Zadanie Zadanie 3.3.15: Analiza toru ruchu w różnych układach odniesienia

Punkty: 2 pkt
Dział: Ruch krzywoliniowy · Prędkość w różnych układach odniesienia
Trudność: Poziom trudności: łatwe

Podróżując samochodem jako pasażer, przyglądasz się ruchowi drugiego pojazdu jadącego po sąsiednim, równoległym pasie ruchu, który wyprzedza Twój samochód. Pojazd ten następnie hamuje, zostaje w tyle, a po pewnym czasie znowu przyspiesza i ponownie Was wyprzedza. a) Opisz i naszkicuj tor tego pojazdu względem Ciebie (obserwatora w poruszającym się samochodzie). b) Opisz i naszkicuj tor tego pojazdu względem obserwatora stojącego nieruchomo na poboczu drogi. c) Wyjaśnij, skąd bierze się różnica między tymi torami ruchu.

Treść zadania

Jako pasażer samochodu obserwujesz drugi pojazd jadący sąsiednim, równoległym pasem. Pojazd wyprzedza Twój samochód, następnie hamuje i zostaje w tyle, a po pewnym czasie znowu przyspiesza i ponownie Was wyprzedza. a) Opisz i naszkicuj jego tor względem Ciebie, obserwatora w poruszającym się samochodzie. b) Opisz i naszkicuj tor względem nieruchomego obserwatora na poboczu. c) Wyjaśnij, skąd wynika różnica między tymi torami.

Odpowiedź i wynik końcowy

a) W obu układach tor jest tą samą prostą wzdłuż pasa. Schematycznie, względem pasażera:

\rightarrow\;(\text{wyprzedza})\qquad\leftarrow\;(\text{zostaje w tyle})\qquad\rightarrow\;(\text{wyprzedza ponownie})

b) Dla obserwatora na poboczu pojazd porusza się po tej prostej stale w jednym kierunku; zmienia się tylko jego szybkość. c) Różnica dotyczy ruchu względem obserwatora: samochód pasażera też jedzie, więc może zmieniać się znak prędkości względnej drugiego pojazdu. a: Względem pasażera tor ruchu jest prostoliniowy, a pojazd porusza się po nim tam i z powrotem (najpierw w przód, potem w tył, i ponownie w przód). b: Względem obserwatora na poboczu tor ruchu jest prostoliniowy, a pojazd porusza się po nim stale w jednym kierunku (zwrocie), ze zmienną prędkością. c: Różnica wynika z wyboru układu odniesienia: jeden jest ruchomy (związany z poruszającym się samochodem), a drugi nieruchomy (związany z drogą).