В данной статье мы рассмотрим несколько уже знакомых задач, которые нам продемонстрируют относительность движения. Относительность движения - это зависимость скорости движения объектов от выбора системы отсчета. Но не стоит считать, что от этого обязательно задача будет усложняться, довольно часто при переходе в другую систему отсчета решение задачи может упроститься.
Задача 1. Два объекта движутся со скоростями заданными относительно Земли.
В задаче нам дано следующее: два объекта движутся навстречу друг другу с некоторыми, заданными скоростями V1 и V2 относительно Земли, давайте найдем с какой скоростью эти объекты сближаются?
Иначе можем сказать следующее, нужно найти с какой скоростью один объект движется относительно другого, мы уже знаем, что модули скоростей нужно сложить, но хочется получить более общую формулу и это возможно.
Векторы V1 и V2 направлены в разные стороны, то есть если выполнить сложение векторов, то получится вектор длиной V1-V2, что не является верным, значит нужно вычесть:
И так будет при рассмотрении любого относительного движения двух объектов, которые движутся по Земле, например, если объекты движутся в одном направлении:
Мы знаем, что в этом случае, чтобы найти скорость, с которой один объект догоняет второй, нужно выполнить вычитание модулей скоростей, если выполнить вычитание векторов V1 и V2, тогда длина полученного вектора будет равна как раз разности модулей скоростей.
Задача 2. Два объекта движутся со скоростями заданными относительно друг друга
Все несколько иначе в случае, когда один объект движется по второму объекту, то есть нам задана скорость одного объекта относительно Земли, а скорость второго объекта задана относительно первого. Модельная задача из ОГЭ: человек идет со скоростью 1 м/с по вагону, а вагон движется со скоростью 10 м/с относительно Земли. С какой скоростью человек движется относительно Земли? Сделаем рисунок к задаче:
В этом же случае скорости нужно не вычитать как векторы, а их нужно складывать. Формула будет следующая (скорость человека относительно вагона это V1, скорость вагона относительно Земли V2):
Для задачи из ОГЭ попробуйте получить ответ и напишите его в комментарии к данной статье.
Итоги
В данной статье мы рассмотрели тему относительного движения, это очень важная тема, например, в 19 веке из-за относительного движения возникла проблема: на машине фары, они включены, машина едет со скоростью 2 км/с, и свет от фар тоже движется относительно машины, с известной скоростью 300 000 км/с.
Тогда скорость света относительно земли равна 300 002 км/с, но скорость света в воздухе - это константа, которая не может меняться. И решить эту проблему смог - бесспорно великий ученый - Альберт Эйнштейн.