Ивановский М.П. - Законы движения (1107608), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Но притяжение взаимно: Земля притягивает к себе парашютиста, а парашютист притягивает к себе Землю. Парашютист падает на Землю, а Земля «падает» на парашютиста. Но масса парашютиста по сравнению с массой Земли ничтожна, и потому его движение быстро, а масса Земли огромна, и ее ответное и встречное движснис совершенно неуловимо. Все это целиком и полностью относится и к санкам, скатывающимся с горки. Движение санок — тонге падение, но только происходящее по наклонному пути.
Вот если бы возле Земли проходило какое-нибудь крупное небесное тело, то последствия их взаимного тяготения стали бы заметны. Это наблюдается в действительности. Иногда большие планеты солнечной системы— Юпитер и Сатурн — располагаются в пространстве так, что сила их тяготения заставляет Землю чуть-чуть удаляться от Солнца, тогда длительность вашего года, то есть время обращения Земли вокруг Солнца, увеличивается на несколько минут. Потом большие планеты уходят дальше по своим орбитам, и наш год снова укорачивается.
Так, например, 1946 год был короче 1945 года приблизительно на десять минут, а 1945 год был короче !944 года минут иа одиннадцать. Такое изменение длины года нашей Земли, зависящее от положения других планет солнечной системы, обнаруживает, как действует третий закон движения далеко за пределами Земли — в безграничном мировом пространстве. Спутник Земли, Луна, удерживается на своей орбите благодаря притяжению Земли, но и сама притягивает Землю, вызывая на поверхности морей приливную волну и слегка изменяя движение Земли около Солнца. Действие и противодействие Здания, мосты, мебель в комнатах, плоды на ветках, деревья, провода на столбах, корабли в море, тучи на небе, самолеты и воздушные шары за облаками — словом, все, что лежит, стоит, висит, плавает, летает,— не проваливается под землю, не тонет, не падает, не скатывается вниз только потому, что находится во взаимодействии с каким- либо другим предметом.
Эти предметы, все равно будь то земля, подставка, подвеска, вода или воздух, являются опорой, и сила тяжести, влекущая все предметы по направлению к центру Земли, встречает со стороны опоры ответное действие. Это ответное действие мешает силе тяжести приводить предметы в движение, противодействует ей — ее уравновешивает, как одна чашка весов, мешая другой чашкс опуститься, уравновешивает ес. Точно в таком же положении находится корабль, стоящий на якоре и остающийся на месте даже в том случае, когда ветер и течение стремятся его увлечь.
Возникающие при этом силы называются силами реакции. Они уравновешивают действующую на тело силу и помогают ему оставаться в покое. При постройке моста необходимо предварительно рассчитать, в какой мере мостовые устои способны оказать противодействие той нагрузке, которая на них навалится: смогут ли они ее выдержать, достаточен лн у опор запас противодействия, или, как говорят строители, запас прочности. И строители сооружают устои моста такими, чтобы онн могли оказать противодействие любой нагрузке, какая только может проявиться на мосту. Они считают, будто устои давят на мост снизу.
Действие всегда равно противодействию — они равносильны, равноправны, и потому строители вправе считать так, как им удобнее. Точно так же поступают инженеры, проектпрующис фундаменты зданий. Они знают, что обыкновенный грунт способен оказывать противодействие тяжести здания с силой примерно в два — три килограмма на каждый квадратный сантиметр фундамента. При этом условии действие, то есть тяжесть всего здания, и противодействие, сопротивление грунта, сжимают фундамент сверху и снизу. На фундамент действуют две одинаковые, но направленные в противоположные стороны силы. Такие силы урав- щт новешиваются и не могут сдвинуть фундамент с места, ио сдавливают его, и, если запаса прочности этого фундамен- та не хватит, он разрушится, а здание обвалится. Разрушители жашии Ньютон был первым ученым, установившим причину врашательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.
