Номер 3, страница 49 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 2. Кинематика материальной точки. Параграф 13. Свободное падение тел - номер 3, страница 49.

Условие.

3. Является ли равноускоренным падение тел вблизи поверхности Луны?

Решение.

3. Является ли равноускоренным падение тел вблизи поверхности Луны?

Да, падение тел вблизи поверхности Луны является равноускоренным движением с высокой степенью точности.

Равноускоренным называется движение, при котором ускорение тела не изменяется со временем (является константой). Чтобы определить характер движения тела, нужно проанализировать действующие на него силы.

На тело, падающее на Луну, действуют следующие факторы:

1. Сила гравитационного притяжения Луны. Это основная сила, вызывающая падение. Согласно закону всемирного тяготения, ускорение свободного падения $g$ на некотором расстоянии $r$ от центра небесного тела массой $M$ равно: $g = G \frac{M}{r^2}$, где $G$ – гравитационная постоянная. Для падения "вблизи поверхности" высота падения $h$ намного меньше радиуса Луны $R_Л$ ($h \ll R_Л$). Поэтому расстояние до центра Луны $r = R_Л + h$ можно считать практически постоянным и равным ее радиусу. Следовательно, ускорение свободного падения на Луне также можно считать постоянной величиной: $g_Л \approx G \frac{M_Л}{R_Л^2} \approx 1,62 \, м/с^2$.

2. Отсутствие атмосферы. В отличие от Земли, у Луны практически нет атмосферы. Это означает, что на падающее тело не действует сила сопротивления воздуха, которая на Земле зависит от скорости, формы и размеров тела и делает падение неравноускоренным (особенно при больших скоростях). На Луне этой силой можно полностью пренебречь.

Таким образом, единственной значимой силой, действующей на тело, является постоянная по величине и направлению сила тяжести. Согласно второму закону Ньютона ($F=ma$), если равнодействующая сила постоянна, то и ускорение, сообщаемое этой силой, также постоянно. Это и есть определение равноускоренного движения.

Этот вывод был блестяще подтвержден экспериментом, проведенным командиром "Аполлона-15" Дэвидом Скоттом, который одновременно уронил на лунную поверхность молоток и перо, и они приземлились одновременно.

Ответ: Да, падение тел вблизи поверхности Луны является равноускоренным, так как на тело действует практически постоянная сила тяжести, а сила сопротивления среды пренебрежимо мала из-за отсутствия атмосферы.