Номер 1, страница 25 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

✓ Какие научные открытия в физике или в астрономии вам известны?

Законы движения Ньютона и закон всемирного тяготения

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал свой труд "Математические начала натуральной философии", в котором сформулировал три фундаментальных закона движения и закон всемирного тяготения. Эти открытия легли в основу классической механики.

Три закона движения Ньютона:

1. Тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

2. Ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела. ($ \vec{F} = m\vec{a} $)

3. Два тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Закон всемирного тяготения гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя телами с массами $ m_1 $ и $ m_2 $, находящимися на расстоянии $ r $ друг от друга, равна: $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $, где $ G $ — гравитационная постоянная.

Эти законы позволили с высокой точностью описывать движение планет, падение тел и множество других механических явлений, став фундаментом для физики на последующие столетия.

Ответ: Открытия Исаака Ньютона, включающие три закона движения и закон всемирного тяготения, стали основой классической механики и позволили математически описать движение небесных и земных тел.

Специальная и общая теории относительности

В начале 20-го века Альберт Эйнштейн произвел революцию в физике, создав специальную (1905 г.) и общую (1915 г.) теории относительности.

Специальная теория относительности (СТО) базируется на двух постулатах:

1. Законы природы одинаковы для всех наблюдателей, движущихся равномерно и прямолинейно друг относительно друга.

2. Скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей и не зависит от движения источника или наблюдателя.

Из СТО следуют такие выводы, как замедление времени, сокращение длины для движущихся объектов и эквивалентность массы и энергии, выраженная знаменитой формулой $ E=mc^2 $.

Общая теория относительности (ОТО) является обобщением СТО и описывает гравитацию не как силу, а как проявление искривления пространства-времени массивными телами. Чем больше масса объекта, тем сильнее он искривляет пространство-время вокруг себя. ОТО предсказала существование черных дыр, гравитационных линз и гравитационных волн, а также объяснила аномалии в движении Меркурия. Она является основой современной космологии и необходима для точной работы систем навигации, таких как GPS.

Ответ: Теории относительности Альберта Эйнштейна коренным образом изменили представления о пространстве, времени, массе, энергии и гравитации, став фундаментом современной физики и космологии.

Расширение Вселенной и закон Хаббла

В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл сделал одно из величайших открытий в истории астрономии. Наблюдая за далекими галактиками, он обнаружил, что их спектры смещены в красную сторону (красное смещение). Это явление, аналогичное эффекту Доплера для звука, указывало на то, что галактики удаляются от нас. Более того, Хаббл установил, что скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до нее. Эта зависимость получила название закона Хаббла и математически выражается как: $ v = H_0 d $, где $ v $ — скорость удаления галактики, $ d $ — расстояние до нее, а $ H_0 $ — постоянная Хаббла.

Открытие Хаббла означало, что Вселенная не статична, а постоянно расширяется. Это наблюдение стало ключевым доказательством в пользу теории Большого взрыва, согласно которой Вселенная возникла из чрезвычайно плотного и горячего состояния около 13.8 миллиардов лет назад.

Ответ: Открытие Эдвином Хабблом расширения Вселенной, описываемого законом Хаббла, показало, что Вселенная динамична, и послужило фундаментальным наблюдательным основанием для теории Большого взрыва.

Регистрация гравитационных волн

Гравитационные волны — это "рябь" пространства-времени, распространяющаяся со скоростью света, которая возникает при движении массивных тел с ускорением. Их существование было предсказано Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности еще в 1916 году. Однако из-за чрезвычайной слабости этих волн их прямое детектирование оставалось невозможным в течение целого столетия.

14 сентября 2015 года гравитационно-волновые обсерватории LIGO (США) и Virgo (Италия) впервые в истории напрямую зафиксировали гравитационную волну. Сигнал был порожден слиянием двух черных дыр массами около 29 и 36 масс Солнца на расстоянии примерно 1.3 миллиарда световых лет от Земли. Это событие подтвердило одно из ключевых предсказаний ОТО и открыло новую эру в астрономии — гравитационно-волновую астрономию. Теперь ученые могут "слышать" Вселенную, изучая катаклизмические события, такие как слияния черных дыр и нейтронных звезд, которые ранее были недоступны для наблюдения с помощью электромагнитных телескопов.

Ответ: Прямая регистрация гравитационных волн в 2015 году подтвердила столетнее предсказание Эйнштейна и открыла новое "окно" для изучения Вселенной, позволив наблюдать за самыми экстремальными космическими событиями.