Номер 3, страница 57 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 6. Закон инерции — первый закон Ньютона - номер 3, страница 57.

Условие.

3. Опишите опыты Галилея с наклонной плоскостью. Какой вывод сделал учёный из этих опытов?

Решение.

Галилео Галилей проводил свои знаменитые опыты с наклонной плоскостью для изучения законов движения тел под действием силы тяжести. В его эпоху не существовало точных приборов для измерения очень малых промежутков времени, а свободное падение тел происходило слишком быстро для надежных замеров. Галилей нашёл гениальное решение: он решил "замедлить" падение, заставляя шары скатываться по желобу с небольшим углом наклона. Чем меньше был угол, тем медленнее было движение, и тем точнее можно было измерить его параметры.

Экспериментальная установка представляла собой гладкий деревянный желоб длиной около 5 метров, по которому скатывался хорошо отполированный бронзовый шар. Для измерения времени Галилей использовал водяные часы — большой сосуд с водой, из которого через тонкую трубку вытекала струйка. Время движения шара определялось по весу вытекшей воды, который был прямо пропорционален прошедшему времени.

Галилей многократно измерял время, за которое шар проходил различные расстояния. В результате он обнаружил ключевую закономерность: пройденный телом путь $\text{s}$ прямо пропорционален квадрату времени движения $\text{t}$: $s \propto t^2$. Из этого следовало, что скорость тела растет равномерно, то есть движение является равноускоренным.

На основе этих опытов Галилей сделал несколько фундаментальных выводов, которые легли в основу современной физики:

1. Движение тел под действием силы тяжести является равноускоренным. Он экстраполировал этот вывод на свободное падение, представив его как движение по наклонной плоскости с углом наклона 90°.

2. Ускорение, с которым движется тело, не зависит от его массы (при условии пренебрежения сопротивлением воздуха). Это полностью опровергало учение Аристотеля, которое утверждало, что тяжелые тела падают быстрее легких.

3. Эти опыты, а также последующие мысленные эксперименты (например, о шаре, скатывающемся с одной наклонной плоскости и закатывающемся на другую, расположенную горизонтально), привели Галилея к формулировке закона инерции — основы первого закона Ньютона.

Ответ: В своих опытах Галилей скатывал шары по наклонной плоскости, измеряя пройденный путь и затраченное время. Он установил, что путь пропорционален квадрату времени ($s \propto t^2$). На основании этого он сделал революционный вывод: движение под действием силы тяжести является равноускоренным, и ускорение свободного падения одинаково для всех тел, независимо от их массы.