3. Санки масою 10 кг тягнуть по горизонтальній дорозі за до мотузки, яка утворює кут 30° з горизонтом. Сила натягу мотузки 60 Н. Визначте прискорення руху санок, якщо коефіцієнт тертя між ними та дорогою 0,2.
На первом этапе пластилин приклеивается к верхнему шарику. Этот процесс быстрый, происходит до того, как нижний шарик "поймёт", что происходит.
- мгновенная скорость верхнего шарика сразу после налипания пластилина:
З.С.И: ;
В этом процессе выделяется какая-то энергия.
Второй этап: движение разбивается на сумму поступательного движения и вращения вокруг центра масс. Такое движение не расходует кинетическую энергию.
Центр масс C расположен на стержне, делит расстояние обратно пропорционально массам ( и ), движется равномерно со скоростью , так как никаких внешних сил к системе не приложено. Получаем, что C делит стержень в отношении 1 : 2.
Слагаемые, связанные с вращательным движением, в законе сохранения импульса сокращаются, остается ,
Угловая скорость вращения одинакова для верхнего и нижнего шариков, а радиусы отличаются в два раза. Поэтому линейная скорость верхнего шарика с пластилином в 2 раза меньше скорости нижнего шарика: .
З.С.Э. (сразу всё сокращено на m):
Сила упругости - сила, из-за которой верхний шарик с пластилином движется по окружности. Формула для центростремительного ускорения известна, домножаем на массу и получаем
Все основные объекты, исследуемые физикой, т.е. пространство, время и материя, а так же все фундаментальные уравнения, связывающие эти объекты, такие как: Законы Механики Эйнштейна (и их следствия), Законы Максвелла (их их следствия), Законы Квантовой Механики (и их следствия) – оказываются универсальными при использовании их, как в неподвижной системе отсчёта, так и в движущейся равномерно и прямолинейно.
Первые опыты по исследованию этой универсальности проводил Галлилей, сравнивая результаты экспериментов в лаборатории на берегу и в лаборатории, расположенной в закрытом трюме равномерно и прямолинейно движущегося корабля.
Таким образом, все системы отсчёта, движущиеся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, в которых выполняются фундаментальные законы физики – считаются равноправными и называются Инерциальными Системами Отсчёта.
За последние 400 лет опыт и утверждение Галлилея не только не был опровергнут, но и многократно подтверждён, и его применимость была многократно расширена на весь спектр явлений, известных современной науке.
Таким образом, с точки зрения Науки, все Инерциальные Системы Отсчёта – равноправны. Нет никакой "особенной системы", "главной системы".
Так, если мы едем в равномерно движущемся поезде, то стакан, стоящий на столике в купе покоится _относительно поезда_, но в то же время от движется равномерно и прямолинейно _относительно платформы_. Поскольку никакой "главной инерциальной системы отсчёта не существует", то утверждение о том, движется стакан или покоится – относительно, т.е. не абсолютно, его нельзя ни доказать, ни опровергнуть безотносительно. Можно сказать, что он и движется равномерно и прямоолинейно, и покоится одновременно, в зависимости от того, из какой системы отсчёта за ним наблюдают.
Когда речь идёт о поезде, стакане и платформе, то в этом случае, наша интуиция подталкивает нас к практическому предпочтению системы отсчёта связанной с платформой (Землёй) по сравнению с системой, связанной с поездом. К тому же поезд "потряхивает", что как бы интуитивно подтверждает подвижность поезда и неподвижность Земли (платформы). Однако, с точки зрения физики и её философии, нет никаких причин отказываться от мысли, что можно считать поезд покоящимся, так, как будто земля и рельсы движутся навстречу поезду и "подкатываются" под колёса поезда, вызывая в "покоящемся" поезде небольшое потряхивание.
Если же мысленно удалиться далеко далеко в открытый космос, где нет ничего. Ничего, кроме двух космических кораблей с выключенными двигателями. Они движутся по инерции по прямолинейным траекториям. И в какой-то момент пролетают мимо друг друга. Капитану первого корабля будет казаться, что он покоится, а второй карабль движется мимо него. Капитану же второго корабля будет казаться, что на самом деле он покоится, а первый карабль движется мимо. Верно и то и другое утверждение, сделанное в соответствующей системе отсчёта. Таким образом покой и равномерное прямолинейное движение – неразличимы в абсолютном понимании, безотносительно к системе отсчёта.
Но, вообще говоря, само введение Инерциальных Систем Отсчёта, при ответе на поставленный в задании вопрос – не является необходимым. Если нас не интересует универсальность законов физики, и мы всего лишь наблюдаем за изменением положения тел в пространстве (снимаем движение на киноплёнку). В этом случае можно считать даже, что и Солнце вращается вокруг Земли. Важно понимать при этом, что система Земли не является инерциальной, так что объянить причины движения Солнца в такой системе было бы сложно. Но объявить системой отсчёта Землю мы можем, неинерциаальной системой, но можем. И в этой системе Солнце будет ходить по круговой орбите около Земли (астрономы так и расчитывают движение Солнца, называя его "орбиту" эклиптикой), а Земля будет покоится. А вот в системе отсчёта, связанной с Солнцем – оно покоится, и прокто крутится Земля.
