Из истории развития физики, страница 278 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 10. Строение Вселенной. Элементы научной картины мира. Параграф 55. Физическая картина мира — модель природы. Вопросы - страница 278.

Условие.

Из истории развития физики

Г. Галилей, поясняя закон инерции, рассмотрел движение бронзового тела (шара) по гладкой твёрдой поверхности. Сначала шар двигался по наклонной плоскости вниз – с ускорением, затем по наклонной плоскости вверх – с замедлением. Ответьте на вопросы Галилея о движении шара по горизонтальной поверхности:

а) «Что произошло с тем же движущимся телом на поверхности, которая не поднимается и не опускается?»

б) «...Если придать ему (телу) импульс движения в каком-либо направлении, то что воспоследовало бы?»

Сопротивлением воздуха при движении шара можно пренебречь.

Решение.

а) «Что произошло с тем же движущимся телом на поверхности, которая не поднимается и не опускается?»

Этот вопрос рассматривает движение тела по идеальной горизонтальной поверхности. Галилео рассуждал следующим образом: если при движении вниз по наклонной плоскости тело ускоряется под действием составляющей силы тяжести, а при движении вверх — замедляется, то на горизонтальной поверхности, которая является промежуточным случаем (угол наклона равен нулю), тело не должно ни ускоряться, ни замедляться. На тело, находящееся на горизонтальной поверхности, действуют две силы: сила тяжести $m\vec{g}$, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$, направленная вертикально вверх. Эти силы компенсируют друг друга. По условию, трение и сопротивление воздуха отсутствуют, следовательно, в горизонтальном направлении на тело не действуют никакие силы. Согласно принципу инерции, если равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю ($ \vec{F}_{равн} = 0 $), то тело будет сохранять свою скорость постоянной. Таким образом, движущееся тело продолжит движение с той же скоростью, не изменяя ни её величины, ни направления.

Ответ: Движущееся тело на горизонтальной поверхности, которая не поднимается и не опускается, при отсутствии сил трения и сопротивления воздуха будет продолжать движение равномерно и прямолинейно, то есть с постоянной скоростью.

б) «…Если придать ему (телу) импульс движения в каком-либо направлении, то что воспоследовало бы?»

Этот вопрос является уточнением и развитием предыдущего. "Придать импульс движения" означает сообщить телу начальную скорость. После того как телу сообщили начальную скорость (например, толкнули его), оно начинает двигаться самостоятельно. Как было установлено в предыдущем пункте, на гладкой горизонтальной поверхности в отсутствие внешних сил в горизонтальном направлении нет причин для изменения скорости тела. Следовательно, после начального толчка тело будет продолжать двигаться по инерции. Это означает, что оно будет двигаться бесконечно долго по прямой линии с постоянной скоростью, равной той, которую ему сообщили вначале. Этот вывод и составляет суть закона инерции, который был сформулирован Галилеем и позже стал первым законом Ньютона.

Ответ: Если телу на гладкой горизонтальной поверхности придать импульс движения, то оно будет двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью) бесконечно долго, пока на него не подействует какая-либо внешняя сила.