История развития физики, страница 63 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 12. Закон инерции — первый закон Ньютона. Вопросы - страница 63.

Условие.

Из истории развития физики

Г. Галилей в книге «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой» (1632) анализирует движение шара по наклонной плоскости. «...В том и другом случае возникает различие в зависимости от того, больше или меньше наклон или подъём плоскости, причём при большем наклоне имеет место большая скорость и, наоборот, при поднимающейся плоскости то же тело, движимое той же самой силой, продвигается на тем большее расстояние, чем меньше высота подъёма. А теперь скажите мне, что произошло бы с тем же движущимся телом на поверхности, которая не поднимается и не опускается?» Ответьте на вопрос Галилея.

Решение.

Этот вопрос Галилео Галилей задает в своих рассуждениях, чтобы подвести слушателя (и читателя) к открытию одного из фундаментальных законов механики — закона инерции. Логика его рассуждений строится на анализе предельных случаев.

1. Движение вниз по наклонной плоскости. Галилей отмечает, что когда шар катится вниз по наклонной плоскости, его скорость увеличивается. То есть он движется с ускорением. Чем круче наклон, тем быстрее растёт скорость.

2. Движение вверх по наклонной плоскости. Когда тот же шар, движимый некой силой, катится вверх по наклонной плоскости, его скорость уменьшается. Он движется с замедлением и в конце концов останавливается. Чем меньше наклон плоскости (меньше высота подъема), тем дольше движется шар и тем большее расстояние он проходит.

3. Движение по горизонтальной поверхности. Поверхность, которая «не поднимается и не опускается», — это идеальная горизонтальная плоскость. Этот случай является промежуточным между движением вниз (когда тело ускоряется) и движением вверх (когда тело замедляется). Угол наклона такой плоскости равен нулю.

Если при движении вниз скорость увеличивается (ускорение положительно), а при движении вверх — уменьшается (ускорение отрицательно), то логично предположить, что при движении по горизонтальной поверхности, где нет ни спуска, ни подъема, ускорение будет равно нулю ($a=0$).

Нулевое ускорение означает, что скорость тела не изменяется ни по величине, ни по направлению. Таким образом, Галилей приходит к выводу, что тело, однажды приведенное в движение по идеальной горизонтальной поверхности (без учета трения и сопротивления воздуха), будет сохранять свою скорость постоянной и двигаться равномерно и прямолинейно бесконечно долго.

Ответ: На поверхности, которая не поднимается и не опускается (идеальной горизонтальной плоскости), движущееся тело, при отсутствии внешних тормозящих сил (как трение), будет продолжать движение с постоянной скоростью бесконечно долго.