Упражнение 1 к § 1

Путь за 2 ч: \(s = v_{\text{ср}} t = 80 \cdot 2 = 160\) км \(= 160\,000\) м. Длина автомобиля около 4–5 м, то есть путь больше размера машины в десятки тысяч раз. Размерами можно пренебречь — автомобиль считаем материальной точкой.

При обгоне важно, когда передний бампер одной машины поравняется с задним бампером другой и когда она полностью выедет вперёд, — расстояния здесь сравнимы с длиной автомобилей. Размеры влияют на результат, поэтому материальной точкой автомобиль считать нельзя.

Для диспетчера самолёт проходит расстояние около 6400 км, а длина самолёта — несколько десятков метров. Расстояние больше размеров в сотни тысяч раз, диспетчеру важны только положение и скорость самолёта — он вправе считать его материальной точкой.

Для пассажира самолёт — это салон, по которому он ходит, кресла, проход, иллюминаторы. Его собственные перемещения сравнимы с размерами самолёта, а относительно самолёта он вообще большую часть полёта неподвижен. Пассажир не может считать самолёт материальной точкой.

Скорость транспорта измеряют относительно дороги, рельсов, домов вдоль пути — то есть относительно Земли (земной поверхности). Именно её и подразумевают, когда тело отсчёта не названо. Относительно самой машины или пассажира в ней скорость была бы равна нулю, и говорить о ней не имело бы смысла.

Девочка описывает движение относительно карусели, на которой сидит: относительно её сиденья дома, деревья и брат действительно движутся по кругу. Мальчик описывает движение относительно Земли: относительно земли дома и деревья неподвижны, а движется девочка.

Правы оба — каждый верно описал движение в своей системе отсчёта. Движение относительно: одно и то же тело в одной системе отсчёта покоится, в другой движется. Спор возник только потому, что брат и сестра не договорились, относительно чего рассматривать движение. Обычно за тело отсчёта берут Землю, и тогда принято говорить, что движется девочка.

а) Скорость ветра измеряют относительно Земли (земной поверхности).

б) Скорость бревна равна нулю относительно воды: бревно плывёт вместе с течением и относительно воды не перемещается.

в) Скорость пловца сравнивают со скоростью течения относительно берега, то есть относительно Земли: пловец не гребёт, и его сносит вода, как бревно.

г) Точка колеса описывает окружность относительно велосипеда (его рамы или оси колеса). Относительно дороги та же точка движется по более сложной кривой — циклоиде.

д) Солнце восходит и заходит относительно Земли (наблюдателя на её поверхности): это видимое движение вызвано суточным вращением Земли.