Занимательная механика - Перельман Я.И.
Скачать (прямая ссылка):
Вы согласитесь с этим, если вспомните, что ни один астроном, не исключая и самого Коперника, не отказывался от «птолемеевского/ выражения: х Солнце восходите и не заменял его коперниковским: vs Земля в своем вращательном движении подставляет лучам Солнца то место, в котором я нахожусь». Для определения времени дня воззрение Птолемея удобнее Коперника, и мы без !колебания становимся в этом случае на точку зрения древнего грека. Кто вздумал бы описывать солнечный (восход в терминах учения Коперника, тот не сразу был бы понят даже самым убежденным коперни-качнцем.
Астрономы нашего времени, предвычисляя те или иные небесные явления, часто вовсе не думают о движе-
нии земного шара: им удобнее вести расчеты так, как будто все небо обращается вокруг неподвижной Земли *.
Читатель. не забыл вероятно, — а может быть и в самом деле, успел забыть, — что поводом к так далеко отвлекшей нас беседе послужила задача об ударяющихся яйцах. Вспомнив об этом, читатель поймет, что есл"я бы по сломанной скорлупе можно было узнавать, какое из яиц находится в «истинном* движении и какое «в абсолютном» покое, то это было бы открытием мирового- значения, настоящим переворотом в механике. Американский журнал, беспечно полагавший, что им установлено различие между соударяющимися яйцами, не подозревал, что он находился в преддверии вечной славы.
КАК НАДО ПОНИМАТЬ ЗАКОН ИНЕРЦИИ
Теперь, после того как мы так подробно побеседовали об относительности движения, необходимо сказать несколько слов о тех причинах, которые вызывают движение, — о силах. Прежде всего нужно указать на закон независимости действия сил; он формулируется так: дей-
1 Один из внимательных читателей поставил предо мной по этому поводу вопрос:
«Какую картину движения увидит наблюдатель, рассматривающий нашу планетную систему извне, с какой-нибудь отдаленной звезды? Будет ли Земля для этого наблюдателя кружиться около Солнца, или наоборот?»
Отвечая на этот вопрос, надо прежде всего вспомнить, что абсолютно неподвижного наблюдательного пункта быть не может. Звезда, откуда смотрит наблюдатель, неподвижна относительно какого-либо другого тела. Если наблюдатель неподвижен относительно Солнца, то он увидит Землю, обращающуюся около Солнца. Если он неподвижен относительно Землн, он увидит Солнце, кружащееся около Земли. Если же он неподвижен относительно какого-либо третьего тела (например другой звезды), то ему представятся движущимися — по тому или иному пути — и Солнце и Земля.
ствие силы на тело не зависит от того, находится ли тело в покое или движется по инерции, либо под влиянием других сил.
Это следствие так называемого «второго» из тех трех законов, которые положены Ньютоном в основу всей механики. Первый — закон инерции; третий — закон противодействия.
Второму закону Ньютона будет посвящена вся следующая глава, поэтому здесь мы скажем о нем всего лишь несколько слов. Смысл этого закона состоит в том, что изменение скорости, мерой которой служит ускорение, пропорционально действующей силе и имеет одинаковое с ней направление. Этот закон можно выразить формулой
f = m- а,
где / — сила, действующая на тело; т — его масса и я — ускорение тела. Из трех величин, входящих в эту формулу, труднее всего понять, что такое масса. Нередко смешивают ее с весом, но в действительности масса ничего общего с весом не имеет. Массы тел можно сравнивать по тем ускорениям, которые они получают под влиянием одной и той же силы. Как видно из только что написанной формулы, масса при этом должна быть тем больше, чем меньше ускорение, приобретенное телом под влиянием этой силы.
Закон инерции, хотя и противоречит привычным представлениям, наиболее понятен из всех трех *. И однако, иные понимают его совершенно превратно. Именно, его формулируют нередко как свойство тел -«сохранять
1 Противоречит он обыденным представлениям в той своей части, которая утверждает, что тело, движущееся равномерно и прямолинейно, яе побуждается к этому никакой силой; привычный же взгляд тот, что раз тело движется, оно поддерживается в этом состоянии силон, а при отнятии силы движение должно прекратиться.
свое состояние, пока внешняя причина не нарушит этого состояния». Такое распространенное толкование подменяет зажон инерции законом Причинности, утверждающим, что ничто не происходит (т. е. никакое тело не изменяет своего состояния) без причины. Подлинный закон инерции относится не ко всякому физическому состоянию тел, а исключительно к состояниям покоя и движения. Он гласит:
Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения до тех пор, пока действие сил не выведет его из такого состояния.
Значит каждый раз, когда тело
1) приходит в движение;
2) меняет свое прямолинейное движение на не-апрямолинейнюе или вообще движется по кривому пути;
3) прекращает, замедляет или ускоряет свое движение, — мы должны заключить, что на тело действует сила.
Если же ни одной из этих перемен в движении не наблюдается, то на тело никакая сила не действует как бы стремительно оно ни двигалось. Надо твердо помнить, что тело, движущееся равномерно и прямолинейно, не находится вовсе под действием сил (или же все действующие на него силы уравновешиваются). В этом существенное отличие современных механических представлений от взглядов мыслителей древности и средних веков (до Галилея). Здесь обыденное мышление и мышление научное резко расходятся.
