Номер 239, страница 40 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Свободное падение тел. Законы движения и взаимодействия тел - номер 239, страница 40.

► 239. Аристотель считал: «Камень под действием собственного веса падает с определённой скоростью. Если положить на него ещё один такой же камень, то лежащий сверху будет подталкивать нижний, в результате чего скорость последнего возрастает». В чём заключается допущенная Аристотелем ошибка?

Решение

Ошибка Аристотеля заключается в его фундаментальном представлении о природе падения тел. Он считал, что скорость падения тела прямо пропорциональна его весу. Этот взгляд был опровергнут последующими исследованиями, в частности, работами Галилео Галилея и Исаака Ньютона.

С точки зрения современной физики, если пренебречь сопротивлением воздуха, все тела падают с одинаковым ускорением, независимо от их массы. На тело массой $m$ действует сила тяжести $F_{тяж} = mg$, где $g$ — ускорение свободного падения. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение: $F = ma$. Приравнивая выражения для силы тяжести, получим $mg = ma$, откуда следует, что ускорение $a = g$ и не зависит от массы $m$.

Когда два одинаковых камня падают вместе, они образуют единую систему. Масса этой системы вдвое больше массы одного камня ($2m$), но и сила тяжести, действующая на нее, также вдвое больше ($2mg$). Поэтому ускорение системы остается прежним: $a = \frac{F_{общ}}{m_{общ}} = \frac{2mg}{2m} = g$. Верхний камень не "подталкивает" нижний, чтобы тот падал быстрее. Оба камня, будь то вместе или по отдельности, падают с одинаковым ускорением.

Таким образом, основная ошибка Аристотеля состоит в том, что он не понимал концепции инерции, которая пропорциональна массе и характеризует свойство тела сопротивляться изменению скорости. Увеличение движущей силы (веса) в точности компенсируется увеличением инертности (массы), в результате чего ускорение остается постоянным.

Ответ: Ошибка Аристотеля заключается в его неверном предположении, что скорость падения тела пропорциональна его весу. Он не учёл, что у более тяжёлого тела не только больше сила притяжения к Земле, но и больше инертность (масса), из-за чего ускорение свободного падения для всех тел (в вакууме) одинаково.