движения одного и того же тела может быть различной в разных системах отсчёта.

в) Путь является величиной относительной, так как он равен сумме длин всех участков траектории, пройденных телом за рассматриваемый промежуток времени.

Например:
Летчик в летящем самолете за время полета самолета:
в системе отсчета, связанной с какой-либо точкой на земле, преодолевает огромный путь,
в системе отсчета, связанной с самолетом, летчик находится в состоянии покоя и его путь, пройденный относительно самолета, равен нулю.

3. В чём основное отличие гелиоцентрической системы мира от геоцентрической?

В гелиоцентрической системе отсчёта движение небесных тел рассматривается относительно Солнца, а в геоцентрической — относительно Земли.
В гелиоцентрической системе мира по Копернику за центр Вселенной принимается Солнце, а Земля и другие планеты движутся вокруг него, одновременно вращаясь вокруг своих осей.

4. Как объяснить смену дня и ночи на Земле в гелиоцентрической системе?

В гелиоцентрической системе мира (по системе мира Коперника) видимое движение по небу Солнца днём и звёзд ночью, т. е. смена дня и ночи, объясняется вращением Земли вокруг своей оси
Время, за которое земной шар делает полный оборот, называется сутками.

Источник