Инерция правило

Закон инерции.

Закон инерции.

Комментарий теории:#1 dreamer » 12 май 2012, 12:36

Первый закон Ньютона-его еще называют закон инерции-гласит:»Всякое тело пребывает в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения до тех пор,пока действующие на него силы не изменят это состояние». Однако эта формулировка говорит об отношениях и условиях,которые в природе нигде и никогда не реализуются.

Во Вселенной нет замкнутых изолированных систем;всё,что существует одновременно,находится в постоянном взаимодействии.Это взаимодействие обусловлено вездесущностью,неустранимостью,неистощимостью сил всемирного тяготения.По основополагающей причине единства мира,когда мы говорим о покое,как о состоянии тела,мы делаем оговорку,вводя слово «относительный «. Мы понимаем,что ничто в Природе не находится в состоянии покоя,что всегда есть тело,относительно которого данное тело,которое мы хотим назвать покоящимся,на самом деле движется.

Такой же абстракцией,не имеющей отражения в действительности,является прямолинейное равномерное движение.По причине всеприсутствия неустранимых сил тяготения никакое естественное движение тел не может быть прямолинейным и равномерным. Прямолинейное равномерное движение,как и понятие о нем,-целиком изобретение человека.Только прилагая силу и создавая специальные условия,только в результате деятельности человека можно ОРГАНИЗОВАТЬ И ПОДДЕРЖИВАТЬ определенное время прямолинейное равномерное движение какого-либо тела. В Природе оно не встречается ,да и быть не может по указанным выше причинам.

Движение тел происходит под действием силы,так как материя по своей природе инертна и сама,без приложения к ней силы,начать движение не может. По этой же причине-инертности,неспособности начать движение,тело после прекращения действия силы,приведшей его в движение,не может само прекратить это движение,остановиться.Такое движение и является движением по инерции.Тут мы должны сделать оговорку,что движение по инерции возникает как следствие прекращения действия КОНТАКТНОЙ силы,приведшей тело в движение. Потому что НЕКОНТАКТНАЯ сила всемирного тяготения никогда не прекращает своего действия на движущееся тело,поэтому тело и движется под действием силы тяготения с ускорением,пока какая-либо преграда не прекратит это движение(но не действие неконтактной силы тяготения !).

Является ли движение тела после прекращения действия контактной силы,приведшей тело в движение,прямолинейным и равномерным ? Мы установили,что не является,потому что тело ВСЕГДА находится под воздействием других сил,которые и не позволяют этому движению приобрести характеристику прямолинейного и равномерного.

Что же происходит с этим движением ? Мы говорим:происходит деградация этого движения,то есть уменьшение его скорости вплоть до полного ее погашения,так как нет больше приложения силы в том же направлении,но всегда есть силы,воздействующие на движущееся по инерции тело в других направлениях.

Мы полагаем,что формулировка первого закона Ньютона была бы безупречной в следующей редакции:»Всякое тело пребывало бы в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения,ЕСЛИ БЫ действующие на него силы не изменяли этого состояния».Тут мы применяем сослагательное наклонение,и в таком случае это уже не закон,а предположение.

С нашей точки зрения закон инерции выглядит следующим образом:»Тело не может само,без приложения силы извне начать движение;после прекращения действия контактной силы,приведшей его в движение,тело не может само ни прекратить это движение,ни изменить характеристики этого движения-направление и скорость.

www.newtheory.ru

Инерция правило

Динамика – это раздел механики, в котором изучают движение тел под действием приложенных к ним сил.

В биомеханике также рассматривают взаимодействие между телом человека и внешним окружением, между звеньями тела, между двумя людьми (например, в единоборствах). В результате возникают силы, которые и являются количественной мерой этих взаимодействий.

При изучении величин, которые характеризуются не только величиной, но и направлением (например, скорость, ускорение, сила и т. п.) применяют их векторное изображение.

Вектор – направленный прямолинейный отрезок (стрелка) рис. 1.

Два вектора считаются равными лишь в том случае, если у них одинаковы и длины и направления (то есть они параллельны и ориентированы в одну сторону). С изменением ориентации меняется знак вектора ( на рис.1 b = а; с = — а).

Правила векторной алгебры отражают физические свойства векторных величин. Так в соответствии с тем, что равнодействующая двух сил находится по правилу параллелограмма, суммой двух векторов (a и b), определяется новый вектор (с = а + b), изображаемый диагональю параллелограмма, стороны которого – векторы-слагаемые, рис. 2.

