Film samouczek

W jaki sposób opisać ruch ciał w układach inercjalnych i nieinercjalnych?

Polecenie 1

Najprostszy przypadek ruchu po okręgu - wirujący kamień uwiązany na sznurku - można opisywać w różnych układach odniesienia. Intuicyjnie stosujemy układ inercjalny, związany z osobą trzymającą drugi koniec sznurka. Czy można jednak związać układ odniesienia z samym kamieniem? Odpowiedź jest twierdząca. Jak to zrobić? Czym różnią się te opisy? Obejrzyj uważnie samouczek, poznaj Inez i Niemira i zobacz, co mają Ci do powiedzenia na ten temat.
Zacznij może od rozszyfrowania ich imion - mają one pewien związek z tematem.

Polecenie 1

Najprostszy przypadek ruchu po okręgu - wirujący kamień uwiązany na sznurku - można opisywać w różnych układach odniesienia. Intuicyjnie stosujemy układ inercjalny, związany z osobą trzymającą drugi koniec sznurka. Czy można jednak związać układ odniesienia z samym kamieniem? Odpowiedź jest twierdząca. Jak to zrobić? Czym różnią się te opisy? Zapoznaj się z filmem samouczkiem, poznaj Inez i Niemira i zobacz, co mają Ci do powiedzenia na ten temat. Zacznij może od rozszyfrowania ich imion - mają one pewien związek z tematem.

R1jmO2sJMZNlA

Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Polecenie 2

Masz za zadanie obliczyć siłę napięcia nici zmierzoną przez Inez w sytuacji, gdy sznurek ma długość $L = 40\,\text{cm}$ , piłeczka ma masę $m = 50\,\text{g}$ i wykonuje $n = 2$ obroty na sekundę.

R54gMdNwJVlr6

Ustaw w logicznej kolejności równania, które doprowadzą Cię do wyniku.

$F_{N} = m ω^{2} r; ω = 2 π f$
$F_{N} \approx 3, 16 N$
$F_{N} = F_{d}$
$F_{N} = m \cdot 4 π^{2} \cdot f^{2} \cdot r$
$F_{N} = 4 π^{2} \cdot 0, 05 \cdot 2^{2} \cdot 0, 4 N$
$F_{N} = \frac{m v^{2}}{r}; v = ω r$

RkMAK61izWFf4

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: Siłą wypadkową działającą na ciało poruszające się po okręgu. Z punktu widzenia nieruchomej osoby stojącej z boku jest:

siła dośrodkowa
siła odśrodkowa
suma sił dośrodkowej i odśrodkowej

RhcG9GepkWVOg

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: Jeżeli w inercjalnym układzie odniesienia suma sił zewnętrznych działających na ciało jest równa zero, to znaczy, że:

ciało to musi pozostawać w spoczynku
ciało to porusza się z nie zerowym przyspieszeniem
ciało to nie może poruszać się ruchem przyspieszonym ani opóźnionym

Polecenie 3

Jaką metodą Niemir mógłby zmierzyć wartość siły bezwładności $\vec{F}_b$ , działającej na piłkę w jego układzie odniesienia? Opisz pokrótce taką metodę i rozstrzygnij, czy jest to metoda bezpośrednia czy pośrednia.

Prostym pomysłem jest wsunięcie siłomierza pomiędzy sznurek a piłkę. Siłomierz powinien być możliwe krótki, by nie zmieniać znacząco promienia obiegu piłki. Powinien także mieć pomijalną masę wobec masy piłki. Zapewni to, że będzie mierzył siłę napięcia nici trzymającej tylko piłkę, a nie układ „piłka + siłomierz”, który ma większą masę.
Po odczytaniu wartości $F_N$ , Niemir powinien przypisać taką samą wartość sile $\vec{F}_b$ , zgodnie z zastosowanym przez siebie opisem faktu, że piłka spoczywa w jego układzie odniesienia. Jest to więc pomiar pośredni.

RXbb0UwtsKqi6

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: W nieinercjalnym układzie odniesienia na ciało zawsze działa:

siła dośrodkowa
siła odśrodkowa
siła grawitacji
siła bezwładności
siła elektrostatyczna

Przeczytaj

Sprawdź się

W jaki sposób opisać ruch ciał w układach inercjalnych i nieinercjalnych?