Номер 2, страница 273 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Динамика. Глава 3. Силы в механике. Параграф 3.17. Примеры решения задач. Вопросы - номер 2, страница 273.

Условие.

2. Напишите эссе «Сила всемирного тяготения: как делаются открытия в физике».

Решение.

Напишите эссе «Сила всемирного тяготения: как делаются открытия в физике».

История науки, и физики в частности, часто представляется как цепь внезапных озарений гениев. Архимед, выскакивающий из ванны, или Ньютон, под которым падает яблоко, — эти образы прочно вошли в культуру. Однако реальный процесс научного открытия гораздо сложнее, глубже и является результатом долгой, кропотливой работы многих умов. Открытие закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном — это хрестоматийный пример того, как на самом деле рождаются великие физические теории.

Путь к открытию Ньютона был вымощен трудами его предшественников. Всякое великое открытие стоит на «плечах гигантов». Первым таким гигантом был Николай Коперник, который в XVI веке сместил Землю из центра Вселенной, предложив гелиоцентрическую модель. Это был фундаментальный сдвиг в мировоззрении, позволивший по-новому взглянуть на движение небесных тел. Затем на сцену вышел датский астроном Тихо Браге. Не имея телескопа, он десятилетиями проводил поразительно точные для своего времени наблюдения за положением планет, накопив огромный массив эмпирических данных. Сам Браге не смог их правильно интерпретировать, но его данные стали сокровищем для его ученика — Иоганна Кеплера.

Именно Кеплер, проанализировав наблюдения Браге, совершил следующий ключевой шаг. Он вывел три эмпирических закона движения планет, которые описывали, как именно они движутся: не по кругам, а по эллипсам; с переменной скоростью; и с периодом обращения, связанным с размером орбиты. Законы Кеплера были математическим описанием явления, но они не отвечали на главный вопрос: почему планеты движутся именно так? Какая сила управляет этим небесным танцем?

И здесь появляется Исаак Ньютон. Легенда о яблоке, упавшем на его голову, хоть и является упрощением, гениально передает суть его прозрения. Ньютон задался вопросом: сила, заставившая яблоко упасть на землю, не та же ли самая, что удерживает Луну на ее орбите, не давая ей улететь в космос? В этой мысли заключался революционный скачок: объединение земной и небесной механики, которые до этого считались абсолютно разными сферами, подчиняющимися разным законам. Ньютон предположил, что это одна и та же универсальная сила — сила тяготения.

Но одной гениальной догадки было мало. Открытие в физике требует математической строгости. Используя законы Кеплера и разработанные им самим законы механики и математический аппарат (дифференциальное и интегральное исчисление), Ньютон вывел точную формулу. Он показал, что для того, чтобы планеты двигались по эллиптическим орбитам в соответствии с законами Кеплера, сила притяжения между двумя телами должна быть прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Так родился закон всемирного тяготения:
$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$
где $F$ — сила тяготения, $m_1$ и $m_2$ — массы тел, $r$ — расстояние между ними, а $G$ — гравитационная постоянная.

Таким образом, процесс открытия в физике на примере закона всемирного тяготения можно разложить на несколько этапов:
1. Накопление данных: многолетние и точные наблюдения (Тихо Браге).
2. Поиск закономерностей: анализ данных и вывод эмпирических законов (Иоганн Кеплер).
3. Формулировка гипотезы: гениальное предположение, объединяющее разрозненные явления в единую концепцию (идея Ньютона об универсальности гравитации).
4. Создание теории: строгое математическое описание гипотезы, которое не только объясняет известные факты, но и позволяет делать новые предсказания (формула Ньютона).
5. Проверка и подтверждение: теория Ньютона блестяще объяснила приливы и отливы, траектории комет и даже позволила позже предсказать существование и положение планеты Нептун по отклонениям в орбите Урана.

История открытия закона всемирного тяготения показывает, что научный прорыв — это не чудо, а вершина пирамиды, в основании которой лежат труд, наблюдения, математический анализ и смелость мысли, способной объединить небо и землю единым законом. Это и есть путь, которым делаются великие открытия в физике.

Ответ: В эссе раскрывается процесс научного открытия в физике на примере закона всемирного тяготения, показывая его как кумулятивный процесс, включающий сбор данных (Тихо Браге), вывод эмпирических законов (Кеплер) и последующий теоретический синтез, математическое формулирование и проверку (Ньютон), что опровергает миф о мгновенном озарении.