Номер 4, страница 12 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 1. Научный метод познания. Параграф 2. Естественнонаучные методы изучения природы. Вопросы - номер 4, страница 12.

Условие.

4. Каким образом Галилей экспериментально подтвердил гипотезу? Какое оборудование он при этом использовал?

Решение.

Галилео Галилей подтвердил свою гипотезу о том, что тела падают с постоянным ускорением, с помощью знаменитых экспериментов с наклонной плоскостью. Прямое измерение свободного падения было практически невозможно в XVII веке из-за отсутствия точных приборов для фиксации малых промежутков времени. Галилей нашёл гениальное решение — «замедлить» падение, изучая движение шаров, скатывающихся по наклонной поверхности. Он предположил, что движение шара по наклонной плоскости также является равноускоренным, но с меньшим ускорением, что делает его удобным для измерений.

В ходе эксперимента Галилей отпускал шар из состояния покоя с определённой высоты на наклонной плоскости и измерял время, за которое он проходил различные расстояния. Он обнаружил ключевую закономерность: пройденный путь $\text{s}$ прямо пропорционален квадрату времени движения $\text{t}$. Эта зависимость, выражаемая соотношением $s \propto t^2$, является математическим признаком равноускоренного движения. Проведя серию опытов с шарами разной массы и меняя угол наклона плоскости, он подтвердил, что ускорение не зависит от массы тела, а зависит от угла наклона. Экстраполируя полученные данные на угол 90° (вертикальное падение), он смог вывести законы свободного падения.

Основное оборудование, которое Галилей использовал для этих экспериментов, было достаточно простым, но эффективным. Оно включало: наклонную плоскость (длинная, около 5 метров, деревянная доска с гладким желобом, выстланным пергаментом для минимизации трения), бронзовый шар (тяжелый, круглый и хорошо отполированный), а также водяные часы (клепсидру) для измерения времени. Клепсидра представляла собой большой сосуд с водой и тонкой трубкой внизу. Время движения шара определялось по весу воды, вытекшей из сосуда за этот промежуток и собранной в отдельную ёмкость. Также использовались весы для взвешивания воды и измерительная шкала для разметки расстояний на желобе.

Ответ: Галилей экспериментально подтвердил гипотезу о равноускоренном движении тел при падении, изучая скатывание шаров по наклонной плоскости, что позволяло «замедлить» движение для точных измерений. Он установил, что пройденный путь пропорционален квадрату времени ($s \propto t^2$). Для своих опытов он использовал следующее оборудование: наклонную плоскость (доска с желобом), бронзовый шар, водяные часы (клепсидру) и измерительную шкалу.