Так что, и движение (включая вращение) и покой – нам, физикам, и правда, "только снятся".
Объяснение:
На первом этапе пластилин приклеивается к верхнему шарику. Этот процесс быстрый, происходит до того, как нижний шарик "поймёт", что происходит.
З.С.И:
; 
В этом процессе выделяется какая-то энергия.
Второй этап: движение разбивается на сумму поступательного движения и вращения вокруг центра масс. Такое движение не расходует кинетическую энергию.
Центр масс C расположен на стержне, делит расстояние обратно пропорционально массам (
и 
), движется равномерно со скоростью 
, так как никаких внешних сил к системе не приложено. Получаем, что C делит стержень в отношении 1 : 2.
Слагаемые, связанные с вращательным движением, в законе сохранения импульса сокращаются, остается
, 
Угловая скорость вращения одинакова для верхнего и нижнего шариков, а радиусы отличаются в два раза. Поэтому линейная скорость верхнего шарика с пластилином в 2 раза меньше скорости нижнего шарика:
.
З.С.Э. (сразу всё сокращено на m):
Сила упругости - сила, из-за которой верхний шарик с пластилином движется по окружности. Формула для центростремительного ускорения известна, домножаем на массу
и получаем
Все основные объекты, исследуемые физикой, т.е. пространство, время и материя, а так же все фундаментальные уравнения, связывающие эти объекты, такие как: Законы Механики Эйнштейна (и их следствия), Законы Максвелла (их их следствия), Законы Квантовой Механики (и их следствия) – оказываются универсальными при использовании их, как в неподвижной системе отсчёта, так и в движущейся равномерно и прямолинейно.
Первые опыты по исследованию этой универсальности проводил Галлилей, сравнивая результаты экспериментов в лаборатории на берегу и в лаборатории, расположенной в закрытом трюме равномерно и прямолинейно движущегося корабля.
Таким образом, все системы отсчёта, движущиеся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, в которых выполняются фундаментальные законы физики – считаются равноправными и называются Инерциальными Системами Отсчёта.
За последние 400 лет опыт и утверждение Галлилея не только не был опровергнут, но и многократно подтверждён, и его применимость была многократно расширена на весь спектр явлений, известных современной науке.
Таким образом, с точки зрения Науки, все Инерциальные Системы Отсчёта – равноправны. Нет никакой "особенной системы", "главной системы".
Так, если мы едем в равномерно движущемся поезде, то стакан, стоящий на столике в купе покоится _относительно поезда_, но в то же время от движется равномерно и прямолинейно _относительно платформы_. Поскольку никакой "главной инерциальной системы отсчёта не существует", то утверждение о том, движется стакан или покоится – относительно, т.е. не абсолютно, его нельзя ни доказать, ни опровергнуть безотносительно. Можно сказать, что он и движется равномерно и прямоолинейно, и покоится одновременно, в зависимости от того, из какой системы отсчёта за ним наблюдают.
Когда речь идёт о поезде, стакане и платформе, то в этом случае, наша интуиция подталкивает нас к практическому предпочтению системы отсчёта связанной с платформой (Землёй) по сравнению с системой, связанной с поездом. К тому же поезд "потряхивает", что как бы интуитивно подтверждает подвижность поезда и неподвижность Земли (платформы). Однако, с точки зрения физики и её философии, нет никаких причин отказываться от мысли, что можно считать поезд покоящимся, так, как будто земля и рельсы движутся навстречу поезду и "подкатываются" под колёса поезда, вызывая в "покоящемся" поезде небольшое потряхивание.
Если же мысленно удалиться далеко далеко в открытый космос, где нет ничего. Ничего, кроме двух космических кораблей с выключенными двигателями. Они движутся по инерции по прямолинейным траекториям. И в какой-то момент пролетают мимо друг друга. Капитану первого корабля будет казаться, что он покоится, а второй карабль движется мимо него. Капитану же второго корабля будет казаться, что на самом деле он покоится, а первый карабль движется мимо. Верно и то и другое утверждение, сделанное в соответствующей системе отсчёта. Таким образом покой и равномерное прямолинейное движение – неразличимы в абсолютном понимании, безотносительно к системе отсчёта.
Но, вообще говоря, само введение Инерциальных Систем Отсчёта, при ответе на поставленный в задании вопрос – не является необходимым. Если нас не интересует универсальность законов физики, и мы всего лишь наблюдаем за изменением положения тел в пространстве (снимаем движение на киноплёнку). В этом случае можно считать даже, что и Солнце вращается вокруг Земли. Важно понимать при этом, что система Земли не является инерциальной, так что объянить причины движения Солнца в такой системе было бы сложно. Но объявить системой отсчёта Землю мы можем, неинерциаальной системой, но можем. И в этой системе Солнце будет ходить по круговой орбите около Земли (астрономы так и расчитывают движение Солнца, называя его "орбиту" эклиптикой), а Земля будет покоится. А вот в системе отсчёта, связанной с Солнцем – оно покоится, и прокто крутится Земля.
Так что, и движение (включая вращение) и покой – нам, физикам, и правда, "только снятся".