Вычитание определяется как действие, обратное сложению. Кроме вектора в биомеханике используется ещё и термин, носящий название «скаляр» (скалярные величины).

Скаляр – величина, каждое значение которой ( в отличие от вектора) может быть выражено одним числом, вследствие чего совокупность значений можно изобразить на линейной шкале (скале – отсюда и название). Скалярными величинами являются: длина, площадь, температура и т. д.

Скалярным произведением (а۰b) двух векторов (а и b) называется число (скаляр), равное произведению длин этих векторов, на косинус угла, образованных их направлениями, то есть |а| ۰ |b| ۰ cos φ, см. рис. 3.

Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линия действия силы. Сила полностью определена, если заданы её величина, направление и точка приложения. Если на элементы биомеханической системы тела человека действует несколько сил (F1, F2, . Fn), то их можно заменить одной силой, равной их векторной сумме: FR = Σ Fi. Такая сила называется равнодействующей.

Например, на прыгуна в длину действует сила тяжести (mg) и сила сопротивления воздуха (Fс), рис. 4. Ускорение (отрицательное) создаёт их равнодействующая сила (Fр).

Движения биомеханической системы тела человека подчиняются механике Ньютона. Следовательно, три основных закона этой механики определяют характер движения, так как несмотря на биологическую природу энергообеспечения движения, тело является механической системой и подчиняется всем закономерностям, которые связаны с движением материальных объектов на Земле.

Первый закон Ньютона (закон инерции). Любое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние.

Прямолинейное равномерное движение материального тела называется инерциональным (или движением по инерции). Инерция – это свойство материального тела оказывать сопротивление изменению скорости его движения (как по величине, так и по направлению). Инертность – неотъемлемое свойство материи. Такое сопротивление возможно только потому, что тела обладают определённой массой, которую считают количественной мерой инертности.

Масса – количественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).

Первый закон Ньютона – достаточно идеализированное представление о движении, поскольку тело может двигаться прямолинейно и равномерно только в отсутствии любых сил. В реальности на двигающееся тело всегда оказывают влияние различные силы (силы сопротивления воздуха, силы трения и др.), чьё воздействие приводит к тому, что движущееся тело в конце концов останавливается. Это не означает, что первый закон Ньютона неверен: просто движение, если действие сил не исключить, приводит к изменению состояния тела и, в частности, к его переходу в состояние покоя.

Векторная величина, равная произведению массы тела на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению по величине или направлению данного тела под воздействием внешних сил, называется силой инерции: Fи = — m•aс.

Изменение скорости тела обусловлено воздействием на него других тел. Воздействие тем интенсивнее, чем больше созданное им ускорение. С другой стороны, у тела с большей массой ускорение меньше (то есть, его скорость изменить труднее). Поэтому измерять воздействие на тело со стороны всех других тел принято произведением массы тела на сообщённое ему ускорение. Эту меру воздействия называют силой.

Силой, действующей на тело со стороны других тел, называется векторная величина, равная произведению массы тела на его ускорение.

Единица измерения в СИ называется «ньютон» — Н.

Если формулу F = m • a преобразовать:

,

то получим второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на него силе, обратно пропорционально массе тела и по направлению совпадает с направлением действия силы

Соотношение между равнодействующей всех внешних сил и ускорением, которое она сообщает ему, можно преобразовать к виду, который оказывается полезным при решении многих задач в биомеханике:

Выражение в левой части уравнения называется импульсом силы, в правой части уравнения – называется импульсом тела.

Импульсом тела или количеством движения (Р) называется произведение массы (m) на скорость движения тела (V):

, Размерность в СИ – кг•м/с

Импульсом силы называется произведение значения силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело.

На основе приведённых определений можно представить в следующей словесной формулировке: изменение количества движения материального тела равно импульсу силы:

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми материальные тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по прямой, проходящей через эти тела.

Этот закон показывает, что взаимодействие – это действие одного тела на второе и равное ему действие второго тела на первое. Следовательно, источником силы для первого тела является второе, и поскольку силы действия и противодействия приложены к разным телам, их нельзя складывать, а действующие силы – заменять равнодействующей.

