Ивановский М.П. - Законы движения (1107608), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Он то даст листьям полежать спокойно, то подхватывает, несет и кружит, вздымает ввысь и снова бросает наземь. И Ньютон установил свой второй закон движения— один из основных законов механики: «Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит в направлении той прямой, по которой эта сила действует». Говорят иногда и так: «Ускорение тела прямо пропорционально действующей на тело силе и обратно пропорционально массе этого тела>.
Этот закон уничтожил остатки учения Аристотеля о движении. Аристотель и все его многочисленные последователи утверждали, что применение силы сообщает всем предметам определенную скорость. Ньютон вслед за Галилеем доказал иное: применение силы придает телам не скорость, а ускорение, то есть сила обязательно изменяет скорость, увеличивая ее или уменьшая. Итак, сила изменяет скорость; сила создает ускорение, а ускорение — это и есть всякое изменение скорости: увеличение или уменьшение ее. Конечно, под действием силы скорость может возрастать и быстро и медленно.
Чем больше сила, действующая на данное тело, тем быстрее возрастает скорость — тем больше ускорение. Ускорение появляется под действием силы. Ньютон, а вслед за ним н остальные физики стали называть силой все, что изменяет скорость илн направление движения. Сила тяжести также вызывает ускорение, и падение предметов является ускоренным движснием. Если на тело действует несколько сил, их можно суммировать и заменить одной — равнодействующей. б1 На практике почти всегда приходится видеть, что на тело действует сразу несколько сил.
А тело двигается так, как будто имеется только одна сила — их равнодействующая. Когда Галилей изучал ускоренное движение, скатывая шарики с наклонной плоскости, он ведь тоже имел дело с двумя силами: шарик катился под действием составляющей силы тяжести, а сила трения препятствовала движению. Так что Галилей изучал действие на шарики равнодействующей этих снл — их разности.
Различные дннамометры. Два килограмма Перипатетики, последователи Аристотеля, главным средством познания природы считали рассуждение. Они были способны часами так и сяк толковать о силах, но никогда не считали нужным их измерить.
Современная наука, не отрицая пользы рассуждений, на первое место ставит опыты и точные измерения. Поэтому, прежде чем вести разговор о силах, надо условиться, как и чем их измерять. Для измерения сил существует прибор, называемый динамометром. Слово «динамометр» составлено из двух греческих слов: «дннамис» — сила и «метр» — мера. Значит, динамометр — это силомер.
Динамометр устроен точно так же, как пружинные весы: с одной стороны кольцо, с другой — крючок, внутри — пружина, которая соединена со стрелкой или с указателем, ползающим по шкале. Динамометры отличаются друг от друга главным образом формой, размерами и силой пружин. Есть динамометры, пригодные для измерения силы тяги паровозов, и маленькие лабораторные динамометры для точных измерений малых сил, б2 Из всех спл природы самая распространенная — это сила тяжести, она всегда «под рукойж Поэтому ученые условились сравнивать с ней все остальные силы. Но так как сила тяжести не везде одинакова, то за образец принята сила тяжести, существующая в одном определенном месте земного шара.
За единицу силы принята сила, с которой притягивается к Земле гиря массой в один килограмм, расположенная на широте Парижа и на уровне моря. Эта единица силы называется килограммом. А фактически это вес гири в один килограмм. Таким образом, получилось два различных килограмма: единица массы называется килограммом, и единица силы — килограмм. Единицы силы и веса совпадают, но в этом нет ничего удивительного: вес — тоже сила.
Но единицы силы и массы обязательно надо различать. Поэтому килограмм массы обозначается кг, а соответствующую единицу силы пишут кГ. Количество движения Падает на землю камень. Сила притяжения тянет его вниз. И камень стремительно несется к земле, увеличивая свою скорость. Так и должно быть, раз действует сила. Но что такое количество движения, о котором говорит Ньютон? Как оно увеличивается под действием силы? Это определение введено еще во времена Галилея. Количеством движения назвали произведение массы тела на его скорость. Если массивный предмет движется даже с небольшой скоростью, то все равно остановить его нелегко.
То же самое произойдет, если останавливать небольшое по массе тело, которое мчится с большой скоростью. Поэтому и стали говорить о количестве движения. И если изменяется скорость, меняется и количество движения, оно становится большим или меньшим. Один студент, слушая лекции Галилея, никак не мог понять, что это такое — количество движения. Ученый сз растолковывал ему и так и этак, но студент с трудом усваивал новое понятие.
