Ивановский М.П. - Законы движения (1107608), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Способность любой транспортной машины передвигаться зависит ие только от мощности ее двигателя, но, в той же степени, и от состояния пути. „Пешком" по егмолбу Связисты и электромонтеры, которым постоянно приходится взбираться на телеграфные столбы, носят с собой очень простое приспособление, называемое «кошками». «Кошки» вЂ” это две железные дуги с острыми зубцами и площадочкой для ноги; они похожи по форме на серпы или на большие рога жука-оленя. Связист надевает «кошки» иа ноги и, ковыляя, потому что передвигаться по земле в «кошках» очень неудобно, подходит к столбу.
Тут он охватывает одной «кошкой» столб, ее шипы врезаются в дерево. Связист, придерживаясь руками за столб, переносит всю тяжесть своего тела на «кошку» и одновременно закидывает вторую «кошку» так, чтобы она вцепилась повыше первой. Затем ои переносит тяжесть тела на вторую «кошку», а первую переставляет еще выше. Так он «шагает» по гладкому вертикальному столбу, как по лестнице. Острые зубцы «кошек» обеспечивают связисту надежное взаимодействие со столбом — дают ноге хороший упор. Не было бы взаимодействия со столбом — и связист не мог бы влезть на него. Словом, все, что бегает, ползает, прыгает, шагает, летает, плавает, лазает, может двигаться только потому, что находится во взаимодействии с землей, водой, воздухом, рельсами, стволами деревьев, столбами, веревками или лианами в тропическом лесу.
Во всех случаях, без всякого исключения, действие од- 100 ного предмета всегда встречает равное и противоположно направленное ответное действие ., Й (противодействие) со стороны других окружающих предметов. Слово «противодействие», кото- 1' рое употребил Ньютон, не нужно понимать буквально — ответное действие, оказываемое движушемуся предмету, отнюдь не мешает ему, не действует напротив или наперекор, а, наоборот, именно оно помогает, со- 3,с действует его движению. Просто появляется сила противодействия, направленная противопо- „!та ложно силе действия. При этом надо заметить, что 3,' *51~ действие и ответное действие во всех случаях бывают прнложены к разным предметам: действие — земле воде, воздух» «Пешком» по столбу.
рельсам, веревкам, столбам, к асфальту шоссе и так далее„ а ответное действие — к ногам, лапам, колесам, копытам, гусеницам, крыльям, плавникам, пароходным винтам, к пропеллерам самолетов и «кошкам» связистов... Вывод несколько удивительный. Получается, что мы движемся не столько в силу нашего действия, сколько в силу ответного действия. Когда мы ходим, усилия наших ног направлены на то, чтобы толкать землю, а идем, движемся вперед только потому, что нас толкает земля. Может быть, такой вывод покажется странным, но это так и есть.
В Мире без трения, то есть без взаимодействия между телами, человек мог бы только перебирать ногами, но никогда не сумел бы сдвинуться с места. Когда человек идет, он не замечает, как его «толкает» земля. Всякому кажется, что он сам ходит, но это маленькое заблуждение объясняется тем, что свое действие он сам направляет, оно бросается в глаза, а ответное действие не привлекает внимания.
Но можно сделать так, что прямое и ответное действия станут одинаково заметны. 101 Белка в колесе Представим себе„что на рельсах стоит длинная и легкая тележка. Ее оси вращаются в шарикоподшнпниках. Подшипники хорошо смазаны, и потому тележка способна перекатываться с одного конца рельсов к другому почти без всякого трения.
На этой тележке, с одного ее края, стоит человек. Попросим этого человека пробежать по тележке к другому ее концу. И как только человек побежит, тележка тоже придет в движение: она покатится в сторону, противоположную движению человека. Человек остановится — и остановится тележка. Человек побежит обратно — и тегь'" лежка покатится в другую сторону.
Движение человека в одну сторону заставляет тележку двигаться в противоположную сторону. Действие вызывает ответное действие, и они равны между собой: если тележка имеет такую же массу, как человек, то относительно земли она откатится в сторону настолько же, насколько подвинется человек. В незапамятные времена люди придумали игрушку, которая показывает закон взаимодействия простым и убедительным образом. Случается, охотники приносят домой ребятам на забаву маленьких бельчат.
Бельчата растут, привыкают к людям и к жизни в неволе, становятся ручными. Но все-таки им трудно жить в тесных избах. В лесу белка целый день в движении: с ветки на ветку, с дерева на дерево, а в избе ей развернуться негде. И вот, может быть, тысячу лет назад, люди придумали для белок «физкультуру» — колесо, сделанное наподобие барабана, чтобы белка могла бегать внутри этого колеса.
Белку впускают в колесо, и она принимается бегать, а колесо начинает поворачиваться в противоположном направлении и вертится до тех пор, пока бежит в нем бел- ка. Разумеется, беличье колесо надо время от времени останавливать и выпускать зверька, чтобы дать ему отдохнуть и поесть. Белочки глупые — они могут бегать в колесе до изнеможения. Беличье колесо — замечательное и наглядное доказательство правильности третьего закона движения. Взаимодействие двух тел приводит к тому, что оба тела — и белка и колесо — движутся.
