Номер 2, страница 77 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 17. Движение тела под действием нескольких сил. Темы докладов и проектов - номер 2, страница 77.

Условие.

2. «Математические начала натуральной философии» Ньютона.

Решение.

«Математические начала натуральной философии» Ньютона.

Решение

«Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica) — фундаментальный труд английского учёного Исаака Ньютона, опубликованный 5 июля 1687 года. Эта работа заложила основы классической механики, стала краеугольным камнем всей современной физики и оказала огромное влияние на развитие науки в целом. В «Началах» Ньютон сформулировал свои знаменитые три закона движения и закон всемирного тяготения, которые на протяжении более двух столетий оставались неоспоримой основой для понимания физической Вселенной.

Труд написан на латыни и построен в строгой, аксиоматической манере, подобно «Началам» Евклида. Ньютон начинает с определений основных понятий (масса, количество движения, сила) и аксиом (законов движения), а затем, используя математический аппарат (в основном, геометрическую форму разработанного им анализа бесконечно малых), выводит из них следствия, объясняющие широкий круг явлений.

Структурно работа состоит из трёх книг.

Книга 1: «О движении тел»

Первая книга посвящена изучению движения тел в идеализированных условиях, то есть в пустоте, без сопротивления среды. Здесь вводятся основные аксиомы механики. Первый закон Ньютона (закон инерции) гласит, что всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Второй закон Ньютона (основной закон динамики) устанавливает, что изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. В современной формулировке: $ \vec{F} = m\vec{a} $ или, в более общем виде, $ \vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt} $, где $ \vec{p} $ — импульс (количество движения). Третий закон Ньютона утверждает, что действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны. Опираясь на эти законы, Ньютон математически доказывает, что если на тело действует центральная сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния, то тело будет двигаться по одному из конических сечений (эллипсу, параболе или гиперболе). Таким образом, он строго вывел законы Кеплера о движении планет из своего закона всемирного тяготения.

Книга 2: «О движении тел (в сопротивляющейся среде)»

Во второй книге Ньютон переходит к рассмотрению более реалистичных сценариев — движения тел в средах, оказывающих сопротивление (например, в воздухе или воде). Он анализирует различные типы сопротивления и их влияние на траекторию и скорость движущихся объектов. Эта часть работы заложила основы гидродинамики и аэродинамики. Одной из важных целей этой книги было опровержение теории вихрей Рене Декарта, которая в то время была основной гипотезой, объясняющей движение планет. Ньютон показал, что вихревая модель несовместима с наблюдаемыми законами движения планет.

Книга 3: «О системе мира»

Третья книга представляет собой применение теоретических принципов, изложенных в первой книге, к устройству реального мира — Солнечной системы. Здесь Ньютон формулирует закон всемирного тяготения, согласно которому любые два 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 $ G $ — гравитационная постоянная. С помощью этого закона Ньютон объяснил огромное количество астрономических и земных явлений, таких как движение планет вокруг Солнца и их спутников вокруг планет; траектории комет; явление морских приливов и отливов как результат гравитационного воздействия Луны и Солнца; прецессию земной оси (предварение равноденствий); а также некоторые неровности в движении Луны. Ньютон также предложил методы для расчёта масс небесных тел и продемонстрировал, как его теория позволяет с высокой точностью предсказывать их положение на небе.

Значение и наследие

«Математические начала натуральной философии» стали кульминацией научной революции XVII века. Они представили единую, последовательную и математически строгую систему, которая описывала как движение тел на Земле, так и движение планет в космосе. Этот труд утвердил идею о том, что Вселенная подчиняется универсальным, познаваемым математическим законам. Механика Ньютона оставалась доминирующей научной парадигмой вплоть до начала XX века, когда её дополнили и уточнили теория относительности Эйнштейна и квантовая механика. Тем не менее, в макромире и при скоростях, далёких от скорости света, законы Ньютона сохраняют свою точность и широко применяются в науке и технике по сей день.

Ответ: «Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона — это фундаментальный научный труд 1687 года, в котором были сформулированы три закона движения и закон всемирного тяготения. Работа состоит из трёх книг: первая излагает общие законы движения в пустоте, вторая — движение в сопротивляющихся средах, а третья применяет эти законы для объяснения устройства Солнечной системы (движение планет, комет, приливы, прецессия). Этот труд заложил основы классической механики и на столетия вперёд определил развитие физики и астрономии, продемонстрировав мощь математического описания природы.