Задание №3 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
На горизонтальном гладком столике в купе движущегося поезда лежит мячик. При ускорении поезда мячик начинает катиться против направления движения поезда. Какое физическое явление объясняет возникающее движение мячика?
инерция
трение качения
преобразование энергии
всемирное тяготение
Правильный ответ
1
Пояснение
Решение.
Для того чтобы ответить на вопрос задачи, проанализируем ситуацию с точки зрения законов механики.
1. Состояние покоя. Изначально мячик лежит на гладком столике и движется вместе с поездом с некоторой постоянной скоростью. В системе отсчёта, связанной с Землёй, на мячик действуют сила тяжести и сила реакции опоры, которые уравновешивают друг друга. Так как столик гладкий, сила трения практически отсутствует.
2. Ускорение поезда. Когда поезд начинает ускоряться (увеличивать свою скорость), столик, как часть поезда, также начинает двигаться с ускорением. Однако, согласно закону инерции (первому закону Ньютона), любое тело стремится сохранить своё состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют внешние силы или их действие скомпенсировано.
3. Движение мячика. Поскольку столик гладкий, он не может передать мячику значительную горизонтальную силу (силу трения), которая заставила бы мячик ускоряться вместе с поездом. В результате мячик «по инерции» сохраняет свою прежнюю скорость относительно Земли. Для наблюдателя в купе (в неинерциальной системе отсчёта, связанной с ускоряющимся поездом) это выглядит так, будто мячик сам начал катиться в сторону, противоположную направлению ускорения.
4. Вывод. Явление сохранения телом своей скорости при отсутствии действия на него сил (или их компенсации) называется инерцией. Именно оно объясняет, почему мячик стремится остаться на месте, когда поезд «уходит» из-под него вперёд.
Таким образом, правильным является вариант № 1.
Ответ: 1
Источник: ФИПИ