Относительность движения в ЕГЭ по физике: теория, задачи и разбор

Относительность движения в ЕГЭ по физике — идея, что скорость, траектория и путь зависят от того, относительно чего мы смотрим. Пассажир поезда сидит неподвижно относительно вагона и мчится относительно платформы, и оба ответа верны. Задачи темы — это катера на реке, эскалаторы, дождь за окном машины и встречные поезда. В банке по теме 42 задачи с решениями и 16 видео.

Суть простыми словами

Систему отсчёта задают тело отсчёта, связанные с ним оси и часы. Пока система не названа, вопрос «с какой скоростью движется тело» не имеет ответа.

Закон сложения скоростей (элемент 1.1.3 кодификатора): v⃗₁ = v⃗₂ + v⃗₀. Скорость тела относительно неподвижной системы равна его скорости относительно подвижной плюс скорость самой подвижной системы. Складывают векторы.

Принцип относительности Галилея (элемент 1.2.1): во всех инерциальных системах отсчёта механические явления идут одинаково. Поэтому в закрытом вагоне, который едет равномерно, мяч падает так же, как на перроне.

Где встречается на экзамене

Банк находит тему в №1, 5, 18 и 22. План ФИПИ-2027 подтверждает три из них: в №5, 18 и 22 проверяется весь раздел «Механика», а в №1 прописаны только равномерное и равноускоренное движение (1.1.5, 1.1.6), без сложения скоростей.

• 5 задание ЕГЭ физика: 2 балла, все верные утверждения (их два или три) по описанию опыта, таблице или графику движения.
• 18 задание ЕГЭ физика: 2 балла, утверждения по всем разделам курса; про механику — в том числе о системах отсчёта.
• 22 задание ЕГЭ физика: 2 балла, расчётная задача по механике, где выбор системы отсчёта упрощает решение.

Где ошибаются

1. Складывают модули скоростей под углом. Катер поперёк течения: не 5 + 2 = 7, а √(5² + 2²) ≈ 5,4 м/с. Вдоль одной прямой — со знаками, под прямым углом — по теореме Пифагора.
2. Считают время переправы по полной скорости. Ширину реки пересекает только составляющая скорости поперёк берега. В примере 100 м / 5 м/с = 20 с, а не 100 / 5,4.
3. Путают «относительно воды» и «относительно берега». Плот плывёт со скоростью течения относительно берега, но относительно воды он неподвижен. Если катер догоняет плот, течение можно вообще не учитывать: перейди в систему отсчёта воды.
4. Думают, что траектория одна для всех. Точка обода колеса относительно оси движется по окружности, относительно дороги — по циклоиде. Капли дождя падают вертикально для пешехода и косо для водителя.
5. Выбирают неудобную систему. Задачу про два поезда проще решать в системе одного из них: тогда второй едет с относительной скоростью v₁ + v₂ навстречу или v₁ − v₂ вдогонку, а первый стоит.

Шпаргалка за 30 секунд

Тренажёра именно по относительности пока нет, поэтому дальше — графики, где скорость уже задана в одной системе: равномерное прямолинейное движение ЕГЭ физика и равноускоренное движение ЕГЭ физика. Задачи на переправу и встречное движение можно разобрать на пробном занятии по физике.