Перельман Я.И. - Занимательная механика (1948) (1015821), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Значит каждый раз, когда тело 1) приходит в движение; 2) меняет свое прямолинейное движение на непрямо- линейное или вообще совершает криволинейное движение; 3) прекращает, замедляет или ускоряет свод движение, — мы должны заключить, что на тело действует с и л а. 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 (нли 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. ') Противоречит он обыденным представлениям в той своей части, которая утверждает, что тело, движущееся равномерно н прямолинейно, не побугкдается к этому никакой силой; ошибочный же взгляд тот, что раз тело движется, оно поддерживается в этом состоянии силой, а при отнятии силы движение должно прекратиться.
— гг— Сказанное объясняет нам, между прочим, почему т р ен не о неподвижное тело рассматривается в механике как с ил а, хотя как будто никакого движения оно вызвать не может. Трение есть сила потому, что оно замедляет движение. Подчеркнем же еще раз, что тела не с т р е м я т с я оставаться в покое, а просто о с таю те я в покое. разница тут та же, что между упорным домоседом, которого трудно извлечь из квартиры, и человеком, случайно находящимся дома, но готовым по малейшему поводу покинуть квартиру. Физические. тела по природе своей вовсе не «домоседы»; напротив, они в высшей степени подвижны, так как достаточно приложить к свободному телу хотя бы самую ничтожную силу, — и оно приходит в движение. Выражение «тело с т р е м и т с я сохранять покой» еще и потому неуместно, что выведенное из состояния покоя тело само собой к нему не возвращается, а напротив, сохраняет навсегда сообщенное ему движение (при отсутствии, конечно, сил, мешающих движению).
Неудачным также является часто встречающийся термин «тело противодействует приложенной силе». Ведь с одинаковым основанием можно было бы сказать, что чай в стакане противодействует тому, чтобы стать сладким, когда в нем размешивают сахар. Немалая доля тех недоразумений, которые связаны с законом инерции, обусловлена этим неосторожным словом «стремится», вкравшимся в большинство учебников физики и механики.
Не меньше трудностей для правильного понимания представляет т р е т и й закон Ньютона, к рассмотрению которого мы сейчас и переходим. Действие и противодействие Желая открыть дверь, вы тянете ей за ручку к себе. Мышца вашей руки„сокращаясь, сближает свои концы: она с одинаковой силой влечет дверь и ваше туловище одно к другому. В этом случае совершенно ясно, что между вашим телом и дверью действуют две силы, приложенные одна к двери, другая — к вашему телу.
То же самое, разумеется, происходит и в случае, когда дверь открывается не на вас, а от вас: силы расталкивают дверь и ваше тело. т, о, что мы наблюдаем здесь верно для всякой с есь для силы мускульной, она природы; Каж т силы вооб е н бщ, езависимо от того, какой аждое усилие действует в две противо- Рис. 5. силы (Р, сс, к), действующие на грузик детскогз воздушного шара. Где си- лы противодействующие7 положи ые стороны; оно имеет, выражаясь образно, два конца (две силы): один приложен к телу, на которое, какмыговорим, с и л а д е йс т в у е т; другой приложен к телу, которое мы называз ем д е й с т в у ю щ и м. Ск- а- анное принято выражать в механике коротко — слишком коротко для ясного понимания †т: «д е й с твие равно противодействию».
С Рис. б. Ответ на вои ос п стоит мысл этого закона со- дыдущего г рисунка: силы про- т атом, что всссилыпри- тив~дей~твующие: Р О "Ьы роды — силы двойные. В каждом случае проявления действия силы вы ол ставлять себе, что гд- вы должны пред- о где-то в ином месте у. и две силы действуют непременно ме двумя точками, стремясь их сблизить т или растолкнуть. о между — г~— Пусть вы рассматриваете (рис.
5) силы Р, Я и 1?, которые действуют на грузик„подвешенный к детскому воздушному шарику. Тяга Р шара, тяга 9 веревочки и вес И грузика — силы как будто одиночные. Но это лишь отвлечение от действительности; на самом деле для каждой из трбх сил имеется равная ей„но противоположная по направлению сила. А именно, сила, противоположная силе Р, приложена к нити, чер з которую она передайтся воздушному шарику (рис.
б, сила Р,);сила, противоположная силе !7, действует на руку(Щ); сила, противоположная силе )?, приложена к Земле (сила 1?„рис. б), потому что грузик не только притягивается Землей, но и сам ее притягивает. Еще одно существенное замечание. Когда мы спрашиваем о величине натяжения веревки, которая растягивается двумя силами в 1 кг, приложенными к концам веревки, Рис. 7. Каждая лошадь тянет с силой ! ОО кг.
