Номер 1, страница 157, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Силы вокруг нас. Параграф 42. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 1, страница 157.

Условие.

• Как открыли силу тяжести.

Решение.

Как открыли силу тяжести.

Открытие силы тяжести — это не единовременное событие, а длительный процесс накопления знаний, который начался еще в древности и продолжался на протяжении многих веков. Ключевую роль в этом процессе сыграли наблюдения, эксперименты и теоретические обобщения великих ученых.

1. Ранние представления (Аристотель). С древних времен люди наблюдали, что предметы падают на землю. Древнегреческий философ Аристотель (IV век до н. э.) объяснял это тем, что все тела стремятся к своему «естественному месту». Естественное место для тяжелых элементов, таких как земля и вода, — это центр Вселенной (которым тогда считали Землю), поэтому они падают вниз. Легкие же элементы, вроде воздуха и огня, стремятся вверх. Аристотель также ошибочно полагал, что тяжелые тела падают быстрее легких.

2. Экспериментальный подход (Галилео Галилей). В XVI-XVII веках итальянский ученый Галилео Галилей заложил основы современного научного метода, основанного на эксперименте. Вопреки учению Аристотеля, Галилей утверждал, что все тела, независимо от их массы, падают с одинаковым ускорением (если пренебречь сопротивлением воздуха). Хотя знаменитый опыт с бросанием шаров с Пизанской башни, скорее всего, является легендой, Галилей проводил множество реальных экспериментов, скатывая шары по наклонной плоскости. Это позволило ему замедлить движение и точно измерить, что пройденный путь пропорционален квадрату времени, тем самым открыв закон равноускоренного движения под действием силы тяжести.

3. Законы движения планет (Иоганн Кеплер). В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер, анализируя многолетние наблюдения Тихо Браге, сформулировал три закона движения планет. Эти законы точно описывали, как планеты движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца, но не объясняли причину такого движения. Работа Кеплера стала важной подсказкой для следующего шага.

4. Закон всемирного тяготения (Исаак Ньютон). Решающий прорыв совершил английский ученый Исаак Ньютон во второй половине XVII века. Согласно знаменитой легенде, мысль о природе тяготения пришла к нему, когда он увидел падение яблока в саду. Ньютон гениально предположил, что та же самая сила, которая заставляет яблоко падать на землю, удерживает Луну на ее орбите вокруг Земли и планеты на их орбитах вокруг Солнца. Он объединил земную и небесную механику, сформулировав закон всемирного тяготения. Этот закон гласит, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Математически это выражается формулой:

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

где $\text{F}$ — сила тяготения, $m_1$ и $m_2$ — массы тел, $\text{r}$ — расстояние между ними, а $\text{G}$ — гравитационная постоянная.

5. Измерение гравитационной постоянной (Генри Кавендиш). Хотя Ньютон сформулировал закон, он не смог определить значение гравитационной постоянной $\text{G}$. Это удалось сделать лишь в 1798 году английскому ученому Генри Кавендишу с помощью сложнейшего для того времени эксперимента с крутильными весами. Измерив $\text{G}$, Кавендиш смог «взвесить Землю», то есть вычислить ее массу.

6. Современное понимание (Альберт Эйнштейн). В начале XX века Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предложил совершенно новый взгляд на гравитацию. Согласно Эйнштейну, гравитация — это не сила в ньютоновском понимании, а проявление искривления пространства-времени под действием массы и энергии. Тела движутся по кратчайшим путям (геодезическим линиям) в этом искривленном пространстве-времени. Теория Эйнштейна уточнила и расширила закон Ньютона, объяснив явления, которые тот не мог описать (например, аномальное смещение перигелия Меркурия).

Таким образом, открытие силы тяжести — это великая научная эпопея, в которой каждый этап строился на достижениях предыдущих мыслителей и экспериментаторов.

Ответ: Открытие силы тяжести было результатом многовекового процесса. Он начался с философских наблюдений Аристотеля, был продолжен экспериментами Галилея, который установил, что все тела падают с одинаковым ускорением. Затем Иоганн Кеплер описал законы движения планет. Кульминацией стал труд Исаака Ньютона, который в 1687 году сформулировал закон всемирного тяготения, объединив земную и небесную механику и описав гравитацию как универсальную силу притяжения между всеми массами во Вселенной. Позже Генри Кавендиш экспериментально измерил гравитационную постоянную, а Альберт Эйнштейн в общей теории относительности представил гравитацию как следствие искривления пространства-времени.