Номер 4, страница 172 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 6 по следующему плану. Параграф 52. Примеры решения задач по теме «Равновесие твёрдых тел». Глава 6. Равновесие абсолютно твердых тел - номер 4, страница 172.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Основные закономерности физики были установлены и подтверждены благодаря ряду ключевых экспериментов. Ниже описаны некоторые из наиболее значимых опытов, которые легли в основу современного научного мировоззрения.

1. Опыты, подтверждающие основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)

Закономерность: Все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул), которые находятся в непрерывном и хаотическом движении, и между которыми существуют силы взаимодействия.

• Опыт по наблюдению диффузии. Диффузия — это процесс самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в другое. Классическим примером является распространение запаха в воздухе или растворение капли чернил в стакане воды. Даже без перемешивания через некоторое время вся жидкость становится равномерно окрашенной. Это явление напрямую доказывает, что частицы вещества не покоятся, а находятся в постоянном движении, что позволяет им перемешиваться.

• Наблюдение броуновского движения. В 1827 году шотландский ботаник Роберт Броун, наблюдая в микроскоп за спорами растений в капле воды, обнаружил, что они совершают непрерывные, хаотичные, скачкообразные движения. Причину этого движения объяснил Альберт Эйнштейн в 1905 году. Он показал, что видимые частицы движутся под действием неуравновешенных ударов невидимых молекул окружающей жидкости, которые находятся в тепловом движении. Броуновское движение является одним из самых убедительных экспериментальных подтверждений существования и хаотического движения атомов и молекул.

Ответ: Существование и непрерывное хаотическое движение атомов и молекул подтверждаются такими явлениями, как диффузия (взаимное проникновение веществ) и броуновское движение (беспорядочное движение микроскопических частиц в жидкости или газе).

2. Опыт, подтверждающий закон всемирного тяготения

Закономерность: Закон всемирного тяготения Ньютона, согласно которому любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$.

• Опыт Кавендиша (1798 г.). Английский учёный Генри Кавендиш провёл знаменитый эксперимент для измерения гравитационной постоянной $G$ и, как следствие, определения массы Земли. Он использовал крутильные весы — чувствительный прибор, представляющий собой лёгкое коромысло с двумя маленькими свинцовыми шарами на концах, подвешенное на тонкой кварцевой нити. К этим шарам подносили два больших свинцовых шара. Сила гравитационного притяжения между парами шаров вызывала поворот коромысла и закручивание нити. Измеряя угол закручивания, Кавендиш смог вычислить чрезвычайно малую силу притяжения. Этот опыт не только с высокой точностью подтвердил справедливость закона Ньютона, но и позволил впервые получить значение гравитационной постоянной.

Ответ: Закон всемирного тяготения был экспериментально подтверждён и гравитационная постоянная $G$ была впервые измерена в опыте Генри Кавендиша с использованием крутильных весов.

3. Опыты, подтверждающие законы электромагнетизма

Закономерности: Фундаментальные законы, описывающие связь между электрическими и магнитными явлениями.

• Опыт Эрстеда (1820 г.). Датский физик Ханс Кристиан Эрстед, демонстрируя студентам нагрев проволоки электрическим током, случайно заметил, что стрелка компаса, находящегося рядом, отклоняется. Он установил, что магнитная стрелка всегда располагается перпендикулярно проводу с током. Этот опыт впервые показал, что электрический ток порождает магнитное поле, тем самым установив фундаментальную связь между электричеством и магнетизмом.

• Опыты Фарадея по электромагнитной индукции (1831 г.). Английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. В своих экспериментах он:

  1. Обнаружил, что при вдвигании или выдвигании постоянного магнита в катушку, к которой подключён чувствительный гальванометр, в катушке возникает электрический ток.

  2. Установил, что ток возникает и в том случае, если изменять силу тока в другой, соседней катушке (не связанной с первой электрически), создавая тем самым переменное магнитное поле.

  Эти открытия легли в основу всей современной электротехники (генераторы, двигатели, трансформаторы).

Ответ: Связь электричества и магнетизма была установлена в опыте Эрстеда (ток создаёт магнитное поле), а возможность порождать электрический ток с помощью переменного магнитного поля была открыта в опытах Фарадея (явление электромагнитной индукции).

4. Опыты, подтверждающие корпускулярно-волновой дуализм света

Закономерность: Свет обладает двойственной природой, проявляя в одних условиях свойства волны, а в других — свойства потока частиц (фотонов).

• Опыт Юнга по интерференции света (1801 г.). Английский учёный Томас Юнг поставил эксперимент, ставший решающим доказательством волновой природы света. Он пропустил свет от одного источника через две узкие, близко расположенные щели. На экране, установленном за щелями, наблюдалась интерференционная картина — система чередующихся светлых и тёмных полос. Такое распределение интенсивности можно объяснить только тем, что световые волны, проходящие через щели, складываются (интерферируют) друг с другом, усиливая или ослабляя друг друга в разных точках экрана. Частицы так себя вести не могут.

• Опыты по изучению фотоэффекта. Явление фотоэффекта — выбивание электронов из вещества под действием света — не могло быть объяснено с точки зрения волновой теории. Эксперименты показали, что энергия вылетающих электронов зависит не от интенсивности света, а от его частоты, и существует "красная граница" — минимальная частота, ниже которой фотоэффект не происходит. Альберт Эйнштейн в 1905 году объяснил эти закономерности, предположив, что свет излучается и поглощается дискретными порциями — квантами (фотонами), энергия которых пропорциональна частоте: $E = h\nu$. Это стало ключевым подтверждением корпускулярной природы света.

Ответ: Волновая природа света подтверждается опытом Юнга по интерференции, а корпускулярная (квантовая) природа — закономерностями явления фотоэффекта.