Сколько показывают пружинные весы? мы спрашиваем в сущности о цене 10-копеечной почтовой марки. Ответ содержится в самом вопросе: вербвка натянута с силой 1 кг. Сказать «веревка растягивается двумя силами в 1 «г» или «веревка подвержена натяжению в 1 к㻠— значит выразить буквально одну и ту же мысль. Ведь другого натяжения в! кг быть не может, кроме такого, которое состоит из двух сил, направленных в противоположные стороны. Забывая об этом, впадают нередко в грубые ошибки, примеры которых мы сейчас приведбм. Задача о двух лошадях Две лошади растягивают пружинные весы с силой 100 кг каждая.
Что показывает стрелка весов? Решение Многие отвечают: 100 + 100 = 200 кг. Ответ неверен, Силы по 100 кг, с которыми тянут лошади, вызы— 25— вают, как мы только что видели, натяжение не в 200, а только в 100 кг. Поэтому, между прочим, когда магдебургские полушария растягивались восемью лошадьми, которые тянули в одну сторону, и восемью — в противоположную, то не следует думать, что они растягивались силой шестнадцати лошадей. При отсутствии противодействующих восьми лошадей остальные восемь не произвели бы на полушария ровно никакого действия. Одну восьмерку лошадей можно было бы заменить просто достаточно устойчивой стеной. Задача о двух лодках К пристани на озере приближаются две одинаковые лодки (рис.
8). Оба лодочника подтягиваются с помощью вербвки. Противоположный конец вербвки первой лодки привязан к тумбе на пристани; противоположный же конец вербвки второй лодки находится в руках матроса на пристани, который также тянет веревку к себе. Все трое прилагают одинаковые усилия. Какая лодка причалит раньше? Решение Рпе. 8. Натирая иа лодок причалит раиьшет На первый взгляд может по- казаться, что причалит раньше та лодка, которуньтянут двое: двойная сила порождает ббльшую скорость.
Но верно лн, что на эту лодку действует д в о й н а я сила? Если н лодочник и матрос оба тянут к себе вербвку, то н а т я ж е н и е вербвки равно силе только о д н о- — 2б— г о из них — иначе говоря, оно такое же, как и для первой лодки. Обе лодки подтягиваются с равной силой и причалят о д н о в р е м е н н о '). Загадка пешехода и паровоза Бывают случаи, — в практике нередкие, — когда как действующая, так и противодействующая силы приложены в разных местах одного и того же тела. Мускульное напряжение или давление пара в цилиндре паровоза представляет примеры таких сил, называемых «внутренними».
Особенность их та, что онн могут изменять взаимное расположение частей тела, насколько зто допускает связь частей, но никак не могут сообщить в с е м частям тела одно общее движение. Прн выстреле из ружья пороховые газы, действуя в одну сторону, выбрасывают пулю вперед. В то же время давление пороховых газов, направленное в противоположную сторону, сообщает ружью движение назад. Двигать вперед и пулю и ружьй давление пороховых газов, как сила внутренняя, не может. Но если внутренний силы неспособны перемещать все тело, то как же движется пешеход? Как движется паровоз? Сказать, что пешеходу помогает трение ног о землю, а паровозу трение колбе о рельсы, — не значит еще разрешить загадку.
Трение, конечно, совершенно необходимо для движения пешехода и паровоза: известно, что нельзя ходить по очень скользкому льду («как коро- ') С таким решением не согласился один из читателей, высказавший соображение, которое, возмоисно, возникнет и у других при чтении этой книги: «Чтобы лодки причалили, — писал он, — надо, чтобы люди выб и рапи веревки. А двое, конечно, за то же впемя выберут веревки больше, и потому правая лодка причалит скорее». Этот простой довод, кажущийся на первый взгляд бесспорным, на, самом деле ошибочен.
Чтобы сообп«ить лодке двойную скорость (иначе лодка не пристанет вдвое скорее), к а ж д ы й из двоих тянущих должей тянуть лодку с надлежащим образом увеличенной силой. Только при таком условии удастся им выбрать вдвое больше вердвки, чем одинокому (в протинном случае — откуда возьмется у них для этого свободная веревка?). Но в условии задачи оговорено, что «все трое прилагают одинаковые усилия». Сколько бы двое ни старались, им не выорать верйвки больше, чем одинокому, раз сила натяжения веревок одинакова. — 27— ва на льду», говорит распространенная поговорка) и что паровоз, находясь на скользких рельсах (например, при обледенении), «буксует»; это значит, что колеса паровоза вертятся, но паровоз с места не двигается. Каким же образом трение, которое, как мы видели (стр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
