Номер 1, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

1. Античная механика.

Античная механика — это раздел физики, развивавшийся в Древней Греции и в эллинистическом мире примерно с IV века до н. э. по II век н. э. Она заложила основы для дальнейшего развития науки о движении и равновесии тел, хотя и содержала ряд фундаментальных заблуждений, которые были преодолены только в эпоху Возрождения и Нового времени. Основное внимание в античности уделялось статике (учению о равновесии) и простым механизмам, в то время как динамика (учение о движении) была развита слабо и носила преимущественно философский, а не математический характер.

Учение Аристотеля о движении

Ключевой фигурой, чьи идеи доминировали в физике почти два тысячелетия, был Аристотель (384–322 гг. до н. э.). Его механика была качественной и телеологической, то есть предполагала, что у каждого движения есть цель.

Аристотель разделял все движения на два типа:

1. Естественное движение. Это движение, свойственное телам по их природе. Тяжелые тела (состоящие из элементов земли и воды) естественно движутся вниз, к центру Вселенной. Легкие тела (из воздуха и огня) естественно движутся вверх, от центра. На небесах тела совершают вечное круговое движение. Такое движение не требует внешней причины для своего поддержания.
2. Насильственное движение. Это движение, вызванное внешней силой. Согласно Аристотелю, для поддержания такого движения необходимо постоянное действие силы. Как только сила прекращает действовать, тело останавливается и стремится вернуться в свое "естественное" место. Например, брошенный камень летит, потому что его толкает воздух, приведенный в движение рукой. Эта концепция не могла адекватно объяснить полет стрелы или камня и была одной из главных проблем его учения. Аристотель считал, что скорость тела прямо пропорциональна приложенной силе и обратно пропорциональна сопротивлению среды.

Несмотря на свою неверность с современной точки зрения, физика Аристотеля была первой всеобъемлющей системой, пытавшейся объяснить устройство мира, и оказала огромное влияние на всю последующую научную мысль.

Статика и гидростатика Архимеда

Подлинным основателем научной механики, основанной на математических доказательствах, является Архимед Сиракузский (ок. 287–212 гг. до н. э.). В отличие от Аристотеля, он подходил к физическим проблемам как математик, стремясь к строгим аксиоматическим построениям.

Основные достижения Архимеда:

• Закон рычага. В своем труде "О равновесии плоских фигур" Архимед математически вывел условия равновесия рычага. Он показал, что для достижения равновесия силы, действующие на плечи рычага, должны быть обратно пропорциональны длинам этих плеч. Это выражается знаменитой формулой:
  $F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$
  где $F_1$ и $F_2$ — силы, а $d_1$ и $d_2$ — длины плеч рычага. Ему приписывают знаменитую фразу: "Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю".
• Центр тяжести. Архимед ввел фундаментальное понятие центра тяжести и разработал методы для его нахождения у различных геометрических фигур (треугольника, параболического сегмента).
• Закон гидростатики (Закон Архимеда). В трактате "О плавающих телах" он сформулировал основной закон гидростатики: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости (или газа). Этот закон объясняет, почему одни тела плавают, а другие тонут.

Простые механизмы

Античные инженеры и ученые активно изучали и использовали "простые механизмы" — устройства, позволяющие получить выигрыш в силе. К ним относили:

• Рычаг — основной механизм, принцип которого был строго доказан Архимедом.
• Ворот (колесо и ось) — использовался для подъема тяжестей, например, воды из колодца.
• Блок — система колес с желобом, через которые перекинут канат, позволяющая изменять направление силы и получать выигрыш в силе (полиспаст).
• Наклонная плоскость — позволяет перемещать тяжелые объекты вверх, прилагая меньшую силу.
• Клин — используется для разделения тел или создания распора.
• Винт — преобразует вращательное движение в поступательное, создавая большое усилие (например, в прессах). Изобретение винта часто приписывают Архимеду (Архимедов винт для подъема воды).

Теоретическое обобщение знаний о простых механизмах было сделано в работах Герона Александрийского (I век н. э.).

Ограничения античной механики

Несмотря на гениальные прозрения Архимеда, античная механика имела серьезные ограничения. Главной проблемой было почти полное отсутствие развитой динамики. Такие понятия, как инерция, ускорение, масса как мера инертности и всемирное тяготение, не были сформулированы. Аристотелевская физика, с ее неверным представлением о причинах движения, тормозила развитие этой области. Отсутствие традиции систематического эксперимента и точных измерительных приборов (особенно для времени) также не позволяло проверить и опровергнуть умозрительные концепции. Прорыв в механике произошел лишь в XVII веке благодаря работам Галилея и Ньютона, которые смогли объединить математический подход Архимеда с экспериментальным методом и создали классическую динамику.

Ответ:Античная механика — это начальный этап развития науки о движении и равновесии, характеризующийся двумя основными подходами. Первый — философско-качественный подход Аристотеля, который разделял движение на "естественное" и "насильственное" и утверждал, что для поддержания движения нужна постоянная сила. Этот подход доминировал в науке до Нового времени. Второй — математический подход Архимеда, который заложил основы статики (закон рычага, понятие центра тяжести) и гидростатики (закон Архимеда), используя строгие геометрические доказательства. Также в античности были изучены и широко применялись простые механизмы (рычаг, блок, винт и др.). Однако динамика как учение о причинах движения оставалась неразвитой из-за отсутствия понятий инерции, ускорения и точного экспериментального метода.