Номер 4, страница 97 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 12. Движение под действием сил всемирного тяготения - номер 4, страница 97.

Условие.

4. Сравните падение тел вблизи поверхности Земли и вблизи поверхности Луны: что у них общего и чем они различаются?

Решение.

Что у них общего

Падение тел как вблизи поверхности Земли, так и вблизи поверхности Луны, вызвано одной и той же фундаментальной силой — гравитационным притяжением. В обоих случаях, если пренебречь сопротивлением среды, это движение является свободным падением, то есть равноускоренным движением с постоянным ускорением.

Ключевым общим свойством является независимость ускорения свободного падения от массы, формы и размеров падающего тела. Этот принцип означает, что в вакууме (что является практически идеальным условием на Луне) все тела, независимо от их характеристик, падают с одинаковым ускорением и, будучи брошенными с одной высоты, достигнут поверхности одновременно.

Движение тел описывается одинаковыми кинематическими формулами. Например, высота падения $\text{h}$ для тела, начавшего падение из состояния покоя, за время $\text{t}$ вычисляется по формуле $h = \frac{gt^2}{2}$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения для соответствующего небесного тела.

Чем они различаются

Основное различие заключается в числовом значении ускорения свободного падения. Из-за того, что масса и радиус Земли значительно больше массы и радиуса Луны, ускорение свободного падения на Земле ($g_З \approx 9,8 \, \text{м/с}^2$) примерно в 6 раз больше, чем на Луне ($g_Л \approx 1,62 \, \text{м/с}^2$).

Следствием этого является то, что тела на Луне падают значительно медленнее. При падении с одной и той же высоты телу потребуется больше времени для достижения поверхности Луны, а его конечная скорость будет ниже, чем при падении на Землю.

Вторым важным различием является наличие у Земли плотной атмосферы, которая создает силу сопротивления воздуха. Эта сила существенно влияет на падение легких тел или тел с большой площадью поверхности. На Луне атмосферы практически нет, поэтому сопротивление воздуха отсутствует, и все без исключения тела падают с одинаковым ускорением. Это было наглядно продемонстрировано в эксперименте миссии "Аполлон-15", когда молоток и перо, брошенные одновременно, упали на лунную поверхность в один и тот же момент.

Ответ: Общим для падения тел на Земле и Луне является то, что это равноускоренное движение под действием силы тяжести, при котором ускорение в вакууме не зависит от массы тела. Различия заключаются в величине ускорения свободного падения (на Луне оно примерно в 6 раз меньше, что делает падение более медленным) и в наличии на Земле атмосферы, создающей сопротивление воздуха, которое на Луне отсутствует.