Тогда находчивый Галилей указал ему на тяжелую гирю: — А ну-ка, брось ее подальше. Пыхтя и отдуваясь, студент поднял гирю и толкнул ее что было силы, но тяжелая гиря пролетела совсем маленькое расстояние — всего локтя три — четыре. Потом Галилей подал студенту комочек пуха: — А теперь брось вот это. Студент размахнулся и бросил, но комочек пуха пролетел расстояние не больше, чем гиря, и упал рядом с ней. — Видите,— сказал Галилей,— и тяжелую гирю, и комочек пуха не удается закинуть далеко. Почему плохо летит пух — совершенно понятно: комочек мал, легок, пушист, он встречает большое сопротивление воздуха. Но ведь для тяжелой гири сопротивление воздуха несущественно — воздух гире почти не помеха.
Однако бросить ее трудно. Вот и подумайте, почему нельзя швырнуть рукою гирю. — Силы маловато! — сказали студенты. — Это правильно. Тяжелую гирю не удается бросить далеко, потому что сила человеческой руки невелика, и она не в состоянии сообщить массивной гире достаточное количество движения. Такая же гиря, брошенная метательной машиной— баллистой, — может пролететь около тысячи метров.
Упругие жгуты баллисты способны придать этому куску железа большую скорость — большое количество движения. Каждый, кому приходилось забавляться бросанием камней, знает, что далеко не безразлично, какой вес камня. Хорошо, если камешек попадется по силе, — он летит тогда далеко. Дальность полета камня зависит, следовательно, не только от силы, приложенной к камню, но и от его массы. Если масса тела мала, то небольшой силой можно значительно увеличить его скорость.
Но попробуйте сдвинуть с места тяжелый камень— это вам вряд ли удастся. Поэтому и о величине силы судят не по изменению скорости, а по изменению количества движения. А ускорение может быть различным. Кроме того, нужно учитывать и время, в течение которого на тело действует сила. Ведь и небольшой силой можно разогнать его до больших скоростей, только для этого потребуется много времени. Изменение количества движения зависит, таким образом, от величины приложенной силы и времени действия этой силы. Действенность закона Любая спортивная игра с мячом — будь то волейбол, футбол, баскетбол или теннис — дает множество наглядных примеров действенности второго закона движения.
Каждая из этих игр как раз и состоит в том, чтобы применением силы заставлять мяч все время менять скорость и направление движения. А искусство хорошего игрока проявляется именно в умелом использовании законов движения„для того чтобы загнать мяч туда, куда требуют правила и цель игры. Как в играх, так и в повседневной жизни и технике люди стараются иметь второй закон движения своим другом и союзником, а не врагом. На аэродромах на высоком шесте развевается большой конус, сшитый из белой или яркой полосатой материи. Ветер надувает его и заставляет поворачиваться, как флюгер. Полосатый конус, хорошо видимый сверху, указывает летчикам направление ветра.
На полевых аэродромах, где нет конуса-указателя, в ожидании посадки самолета зажигают дымные костры и выкладывают условный посадочный знак — большую цветную букву «Т»вЂ” опять-таки для того, чтобы показать летчику направление ветра. Летчику необходимо знать, откуда дует ветер, потому что взлетать и приземляться самолеты могут только против ветра, — иначе второй закон движения окажется врагом самолета. При взлете встречный ветер помогает самолету подняться в воздух, сокрашая разбег, а при спуске он тормозит движение самолета, облегчая посадку. Если >ке ветер, особенно порывистый, дует сбоку или заковы дви.кення 65 тм' Ег'„ Аэродромный флюгер сзади, то в обоих случаях, и при взлете и при посадке, может случиться авария — порыв ветра бросит самолет набок или опрокинет его, то есть под действием внешней силы произойдет непредвиденное и нежелательное изменение скорости и направления движения самолета.
Зная второй закон Ньютона, легко и просто объяснить загадку частичной потери веса, которую испытывает человек на качелях, в самолете, попавшем в квоздушную ямуэ, и т. д. Вот опускается высотный лифт. Первую часть пути он движется ускоренно. И вес пассажира, его давление на пол уменьшается. Часть силы притяжения Земли расходуется теперь на то, чтобы изменить скорость человека, спускаюшегося в . лифте, увеличить ее. Поэтому давление его на пол кабины уменьшается.
Точно так же можно объяснить, что происходит с пассажирами самолета, попавшего в «воздушную яму», с ребенком на качелях, с пилотом космического корабля. Во всех этих случаях происходит частичная потеря веса, а при свободном падении — с ускорением силы тяжести — вес теряется полностью. Так просто объясняется загадочная потеря веса, которая столько времени мучила ученых. Пойманная луля В дни первой мировой войны во французских газетах промелькнуло удивительное сообщение: летчик ухитрился поймать немецкую пулю рукой, как муху! Дело обстояло будто бы так: самолет летел над немецкими позициями на высоте примерно двух километров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
