Номер 2, страница 88 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Гравитационные явления. Параграф 19. Закон всемирного тяготения. Темы докладов - номер 2, страница 88.

Условие.

2. История открытия закона всемирного тяготения.

Решение.

2. История открытия закона всемирного тяготения.

Открытие закона всемирного тяготения — это результат многовекового развития астрономии и физики, в который внесли вклад многие учёные. Этот процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

1. Античность и Средневековье. В древности господствовала геоцентрическая система мира Аристотеля и Птолемея. Считалось, что земные и небесные явления подчиняются разным законам. Аристотель полагал, что тяжёлые тела "стремятся" к своему естественному месту — центру Вселенной (которым считалась Земля). Идеи о притяжении тел высказывались некоторыми античными философами (например, Эпикуром), но не получили развития.

2. Научная революция XVI-XVII веков.

Николай Коперник (1543 г.) предложил гелиоцентрическую систему мира, в которой Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Это изменило фундаментальное представление о Вселенной и поставило вопрос о том, какая сила удерживает планеты на их орбитах.

Иоганн Кеплер (начало XVII в.), анализируя точные астрономические наблюдения Тихо Браге, сформулировал три закона движения планет. Законы Кеплера описывали, как движутся планеты (по эллипсам, с переменной скоростью), но не объясняли, почему. Кеплер предполагал, что планеты удерживаются некоей силой, исходящей от Солнца, но не смог определить её природу.

Галилео Галилей (начало XVII в.) экспериментально изучал падение тел на Земле и установил, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением. Его астрономические наблюдения с помощью телескопа подтвердили правоту гелиоцентрической модели Коперника. Работы Галилея заложили основы классической механики и стали мостом между "земной" и "небесной" физикой.

3. Предшественники Ньютона. К середине XVII века идея о силе притяжения, убывающей с расстоянием, уже обсуждалась в научном сообществе. Английский учёный Роберт Гук был одним из первых, кто ясно сформулировал гипотезу о том, что сила притяжения между небесными телами универсальна и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Однако Гук, как и его современники Кристофер Рен и Эдмонд Галлей, не смог предоставить строгого математического доказательства того, что именно такая сила приводит к эллиптическим орбитам, описанным Кеплером.

4. Исаак Ньютон и формулировка закона.

Величайший вклад внёс английский учёный Исаак Ньютон. Согласно известной легенде, мысль о единстве силы, заставляющей яблоко падать на землю, и силы, удерживающей Луну на орбите, пришла к нему в 1666 году. Главная заслуга Ньютона состояла в том, что он не просто высказал гипотезу, но и математически её доказал.

Используя созданный им математический анализ и свои три закона механики, Ньютон показал, что из законов Кеплера следует существование силы, направленной к Солнцу и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния. Он также обобщил этот принцип, предположив, что эта сила действует между любыми двумя телами во Вселенной и пропорциональна произведению их масс.

В 1687 году, при финансовой поддержке и по настоянию астронома Эдмонда Галлея, Ньютон опубликовал свой фундаментальный труд "Математические начала натуральной философии" ("Principia"). В этой работе он сформулировал закон всемирного тяготения в его классическом виде:

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

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

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

5. Экспериментальное подтверждение. Сам Ньютон не смог измерить значение гравитационной постоянной $\text{G}$. Это удалось сделать только в 1798 году английскому физику Генри Кавендишу с помощью крутильных весов. Его эксперимент позволил не только определить значение $\text{G}$, но и вычислить массу Земли.

Таким образом, открытие закона всемирного тяготения стало кульминацией научной революции, объединив земную и небесную механику и заложив основы классической физики на последующие два столетия.

Ответ: История открытия закона всемирного тяготения — это длительный процесс, в котором участвовали многие учёные от античности до XVII века. Ключевые вклады внесли Николай Коперник (гелиоцентрическая модель), Иоганн Кеплер (законы движения планет) и Галилео Галилей (основы механики). Идею о силе, обратно пропорциональной квадрату расстояния, высказывал Роберт Гук. Окончательную формулировку и математическое доказательство закона дал Исаак Ньютон в своём труде "Математические начала натуральной философии" (1687 г.), объединив земную и небесную механику в единую теорию. Экспериментально значение гравитационной постоянной было измерено Генри Кавендишем в 1798 году.