Номер 1, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 28. Сила тяжести и сила всемирного тяготения. Глава 3. Силы в механике - номер 1, страница 95.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Закон всемирного тяготения в форме $F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$ описывает силу гравитационного притяжения между двумя телами. Однако эта простая формула применима не всегда. Давайте разберемся, в каких случаях она верна.

Изначально закон был сформулирован для материальных точек — гипотетических тел, обладающих массой, но не имеющих размеров. Для реальных, протяженных тел, сила гравитационного притяжения является результатом сложения сил между всеми парами частиц, из которых состоят эти тела. Формула $F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$ является точной или очень хорошим приближением в следующих случаях:

• Когда тела являются материальными точками. Это идеализированный случай, который лежит в основе закона.

• Когда размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними. В этом случае тела можно рассматривать как материальные точки, а расстояние $r$ считать расстоянием между их центрами масс. Это наиболее общее условие, при котором формула используется на практике.

• Когда оба тела имеют сферически-симметричное распределение массы (например, являются однородными шарами). В этом случае, согласно теореме Ньютона, они притягивают друг друга так, как будто вся их масса сосредоточена в их геометрических центрах. Формула будет точной, а $r$ — это расстояние между центрами шаров.

Теперь рассмотрим предложенные варианты ответа:

1) к любым телам при любых расстояниях между ними — это утверждение неверно. Для тел сложной формы, находящихся на близком расстоянии, сила притяжения будет зависеть от их формы и взаимного расположения, и простая формула будет неприменима.

2) только к небесным телам при больших расстояниях между ними — это утверждение неверно. Закон всемирного тяготения универсален, он применим к любым телам (и на Земле, и в космосе), а не только к небесным.

3) к любым телам с размерами, значительно меньшими расстояния $r$ — это утверждение верно. Оно описывает основное условие, при котором протяженные тела можно моделировать как материальные точки и применять данную формулу.

4) только к телам шарообразной формы — это утверждение неверно. Хотя для тел шарообразной формы формула является точной, слово "только" делает утверждение ложным. Закон также применим к материальным точкам и, как указано в варианте 3, к любым телам на большом расстоянии друг от друга.

Следовательно, наиболее полный и корректный ответ из предложенных — это вариант 3.

Ответ: 3) к любым телам с размерами, значительно меньшими расстояния $r$.