Человек, совершая двигательные действия, участвует в сложном движении, которое состоит из более простых – поступательного и вращательного. Для каждого из них существуют отличающиеся друг от друга характеристики.

opace.ru

ПроСопромат.ру

Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания

Архив рубрики: Что такое инерция

Как же они соотносятся, эти две массы, какая из них все-таки больше? Теперь сообразить нетрудно.

Пусть больше тяжелая масса. Тогда она «переспо­рила» бы соседку и тяжелые тела лучше «слушались» бы силу, чем «упрямились»,— падали бы быстрее лег­ких. Падающий жернов обогнал бы падающую песчин­ку. Но с первых страниц этой книжки мы отлично по­мним, что это не так.

Пусть больше инертная масса. Тогда, наоборот, лег­кие тела падали бы быстрее тяжелых. Песчинка обогна­ла бы жернов. Однако и этого не наблюдается в при­роде. Гонка падающих тел не имеет победителя.

Единственно возможный вывод: массы-соседки не могут друг друга «переспорить», а потому тяжелая масса равна инертной. Всегда равна, в любых условиях.

Чтобы до конца соблюсти точность, надо сказать, что во всяком случае обе массы пропорциональны: во сколько раз возрастает одна, во столько увеличивается и другая, а при соответствующем выборе единиц изме­рения пропорциональность становится равенством. И в результате падающие тела падают так, как увидел Галилей: с постоянным ускорением, не зависящим от массы.

Вот она, как будто, причина чуда, которую мы так долго искали! Равенство тяжелой и инертной масс!

Можно поставить множество тонких опытов для про­верки этого заключения. Тут не только свободное па­дение тел. Всевозможные маятники, балансы, крутиль­ные весы, вариометры позволяют скрупулезнейшим образом экспериментально измерить обе массы. В на­чале нашего века многочисленные опыты такого рода исполнил венгерский физик Роланд Этвеш.

В тончайшем приборе, который изобрел Этвеш, и в других, более поздних, равенство тяжелой и инертной масс было под­тверждено вплоть до одиннадцатого знака после запя­той. Даже в стомиллионных долях процента оно оказа­лось безупречным! Вне всякой зависимости от химиче­ского состава, плотности, состояния тел.

Именно поэтому жернов и пушинка падают в пустоте одинаково быстро. Именно поэтому они в падении ни­чего не весят.

Хочется свободно вздохнуть и сделать перерыв в бег­стве от нашего удивления. С тем, однако, чтобы после перерыва выставить еще одно «почему»: почему же тя­желая масса равна инертной?

В самом деле, почему? Что это за странное равен­ство?

Тут ньютоновская механика молчит. Ответа не знает.

Ответ лежит за ее пределами, куда мы в свое время заглянем. И в конце концов окажется, что существует совсем иной, гораздо более простой (с точки зрения «устройства природы», хоть и гораздо более сложный для понимания) способ объяснения загадки падения. Способ, обходящийся без разговоров о делении массы на тяжелую и инертную, даже без истолкования веса как дальнодействующей, мгновенно проникающей «че­рез пустоту» силы тяготения.

Поскольку сразу постичь все это невозможно, при­миритесь с постепенностью познания. Еще долго мы не покинем ньютоновских владений, где нас ждет немало поучительного и многозначительного.

Сила побеждает

В басне о раке, лебеде и щуке «воз и ныне там». Он неподвижен, потому что к нему приложены силы, урав­новешивающие друг друга. У нас — иное. Отличие не только в том, что отсутствует «рак», это не так уж важ­но. Наш «воз» не неподвижен, несмотря на старания «лебедя» (инерции), он падает вниз — туда, куда его тянет «щука» (сила тяготения).

Значит ли это, что тяжелая масса больше инертной?

Нет. Инерция — не сила (хоть и существуют так на­зываемые силы инерции — о них будет сказано немного позже). Сравнивать инерцию с лебедем, строго говоря, нельзя, ибо настоящий лебедь, который «рвется в обла­ка», прикладывает к настоящему возу именно силу — то, что изменяет скорость воза, придает ему ускорение. Инерция же — это пассивное «непослушание» силе.

Дабы не запутаться в словах, применим математи­ческие символы. С их помощью все сказанное записы­вается коротко и наглядно во втором законе механики:

ускорение тела (а) прямо пропорционально приложен­ной силе (F) и обратно пропорционально инерции, то есть инертной массе тела (m_i). Вот формула:

Из нее, в частности, следует, что лишь в предельном случае — при бесконечно большой инертной массе — ускорение равно нулю. А когда инертная масса хоть и велика, но конечна, то даже под ничтожным напором тело пусть очень медленно, но разгоняется. Сила побеж­дает любую инерцию.

