Номер 10, страница 253, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 61. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 10, страница 253.

Условие.

• Исследования Галилея.

Решение.

Галилео Галилей (1564–1642) — выдающийся итальянский учёный, чьи исследования заложили основы современной физики и астрономии и сыграли ключевую роль в научной революции. Его работа основывалась на наблюдениях, экспериментах и математическом анализе, что стало решительным отходом от умозрительной философии Аристотеля, доминировавшей в науке того времени.

Астрономические открытия

Одним из главных достижений Галилея стало усовершенствование и применение телескопа для астрономических наблюдений. В 1609 году он создал телескоп с увеличением около 30 раз, который позволил ему сделать ряд революционных открытий, опровергающих старые космологические представления:

• Луна: Галилей обнаружил, что поверхность Луны не является идеально гладкой сферой, как считалось со времён Аристотеля, а покрыта горами, долинами и кратерами. Это показало, что небесные тела материальны и имеют природу, схожую с Землёй.
• Спутники Юпитера: Он открыл четыре крупнейших спутника Юпитера (позже названные галилеевыми: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), которые вращаются вокруг этой планеты. Это было прямым доказательством того, что не все небесные тела вращаются вокруг Земли, что нанесло серьёзный удар по геоцентрической системе Птолемея.
• Фазы Венеры: Галилей наблюдал, что Венера проходит через все фазы, подобные лунным (от тонкого серпа до полного диска). Такое изменение фаз было возможно только в том случае, если Венера вращается вокруг Солнца, а не Земли, что стало решающим наблюдательным аргументом в пользу гелиоцентрической модели Коперника.
• Млечный Путь: Направив телескоп на Млечный Путь, он установил, что эта туманная полоса на небе состоит из огромного количества отдельных звёзд, неразличимых невооружённым глазом.
• Пятна на Солнце: Наблюдение за солнечными пятнами и их перемещением по солнечному диску позволило Галилею сделать вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси и, подобно Луне, не является идеальным, «неизменным» небесным телом.

Исследования в области механики

Галилей считается основоположником современной механики и динамики. Он был первым, кто систематически применил экспериментальный метод для изучения движения.

• Законы свободного падения: Вопреки учению Аристотеля, утверждавшего, что тяжёлые тела падают быстрее лёгких, Галилей экспериментально доказал, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым постоянным ускорением. Поскольку свободное падение было слишком быстрым для точных измерений с помощью существовавших тогда часов, он проводил опыты, скатывая шары по наклонной плоскости. Это позволило "замедлить" гравитацию и точно измерить время и расстояние. Он установил, что путь, пройденный телом при равноускоренном движении, пропорционален квадрату времени: $s \propto t^2$. Полная формула имеет вид $s = \frac{gt^2}{2}$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения.
• Принцип инерции: Галилей сформулировал один из важнейших законов механики — принцип инерции (хотя окончательную формулировку дал Ньютон). Он утверждал, что тело, на которое не действуют внешние силы, либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно. Это полностью противоречило аристотелевской физике, где для поддержания движения требовалось постоянное приложение силы.
• Принцип относительности: Он сформулировал классический принцип относительности (названный позже его именем), согласно которому все механические процессы в замкнутой инерциальной системе отсчёта протекают одинаково, независимо от того, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно.
• Движение тела, брошенного под углом к горизонту: Галилей первым правильно описал траекторию такого тела, разложив его сложное движение на два независимых компонента: равномерное движение по горизонтали (по инерции) и равноускоренное движение по вертикали (под действием силы тяжести). Он математически доказал, что траектория такого движения является параболой.
• Колебания маятника: Галилей исследовал колебания маятника и открыл свойство изохронности (для малых амплитуд): период колебаний маятника зависит только от его длины, но не от массы груза или амплитуды колебаний. Это открытие позже легло в основу создания точных маятниковых часов.

Таким образом, исследования Галилея охватывали ключевые вопросы строения Вселенной и законов движения, а его научный подход, основанный на эксперименте и математике, определил дальнейшее развитие науки.

Ответ:

Галилео Галилей провёл фундаментальные исследования в астрономии и механике. В астрономии, используя усовершенствованный им телескоп, он открыл горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы Венеры и пятна на Солнце, что предоставило убедительные доказательства в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника. В механике он сформулировал закон свободного падения тел (установив, что все тела падают с одинаковым ускорением независимо от их массы, а пройденный путь пропорционален квадрату времени), заложил основы принципа инерции и принципа относительности, а также проанализировал параболическую траекторию снарядов и изохронность колебаний маятника. Главный вклад Галилея в науку — утверждение экспериментально-математического метода как основы научного познания, что стало началом современной физики.