Ивановский М.П. - Законы движения (1107608), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Все самое ценное, сделанное ученымн за это время, нашло свое ме- 94 сто в «Началах» Ньютона. Он отбросил ошибочное, проверил истинное, доделал незаконченное и изложил тысячелетний труд людей в одной книге. Все рассказанное нами о трех законах движения составляет в книге Ньютона содержание всего лишь нескольких страниц и служит там чем-то вроде введении. В своей книге Ньютон доказал, что законы движения едины и одинаковы как для Земли, так и для небесных тел. Луна обращается вокруг Земли, планеты обегают Солнце, хвостатые странницы — кометы путешествуют в пространстве. И все небесные светила подчиняются тем же самым законам механики, которые действительны и для яблока, падающего с ветки, и для пыли, подхваченной вихрем на дороге, и для камня, брошенного человеческой рукой.
В основе всякого механического движения, где бы оно ни совершалось, лежат простые и естественные законы. Первый закон Ньютона устанавливает, чтб происходит с предметом, когда действующие на него силы уравновешены. Второй закон показывает, что случится с телом, когда на него подействует неуравновешенная сила.
Третий закон указывает, при каком совершенно обязательном условии сила может возникнуть и подействовать на какое-либо тело; если это коренное условие отсутствует, то никакого действия не получится. Готемений градоначальник В Англии очень распространены шуточные рассказы о жителях Готема — сказочного города, из которого, по английским преданиям, расплодились по всему свету дураки. Рассказывают, что в Готеме долго не было градоначальника, потому что готемцы не знали, как среди глупых выбрать самого умного.
Однажды они увидели, что перед большой лужей на городской площади стоит человек и изо всех сил тянет сам себя за волосы кверху. — Что ты делаешь? — спросили удивленные готемцы этого человека. — А разве вы не видите? — отвечал им человек.— 95 Я поднимаю сам себя за волосы, для того чтобы перенести свои ноги через эту лужу. — О-о! — воскликнули готемцы.— Этот человек самый умный среди нас!— И они тотчас же выбрали его градоначальником. Но разве может человек приподнять сам себя за волосы? Это просто немыслимо, нелепо, невозможно.
Ни один предмет не в состоянии двигаться один сам по себе, всегда требуется участие другого тела. И то, что мы называем силой, есть результат взаимодействия между двумя различными предметами. Один предметдействует на второй, но н сам испытывает на себе действие второго. И в этом смысл и суть третьего закона движения. В учебниках этот закон в краткой форме записан так: «Всякое действие вызывает равное и противоположно направленное противодействие». Самый «умный» житель Готема. Опыты Ньютона 96 Третий закон движения основывается на повседневной практике, на опыте людей; он так же естествен и прост, как и первые два закона, но уяснить его не так-то легко.
Когда Ньютон обдумывал свои первые два закона, он не ставил опытов — для доказательства этих законов было достаточно повседневных наблюдений и опытов других ученых, живших до него. Третий закон нуждался в доказательствах. Чтобы действие третьего закона движения стало нагляднее и убедительнее, Ньютон предложил несколько опытов. Из сухой дощечки ученый вырезал две совершенно одинаковые лодочки. Потом он налил в таз воды н пустил туда свои лодочки. В одну лодочку Ньютон положил маленький намагниченный стальной брусок, а в другую точ- но такой же брусок, но сделанный из простого железа. Обе лодочки Ньютон развел в стороны. Лодочку с железным брусочком он отпустил, а нагруженную магнитом придержал рукой на месте.
Повинуясь притяжению магнита, железный брусок потянул свою лодочку, поплыл и вскоре пристал к магниту. Ничего удивительного в этом никто, конечно, не увидел. Уже тогда всем было известно свойство магнита притягивать к себе железные предметы. Ньютон продолжал свой опыт. Он снова развел лодочки в стороны, но на этот раз удержал на месте лодочку, груженную железным бруском, а лодочку с магнитом отпустил в свободное плавание. Теперь лодочка с намагниченным «пассажиром», чуть покачиваясь, поплыла к железному бруску. Если бы Ньютон не знал, какой из брусочков намагничен, он в этом опыте не смог бы отличить их друг от друга: железо притягивалось к магниту точно так же, как магнит притягивался к железу.