Активное начало держит верх над пассивностью. И поэтому все, что имеет массу, должно падать.

Внимание! Мы, кажется, близки к ньютоновской (классической) разгадке одного из чудес падения.

В сосульках и пылинках, песчинках и жерновах не­прерывно «спорят» две массы: тяжелая и инертная. И хоть самому факту падения этот спор не мешает (си­ла тяготения всегда побеждает и сдвигает тело с места), но именно тяжелая и инертная массы определяют исход гонки падающих тел.

Лебедь и щука

Не будем спешить. Позволим себе воспоминания и повторения.

Отыскана мера для измерения инерции — количество вещества, масса. Количество вещества, значит, замед­ляет разгон и торможение тела. Но обратите внимание: то же самое количество вещества, та же самая масса, весит. Будучи неподвижной и находясь вблизи Земли, давит на опору. А когда опору убирают, начинает па­дать.

Вот только сейчас, после подготовки, содержащейся на предыдущих страницах, я рискну наконец назвать вес «по-школьному» — силой тяготения. Так, как вслед за Кеплером учил Ньютон.

А в связи с этим пришла пора разъяснить, что имен­но Ньютон понимал под термином сила.

В физике сила есть всегда результат взаимодейст­вия тел, их влияние друг на друга, то, что нарушает по­кой или равномерное прямолинейное движение взаимодействующих тел, сообщает им ускорение.

Сила тяготе­ния— влияние Земли на камень. Таинственное влияние, которое Ньютон назвал дальнодействием, потому что оно происходит без контакта, «через пустоту». Даже если камня вблизи Земли нет, там есть нечто, что по­действовало бы на камень, будь он там. Это нечто, по­средством которого Земля «через пустоту» влияет на камень, именуют гравитационным полем или полем тя­готения.

По какому закону дальнодействующая сила тяготе­ния действует на тело — об этом пойдет речь в следую­щей главе. А сейчас отметим лишь то, что эта сила приложена к веществу тела, к его массе. Именно за массу «хватает» Земля «через пустоту» камень или копье и заставляет их падать, тянет к себе, ускоряет.

Еще раз. Действуя на сосульку, сорвавшуюся с кар­низа, земное притяжение ее разгоняет. Массе присуще ускорение в поле тяжести. Но, кроме того, она же, эта же самая масса, благодаря своей инерционности, про­тивится ускорению, замедляет разгон сосульки. Вот вам замечательное противоречие, заложенное не в человече­ских рассуждениях, а в самой сути природы! Прочув­ствуйте его хорошенько.

Можно условиться в следующем (физики так и де­лают): в одном и том же теле уживаются две разные массы, наделенные противоположными свойствами. Та, что «слушается» силу тяготения, ускоряется к Земле, называется тяжелой массой. Или гравитационной. А та, что «не желает» поддаваться силе, «старается» сохра­нить покой или равномерное прямолинейное движение, уменьшает поэтому разгон,— инертной, инерционной.

Сосулька падает — и в ней непрерывно конкурируют противоположные стремления: ускоряться и не уско­ряться. В одном возу из старой крыловской басни спря­тались невидимый лебедь и невидимая щука — вот, если хотите, сравнение (не очень верное, правда,—это скоро выяснится)

Во всяком случае, теперь ясно, что делать дальше. Надо разгадать «спор» двух масс. Тогда, надо надеять­ся, будет понятней и само явление падения сосульки.

Что нужно домашним хозяйкам

Инерцию покупают не часто. Редко приобретают в чистом виде и вес — это делают, например, спортсме­ны-тяжелоатлеты, когда обзаводятся гирями, гантелями и штангами. Толпы людей, снующих ежедневно по ма­газинам, не интересуются ни весом, ни инерцией. Ну за­чем вам, скажем, инерционность яблока? Чтобы швыр­нуть его и разбить чье-то окно? Никчемное занятие!

Домашние хозяйки, как и охотники, страдающие от тяжести дроби, с удовольствием лишили бы веса свои сумки, набитые снедью. В булках и колбасах, пачках сахара и пакетах крупы нас интересует не тяжесть, а ко­личество вещества. Ибо десятком невесомых сосисок можно отлично позавтракать в кабине космического ко­рабля.

