Номер 2, страница 49 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Параграф 13. Свободное падение тел. 2. Кинематика материальной точки. Механика - номер 2, страница 49.

Условие.

2. Опишите эксперименты Г. Галилея и Р. Бойля, подтвердившие постоянство ускорения тел, свободно падающих на Землю.

Решение.

Эксперименты Г. Галилея

До Галилея считалось, что тяжелые тела падают быстрее легких, как учил Аристотель. Галилей усомнился в этом и провел серию экспериментов, чтобы изучить законы падения тел. Основная трудность заключалась в том, что свободное падение было слишком быстрым для точного измерения времени с помощью доступных ему приборов (например, водяных часов).

Чтобы замедлить движение и сделать его удобным для изучения, Галилей использовал наклонную плоскость. Он скатывал по гладкому наклонному желобу хорошо отполированные шары. Измеряя время, за которое шар проходит различные отрезки пути, он установил фундаментальную закономерность: пройденный путь пропорционален квадрату времени движения ($s \propto t^2$).

Эта зависимость характерна для равноускоренного движения, то есть движения с постоянным ускорением. Галилей повторял опыты с шарами разной массы и из разных материалов, но результат оставался неизменным — все они скатывались с одинаковым ускорением. Обобщив результаты, полученные на наклонной плоскости, на случай вертикального падения (угол наклона 90°), Галилей сделал вывод, что в идеальных условиях (в отсутствие сопротивления воздуха) все тела падают на Землю с одинаковым постоянным ускорением, независимо от их массы.

Ответ: Эксперименты со скатыванием шаров по наклонной плоскости позволили Галилею доказать, что ускорение при падении постоянно и не зависит от массы тела.

Эксперименты Р. Бойля

Прямое и наглядное доказательство выводов Галилея стало возможным после изобретения воздушного насоса. Английский ученый Роберт Бойль провел знаменитый опыт, который часто называют опытом с «трубкой Ньютона» (хотя Исаак Ньютон позже лишь усовершенствовал и популяризировал его).

В длинную стеклянную трубку помещают два тела, сильно различающихся по массе и форме, например, свинцовую дробинку (или монету) и птичье перо.

1. Сначала опыт проводят в трубке, заполненной воздухом. При переворачивании трубки дробинка быстро падает на дно, а перо опускается гораздо медленнее, паря в воздухе. Причиной этого является сила сопротивления воздуха, которая значительно больше влияет на движение легкого и широкого пера.
2. Затем из трубки откачивают воздух, создавая вакуум. Если теперь перевернуть трубку, то можно наблюдать, что дробинка и перо падают абсолютно одинаково и достигают дна одновременно.

Этот эксперимент убедительно продемонстрировал, что в отсутствие сопротивления среды все тела, независимо от их массы, формы или плотности, падают с одинаковым постоянным ускорением.

Ответ: Эксперимент с одновременным падением легкого и тяжелого тел в вакуумной трубке доказал, что ускорение свободного падения одинаково для всех тел при отсутствии сопротивления воздуха.