4 зв,они лвижепня Где иагвитг После этого Ньютон в третий раз развел лодочки к краям таза и отпустил их. Обе лодочки поплыли навстречу друг другу. Они столкнулись на середине таза и остановились. Опыт убедил ученого, что магнит притягивает железо с такой же силой, с какой железо притягивает к себе магнит. И мы наблюдаем не действие магнита на железо или железа на магнит, а их взаимодействие. Именно поэтому обе лодочки сейчас плавают в тазике так спокойно.
Если между ними не было бы взаимодействия, рассуждал Ньютон, то опыт привел бы к иным результатам. Представим себе, что только магнит способен притягивать к себе железо. В этом случае лодочка с железным бруском поплывет к магниту, а лодочка с магнитом останется неподвижной. А затем должно произойти нечто невероятное — лодочка с железным бруском, подплывшая к магниту, стукнется о его лодочку и погонит ее в сторону со все возрастающей скоростью. Железо, прнтягивасмое магнитом, толкало бы его н двигало непрерывно вперед.
Но в действительности так не получается. Лодочки стоят посреди таза, тесно прижавшись друг к другу, нажимая своими краями друг на друга. Действие магнита встречает равное и противоположно направленное противодействие железа, то есть мы наблюдаем не действие одного предмета на другой, а пх взаимодействие. И Ньютон сформулировал свой третий закон: «Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороньь.
Третий закон Ньютона очень часто называют законом действия и противодействия, но правильнее называть его законом взаимодействия, потому что сущность закона состоит именно во взаимодействии тел. Содействие дороги У бутс футболиста на подметках набиты толстые кожаные рубцы и сделаны выступы-шипы. У бегуна на туфлях тоже есть шипы, но уже металлические, тонкие и ост- 98 рые. А у альпиниста на подметках шипы почти такие же, как на лошадиных подковах, Ходить в альпийской или футбольной обуви неудобно, но зато бегать или лазить по горам очень хорошо.
Когда человек идет или бежит, его ноги должны отталкиваться от земли и встречать со стороны дороги равное и противоположно направленное противодействие; ина. че говоря, ноге нужно иметь хороший упор. Если же упор окажется недостаточен, то и бегун не сможет двигаться в полную силу. Очень трудно бежать по рыхлому, зыбкому песку, по вязкой мокрой глине или по земле, покрытой корочкой гололеда. По такому грунту не то что бежать — даже ходить трудно. На рыхлом песке человек тратит много усилий, чтобы каждым своим шагом уплотнять песок, прежде чем ои окажется способным дать ноге необходимый упор. А на глине ноги вязнут и расползаются, приходится с усилием отрывать ногу от липкой грязи.
На скользком льду катка пли во время гололедицы ходить приходится с опаской, слишком легко поскользнуться и упасть — лед не дает ноге надежного упора. Чтобы быстро бегать, мало иметь резвые ноги. Спортивный успех зависит не только от «действия» ног, но и от содействия дороги. Об этом содействии заранее заботятся строители стадионов и спортивных площадок: они засыпают беговые дорожки гарью — золой из паровых котлов. Гарь — прекрасный материал; она достаточно тверда, свободно пропускает воду и почти не впитывает ее, всегда суха, легко поддается уплотненшо под шипами на туфлях бегунов и не позволяет ногам скользить. Шипы, вдавливаясь в поверхность дорожки, обеспечивают полезное трение и позволяют твердо ставить ногу, а нога, встречая надежный упор в грунте, использует всю свою силу, чтобы от него оттолкнуться.
Таким образом небольшая потеря на трение шипов при вдавливании их в гарь с лихвой возвращается бегуну благодаря надежному взаимодействию с дорогой. С этой же целью — получить хорошее сцепление с дорогой — колеса и гусеницы тракторов также снабжают шипами, протекторы автомобильных шин делают узорчатымн, а лошадей подковывают. Однако на скользкой или грязной дороге автомобильные шины часто теряют сцепление с дорогой и начинают буксовать, крутятся на месте, разбрызгивая грязь, а автомобиль не продвигается ни на шаг.
Шоферы, когда им предстоит перегон по плохой дороге, предварительно обматывают колеса цепями, и тогда автомобиль легче преодолевает трудные участки пути. Современные грузовые автомобили имеют не одну ведущую ось, а две и цепляются за дорогу всеми четырьмя колесами. Такое устройство, как говорят специалисты, повышает «проходимость» автомобиля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
