Номер 3, страница 91, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Основы динамики. Параграф 20. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вопросы и задания - номер 3, страница 91.

Условие.

3. Объясните высказывание Иоганна Кеплера: «Не камень стремится к Земле, а, скорее, Земля его влечёт к себе».

Решение.

Высказывание Иоганна Кеплера было революционным для своего времени и знаменовало переход от античных представлений о движении к современным научным. Оно объясняется следующим образом:

1. Опровержение аристотелевской физики. До Кеплера доминировала физика Аристотеля, согласно которой у каждого тела есть свое «естественное место». Считалось, что тяжелые предметы, как камень, по своей природе стремятся к центру Вселенной (которым считали Землю). Таким образом, падение камня объяснялось его внутренним свойством, его «желанием» или «стремлением» вернуться на свое место. Фраза «камень стремится к Земле» отражает именно этот устаревший взгляд.

2. Введение понятия силы. Кеплер же предположил, что причина падения камня не в самом камне, а во внешнем воздействии со стороны Земли. Земля активно притягивает, «влечёт» камень к себе. Это была одна из первых формулировок идеи о гравитации как о силе, действующей на расстоянии. Таким образом, Кеплер смещает причину движения с объекта на взаимодействие между объектами.

3. Развитие идеи Ньютоном. Позднее Исаак Ньютон развил эту мысль в своем законе всемирного тяготения. Согласно этому закону, все тела, обладающие массой, притягивают друг друга. Сила притяжения между Землей (массой $\text{M}$) и камнем (массой $\text{m}$) одинакова для обоих тел и описывается формулой:

$F = G \frac{M \cdot m}{r^2}$

где $\text{G}$ — гравитационная постоянная, а $\text{r}$ — расстояние между их центрами.

Согласно третьему закону Ньютона, камень притягивает Землю с точно такой же по модулю силой, с какой Земля притягивает камень. Однако, согласно второму закону Ньютона ($F = ma$), ускорение, которое получает тело, обратно пропорционально его массе ($a = F/m$).

Поскольку масса Земли ($\text{M}$) неизмеримо больше массы камня ($\text{m}$), ускорение камня ($a_{камня} = F/m$) будет огромным по сравнению с ускорением Земли ($a_{Земли} = F/M$), которое оказывается ничтожно малым и незаметным. Поэтому мы наблюдаем падение камня на Землю, а не движение Земли навстречу камню.

Ответ: Высказывание Иоганна Кеплера означает, что падение камня вызвано не внутренним «стремлением» самого камня, как считали в античности, а внешней силой притяжения (гравитацией), которую создает Земля. Эта сила «влечёт» камень к себе. Хотя камень и Земля притягивают друг друга с одинаковой силой, из-за колоссальной разницы в массах видимое движение совершает только камень.