В этом случае действие и ответное действие (противодействие) вызывают видимое движение. И действие и ответное действие равны между собой: когда белка бежит неторопливо, то и колесо крутится медленно, а когда белка ускоряет свой бег, колесо начинает вертеться быстрее. И действие и ответное действие противоположны: белка бежит в одну сторону, а колесо крутится в другую. Наказание забывнавыл Человек, собирающийся выскочить из лодки на берег, ие должен забывать о существовании третьего закона движения.
Его действие обязательно вызовет равное и противоположно направленное ответное действие: в момент Неудачный прыжок. прыжка лодка отойдет назад, и неосторожный человек окажется не на берегу, а в воде. Бранить третий закон Ньютона бесполезно — надо было попросить сидящих в лодке упереться в дно веслом. В истории техники записан случай, когда изобретатели важного и полезного механизма — геликоптера, недостаточно продумав конструкцию, упустили из виду третий закон движения. Геликоптер, в отличие от обыкновенного самолета, может подниматься в воздух не с разбегу, а вертикально вверх.
Подъемную силу этой машине дает большой пропеллер, вращающийся на вертикальной оси. Когда первый геликоптер испытывали на аэродроме, третий закон движения напомнил о себе. Так как несущий пропеллер вращался справа налево, то в силу третьего закона движения корпус гсликоптсра стал вращаться в противоположную сторону — слева направо. Геликоптер оказался своеобразной летающей каруселью, в которую ни один пассажир не соглашался сесть.
Этот недостаток геликоптера устранили тем, что поставили на нем два несущих пропеллера, вращающихся в разные стороны. Вот тогда неприятное карусельное движение машины сразу прекратилось, потому что ее винты вра'щались в разные стороны, и их вредное действие взаимно уничтожилось, а подъемная сила, направленная вверх, сохранилась. В одновинтовых геликоптерах ставят дополнительный рулевой пропеллер, который противодействует вращению корпуса. Почему движется только паровоз Все плавающие в воде и по воде: рыбы, утки, бобры, угри, лягушки, жуки-плавунцы и прочие водяные существа, а также пароходы, катера и лодки — движутся вперед только потому, что находятся во взаимодействии с водой. Они гребными винтами, веслами, плавниками, хвостами, лапками отталкивают воду назад, а сами в силу ответного действия плывут вперед.
Все летающее: самолеты, вертолеты, птицы, бабочки, комары, летучие мыши, а также аэросани и глиссеры— 104 двьчкутся только потому, что находятся во взаимодействии с воздухом. Они отталкивают воздух назад, а сами в силу ответного действия движутся вперед. Но что отталкивают назад обитатели суши, пользующиеся для передвижения ногами и колесами, остается неясным. Они отталкивают то, что служит для них опорой: паровозы отталкивают рельсы, автомобили и лошади — асфальт шоссейных дорог и мостовых. Рельсы и покрытие шоссейных дорог намертво скреплены с землей, следовательно, все движущееся по земле отталкивает Землю, и земной шар должен поворачиваться в сторону, противоположную движению паровоза или автомобиля. Но масса земного шара составляет многие миллиарды миллиардов тонн. Движение таких ничтожных по сравнению с Землей предметов, как паровозы и автомобили, на скорости вращения нашей планеты не сказывается.
Кроме того, все поезда и автомобили движутся в разные стороны, и, когда один поезд едет направо, какой-то другой в зто же время едет налево. Каждый автомобиль после работы возвращается обратно в гараж — туда, откуда он выехал утром. При встречном движении транспорта его воздействие на Землю взаимно уничтожается. Ларашютист и санки Парашютист выбросился из самолета и падает вниз в затяжном прыжке. Действие в данном случае очевидно— парашютист падает.
Но где же ответное действие? Его совершенно незаметно. И таких примеров можно найти великое множество. Дети, забравшись на снежную горку, скатываются с нее на санках, лыжник прыгает с трамплина. Лавина, сорвавшаяся с горы, дождевые капли, падающие из тучи, — во всех случаях падения ответное действие невидимо, неощутимо. Но это еще не значит, что его не существует. Эту мысль поясняет опыт Ньютона с железным брусочком и магнитом, плававшими в лодочках. Тогда Ньютон убедился, что не магнит притягивает к себе железо и не железо притягивается к магниту, а оба тела взаимодействуют — притягиваются друг к другу. В опыте Ньютона магнит и железо были одинаковы по ~сз весу.
Но представьте себе, что для этого опыта взяли очень большой и тяжелый магнит и крошечный железный брусочек. В таком случае магнит только чуть-чуть подвинулся бы к железу, а железный брусочек поплыл бы к магниту гораздо быстрее. То же самое случилось бы и в том случае, если бы кусок железа был большим, а магнит маленьким: движение легкого предмета было бы заметным и наглядным, а ответное движение тяжелого предмета — неощутимым, Парашютист падает, потому что его притягивает Земля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
