Для уничтожения силы инерции машинисту пришлось прибегнуть к помощи тормоза. Сила торможения и оказала противодействие нежелательной в данном случае силе инерции.

Второй пример. Многим из вас приходилось в морозный зимний вечер кататься на коньках по зеркальной ледяной поверхности многолюдного катка. Сделав несколько энергичных разбегов, вы довольно продолжительное время движетесь вперед без малейших к тому усилий с вашей стороны, скользя в выбранном направлении. Это перемещение по льду, как и в первом случае, совершалось по инерции. Вы продолжали двигаться в течение некоторого времени, несмотря на то, что действие мускульной силы ваших ног, при помощи которой вы сообщили себе начальную скорость, прекратилось.

Если бы поезд не встречал сопротивления со стороны массы воздуха и отсутствовала бы сила трения колес паровоза и вагонов о рельсы, поезд продолжал бы двигаться по инерции вечно, будучи однажды приведен в движение внешней силой, то-есть паром.

В равной степени и ваше скольжение на коньках по льду никогда бы не прекратилось, если бы отсутствовали внешние силы — сопротивление воздуха и трение коньков о лед.

Чтобы сдвинуть с места какой-нибудь предмет, надо приложить к нему достаточной величины внешнюю силу, без действия которой он не может быть выведен из состояния покоя.

Движущиеся по инерции поезд, конькобежец и т. д. также выводятся из состояния покоя внешними силами. Только внешние силы могут вывести тело из состояния покоя или инерции.

Второй закон Ньютона

Допустим, что каким-то образом нам удалось осуществить равномерное и прямолинейное движение, которое нам теперь не трудно представить.

Сообщим тому или иному телу, например движущемуся биллиардному шару, толчок, направленный в ту же сторону, в которую он движется.

Получив толчок, шар будет двигаться быстрее, и это ускорение после каждого нового удара будет непрерывно расти.

Такое движение мы можем назвать равномерно-ускоренным, вследствие того, что при нем скорость шара все время увеличивается на некоторую величину, называемую в механике ускорением. Направление движения всецело будет зависеть от направления полученного шаром удара.

Совершенно очевидно следующее положение: чем с большею силой мы ударим шар, тем большее увеличение получит его скорость, то-есть тем большее он будет иметь ускорение. Второй закон Ньютона как раз все это и предусматривает. Он гласит: «изменение движения какого-нибудь тела прямо пропорционально действующей силе и происходит в направлении ее действия».

Чем больше масса [7] тела, тем и большая сила потребуется, чтобы сообщить этому телу известное ускорение, и, наоборот, с уменьшением массы тела придется затратить соответственно меньшую силу для получения того же самого ускорения. Поясним это на конкретном примере. Вы поднимаете камень весом, скажем, в два килограмма и бросаете его с какой-то скоростью, затратив определенную силу. Чтобы бросить с той же скоростью камень весом в четыре килограмма, вам, естественно, надо будет затратить вдвое большую силу.

Не подлежит никакому сомнению то, что если обоим брошенным камням потребуется сообщить одинаковое ускорение, для чего необходимо будет приложить к ним дополнительные силы, то ко второму, в два раза большему камню вы обязательно приложите и вдвое большую силу.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона имеет следующую формулировку: «всякому действию соответствует противодействие, равное ему по силе и противоположное по направлению». Сокращенно можно прочитать так: «действие равно противодействию».

Действие этого закона покажем на примерах, взятых из окружающей нас повседневной действительности.

Ударяя рукой по какому-нибудь твердому предмету, мы, чувствуем, как этот предмет с точно такой же силой «ударяет» по нашей руке.

Сила удара и сила противодействия со стороны предмета равны между собой и противоположны по направлению.

Всякий лежащий на столе предмет, каким бы малым весом он ни обладал, давит на крышку стола, которая, в свою очередь, с одинаковой силой оказывает обратное давление на этот предмет.

Стол, вместе со всеми находящимися на нем предметами, своей тяжестью действует на пол, также встречая с его стороны возвратное действие, равное и противоположное по направлению.

И, наконец, вся система, то-есть весь дом фундаментом давит на землю, которая оказывает соответствующее противодействие этому давлению.

Таких примеров можно было бы привести великое множество, но и приведенных вполне достаточно, чтобы не только понять, но и почувствовать или, как говорят, физически ощутить всю непреложность истины, выражаемой третьим законом Ньютона.

Всемирное тяготение

Все тела обладают способностью притягивать друг друга, что обусловливается действующей между ними силой притяжения, которая была открыта Ньютоном. Эта сила называется всемирным тяготением.

Действие всемирного тяготения распространяется на всю Вселенную, на все существующие в ней миры. Ее мы испытываем на нашей планете беспрерывно, в каждый данный момент времени.

Сколько бы усилий мы ни прилагали, чтобы оттолкнуться от земли и взлететь вверх, нам это не удается. Сила тяготения вызывает наше неизбежное падение на землю.

Благодаря силе тяготения все тела имеют вес, величина которого зависит от их массы и от места расположения их на земной поверхности [8].

Чем больше масса тела, тем больше и его вес, тем с большей силой это тело притягивается землею, тяготеет к ней. И, наоборот, чем меньшей массой обладает тело, тем с меньшей силой оно тяготеет к земле, имея соответственно меньший вес.

Всемирное тяготение, наблюдаемое в условиях нашей планеты, когда все тела подвергаются действию силы притяжения, направленной к центру земли, называется еще поэтому земным тяготением или земным притяжением.

Находясь на земле, мы можем наблюдать непосредственное действие силы тяготения земли к луне, силы, вызывающей в определенные часы перемещение огромных масс воды, например, морские приливы и отливы происходят в результате притяжения земли луною.

По закону всемирного тяготения земля и ее спутник — луна, вместе с другими планетами нашей солнечной системы, притягиваются центральным светилом — солнцем и совершают вокруг него вращательное движение по своим орбитам [9].

В свою очередь, солнце, как и все другие небесные светила, по закону тяготения притягивается землею.

Солнце со всеми входящими в его систему планетами, подчиняясь закону тяготения, также перемещается в пространстве по своему пути.

ПРОЕКТ ЖЮЛЬ ВЕРНА

Просто и занимательно изложенный проект полета на луну внутри пушечного ядра был описан в свое время знаменитым французским писателем Жюль Верном в двух его бессмертных научно-фантастических романах: «От земли до луны» и «Вокруг луны».

Согласно законам механики, для того чтобы какое-нибудь тело навсегда покинуло землю, став, подобно луне, ее спутником, надо этому телу сообщить начальную скорость, равную 8 километрам в секунду.

Этот новый спутник земли совершал бы полный оборот