Номер 1, страница 64 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Движение и взаимодействие тел. Параграф 17. Взаимодействие тел. Масса. Темы докладов - номер 1, страница 64.

Условие.

Решение.

Причины изменения скорости.

Скорость является векторной величиной, то есть она характеризуется не только числовым значением (модулем), но и направлением. Изменение скорости, называемое ускорением, может проявляться в изменении её модуля (тело движется быстрее или медленнее), в изменении её направления (тело поворачивает) или в одновременном изменении и того, и другого.

Согласно фундаментальным законам динамики, единственной причиной изменения скорости тела является взаимодействие его с другими телами, которое описывается физической величиной — силой. Точнее, скорость тела изменяется только тогда, когда на него действует результирующая (или равнодействующая) сила, не равная нулю.

Этот принцип сформулирован в законах движения Исаака Ньютона:

1. Первый закон Ньютона (закон инерции): Если на тело не действуют другие тела или их действия скомпенсированы (то есть результирующая сила равна нулю), то тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это означает, что его скорость остается постоянной ($ \vec{v} = \text{const} $).

2. Второй закон Ньютона: Ускорение ($ \vec{a} $), которое приобретает тело, прямо пропорционально вызывающей его результирующей силе ($ \vec{F} $) и обратно пропорционально массе тела ($ m $). Математически это выражается формулой: $ \vec{a} = \frac{\vec{F}}{m} $ или в более известной форме $ \vec{F} = m\vec{a} $. Поскольку ускорение — это мера изменения скорости, то именно ненулевая результирующая сила и является причиной этого изменения.

Таким образом, для того чтобы изменить скорость тела — разогнать его, замедлить или изменить направление его движения — необходимо приложить к нему неуравновешенную силу.

Ответ: Причиной изменения скорости тела (то есть причиной его ускорения) является действие на него неуравновешенной (ненулевой) результирующей силы, возникающей в результате взаимодействия с другими телами.

История открытия.

Понимание причин изменения скорости прошло долгий путь развития, от античных представлений до классической механики.

Античность (Аристотель, IV век до н.э.): Аристотель считал, что естественным состоянием любого тела является покой. Для поддержания движения, по его мнению, требовалось постоянное приложение силы. Он полагал, что скорость тела прямо пропорциональна приложенной силе. Это представление основывалось на повседневных наблюдениях, где сила трения всегда присутствует и для поддержания движения её необходимо преодолевать.

Средневековье (теория импетуса): В VI веке Иоанн Филопон, а позже, в XIV веке, Жан Буридан и другие мыслители подвергли сомнению взгляды Аристотеля. Они ввели понятие «импетус» — некоей внутренней движущей силы, которая «вкладывается» в брошенное тело и заставляет его двигаться. По мере движения импетус постепенно иссякает, и тело останавливается. Это была важная промежуточная концепция на пути к понятию инерции.

Эпоха Возрождения (Галилео Галилей, XVI-XVII века): Галилей стал ключевой фигурой, совершившей переворот в понимании движения. С помощью экспериментов с наклонными плоскостями и мысленных экспериментов он пришел к выводу, что тело, на которое не действуют никакие силы (включая трение), будет двигаться вечно с постоянной скоростью. Он сформулировал принцип инерции и понял, что сила является причиной не самого движения (скорости), а изменения движения (ускорения). Работа Галилея заложила основу для будущих открытий.

Классическая механика (Исаак Ньютон, XVII век): Исаак Ньютон обобщил и математически оформил идеи своих предшественников, в первую очередь Галилея, в своем труде «Математические начала натуральной философии» (1687 г.). Он сформулировал три закона движения, которые легли в основу классической механики. Первый закон Ньютона — это точная формулировка принципа инерции. Второй закон установил прямую связь между силой, массой и ускорением ($ \vec{F} = m\vec{a} $), дав окончательный ответ на вопрос о причине изменения скорости. Таким образом, Ньютон завершил научную революцию в механике.

Ответ: История открытия причин изменения скорости прошла этапы от аристотелевской идеи о том, что сила необходима для поддержания скорости, через средневековую теорию импетуса, к революционным выводам Галилея о принципе инерции и, наконец, к строгой математической формулировке законов движения Исааком Ньютоном, который установил, что сила является причиной ускорения (изменения скорости).