Еше задолго до Ньютона ученые выяснили, что для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее и быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревкуг Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. Веревку рвет центробежная сила, отвечали ученые до Ньютона.
Это правильно. А что это такое, откуда взялась эта сплар Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают. Движение по инерции всегда прямолинейно.
И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной. Приложена она к камню. Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее врашается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки.
Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть — рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко. 103 Пожалуй, самое древнее оружие человека — праща. ' -~ лкз Камнем из этой пращи, по библейскому преданию, пастух Давид убил великана Голиафа. Л действует праща точно так же, как и веревка с камнем.
Только в ней предварительно раскрученный камень просто отпускается в нужное . 4~;-'-= время. На стадионах вы часто видите спортсменов — метателей диска или молота. Лискобач. И здесь знакомая картина. Спортсмен кружится все быстрее и быстрее, держа в руках диск, и наконец выпускает его из рук. Диск прн этом летит на шестьдесят — семьдесят метров. Ясно, что при очень больших скоростях во вращающихся телах развиваются и очень большие силы. Эти силы увеличиваются по мере удаления от оси вращения.
Если вращающееся тело хорошо центрировано — ось вращения точно совпадает с осью симметрии тела, — это еще не так страшно. Возникающие силы будут уравновешены. Но в результате плохой центровки могут быть самые неприятные последствия. В этом случае на вал вращающейся машины все время будет действовать неуравновешенная сила, способная при больших скоростях даже сломать этот вал. Скорость вращения роторов паровых турбин достигает тридцати тысяч оборотов в минуту. Во время пробных испытаний на заводе работающую турбину выслушивают примерно так же, как врач выслушивает сердце больного человека. Если ротор турбины плохо центрирован, это сразу станет заметно — к ровному пению быстро вращающегося ротора присоединится тревожные стуки и шумы, предвещающие неминуемую аварию.
Турбину останавливают, ротор исследуют и добиваются того, чтобы вращение его стало совершенно плавным. Уравновешивание центробежных сил составляет пред- мет постоянных забот инженеров и конструкторов. Эти силы — самые опасные враги машин, они обычно действуют разрушительно. Замечательный советский ученый-кораблестроитель— академик Алексей Николаевич Крылов, читая лекции студентам, приводил пример такого разрушительного действия.
В 1890 году один парокод, имевший на борту свыше тысячи пассажиров, направлялся из Англии в Америку. На этом пароходе были установлены две машины по девяти тысяч лошадиных сил каждая. Инженеры, строившие эти машины, по-видимому, были недостаточно опытны или недостаточно сведущи и пренебрегли третьим законом Ньютона. В открытом море, когда двигатель работал на полную мощность, одна машина буквально разлетелась на куски, разорванная возникающими при вращении силами. Осколки повредили другую машину и пробили днище. Машинное отделение залило водой. Океанский пароход превратился в поплавок, беспомощно покачивавшийся на волнах.
Его взял на буксир другой пароход, который доставил жертву центробежных сил в ближайший порт. ПОЧЕМУ ЛЕПИ РАКЕРА1 Глава седьмая о детскнх игрушках к каракатицах, о реактивных дви- гателях н ракетах, Тележка Ньюпзома та ххах рассказывают современники Ньютона, он изготовил небольшую и легонькую тележку. На тележке ученый укрепил стоечку для пробирки и под ней маленькую чашечку.
В пробирку Ньютон налил воды, а в чашечку— спирт. Отверстие пробирки он заткнул пробкой и вставил пробирку в наклонном положении в стойку. Затем положил в спирт кусок ваты и зажег. Через минуту или две вода в пробирке закипела. Давление появившегося пара вышибло пробку прочь.
Она вылетела вместе со струей пара, и в тот же момент тележка покатилась в противоположную сторону, хотя ни во что она не упиралась и ничто ее как будто не толкало. Противники Ньютона говорили, что тележка покатилась потому, что вырвавшаяся из пробки струя пара и вылетевшая пробка упирались в воздух.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
