Номер 4, страница 130 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

4. Можно ли назвать ускорение свободного падения $\vec{g} = \frac{F}{m}$ напряжённостью гравитационного поля?

Да, ускорение свободного падения можно назвать напряжённостью гравитационного поля. Эти два понятия описывают одну и ту же физическую величину, но с разных точек зрения.

Для понимания проведём аналогию с электростатическим полем. Напряжённость электростатического поля $\vec{E}$ — это его силовая характеристика. Она определяется как сила, действующая на единичный положительный пробный заряд $q$, помещённый в данную точку поля:

$\vec{E} = \frac{\vec{F}_{эл}}{q}$

Эта величина характеризует само поле, а не помещённый в него заряд.

Аналогично, силовая характеристика гравитационного поля, которую называют напряжённостью гравитационного поля, определяется как гравитационная сила (сила тяжести) $\vec{F}_{тяж}$, действующая на единицу массы $m$, помещённую в данную точку поля. Обозначим эту величину как $\vec{g}$:

$\vec{g} = \frac{\vec{F}_{тяж}}{m}$

С другой стороны, согласно второму закону Ньютона, если на тело массой $m$ действует только сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$, то оно движется с ускорением, которое мы называем ускорением свободного падения. Из закона $\vec{F}=m\vec{a}$ следует:

$\vec{a}_{св.пад.} = \frac{\vec{F}_{тяж}}{m}$

Сравнивая выражения для напряжённости гравитационного поля и ускорения свободного падения, мы видим, что они тождественны. Это означает, что ускорение свободного падения численно равно напряжённости гравитационного поля и совпадает с ней по направлению. Различие в терминах историческое и смысловое:

• Термин "напряжённость гравитационного поля" подчёркивает, что это характеристика самого поля в данной точке пространства.
• Термин "ускорение свободного падения" подчёркивает, как будет двигаться тело, помещённое в эту точку поля (кинематический аспект).

Таким образом, эти два понятия являются синонимами для одной и той же векторной физической величины.

Ответ: Да, можно, поскольку ускорение свободного падения и напряжённость гравитационного поля — это одна и та же физическая величина, определяемая как отношение силы тяжести, действующей на тело, к массе этого тела. Она является силовой характеристикой гравитационного поля в данной точке пространства.