Количество вещества в физике называют массой. Лучше сказать: чем больше в теле вещества, тем боль­ше его масса.

И по тысячелетнему опыту тружеников прилавка, подтвержденному физиками, массу можно измерять по «бесплатному приложению» — весу. Потому-то во всех продуктовых магазинах стоят весы. Причем тут, как и при взвешивании инерционности, прямая пропорциональ­ность: во сколько раз больше масса тела, во столько раз больше и его вес (разумеется, опять-таки при рав­ных условиях взвешивания). Тело тем больше давит на опору, чем больше в нем вещества, чем больше его масса.

Но, в отличие от веса, масса не «прогульщица». Она всегда при теле: и на Земле, и в космосе, при любом движении. В том числе и во время свободного падения, когда тело невесомо.

Так же, как инерция.

Отсюда вывод: именно количество вещества, массу, можно принять на вакантную должность меры инерции. И в единицах массы измерять инерционную способ­ность тел.

Что нужно охотнику

В магазин приходит охотник и просит отвесить ему пять килограммов дроби. Какое физическое свойство он покупает? Инерцию. Инерционный полет выстреленных дробинок — вот что ему требуется. Ведь благодаря инерции, стремлению сохранить равномерное прямоли­нейное движение летящие дробинки погубят утку, кото­рая на них неосторожно наткнется.

Заметьте: охотнику совсем не нужен вес дробинок. Охотник рад купить невесомую, но достаточно инер­ционную дробь — легче было бы шагать по лесу. Если бы можно было охотиться в далеком космосе (на каких- нибудь живых комет, придуманных фантастами), перед выходом на охоту космонавты запасались бы именно не­весомыми дробинками или пулями.

Но дробь продается на вес. Ибо вот непреложное правило: если уж тело имеет тяжесть, то в одинаковых условиях взвешивания она тем больше, чем больше инерционность, присущая телу.

Здесь прямая пропор­циональность. Давным-давно об этом знают и охотники, и артиллеристы, и продавцы в охотничьих магазинах. И, конечно, физики.

Поэтому исход боя наших невесомых боксеров был предрешен заранее: тяжеловес на Земле инерционнее легковеса и остается таким же в ванне невесомости. На случай, если вам придется судить боксерские встречи в межпланетных полетах, запомните: весовые категории спортсменов следует сохранить, но лучше переимено­вать их в категории инерционности. Да и на Земле их вернее называть именно так.

Все сказанное, однако, не значит, что единицами веса можно измерять инерцию. Килограммы веса не годятся на эту должность по той же старой причине: они «прогульщики». Пока дробинки в магазине или в охотничьем патронташе — они весят, а после выстре­ла — невесомы.

Как же быть? Кого взять на вакантную должность?

Разбор поединка

Произошло доказательство того, что вес боксеру со­всем не обязателен. Бывший тяжеловес победил, сбро­сив все свои килограммы! Почему же? Может быть, у победителя лучше развиты мышцы?

Это нетрудно проверить.

После боя, отходив обессилевшего легковеса (а луч­ше, разумеется, до боя, чтобы оба спортсмена были свежими), вы даете им по эспандеру — пусть посорев­нуются в растягивании тугой резины. И выясняется, что оба они могут растянуть эспандер одинаковое число раз. Значит, мышцы у них развиты одинаково.

Ради строгости допустим, что, кроме того, вы про­верили быстроту их спортивной реакции, стратегические навыки, тактические приемы, опыт, даже, если хотите, умственные способности. Во избежание придирок, ого­воримся еще одним невероятным условием: наши бок­серы дрались в рыцарских латах и поэтому с одинако­вой болезненностью переносили удары равной силы (дабы не давать легковесу преимущества, известного по стихотворной строке из «Василия Теркина»: «Хорошо, что легок телом, отлетел, а то б конец. »).

Так, буквально все качества боксеров, кроме веса, оказались как будто одинаковыми. А во время боя рав­ным — нулевым — был и вес.

В чем же, в конце концов, было преимущество быв­шего тяжеловеса?

Его преимущество — в инерции, в том самом свой­стве сохранять покой или прямолинейное равномерное движение, которое положено Ньютоном в основу механики. Инерция ведь у разных тел разная.

Больше инер­ция — значит, тело медленнее реагирует на толчок или напор, а если уж движется, то крепко держит скорость и быстрее рушит преграды.

Об этом и свидетельствовала картина боксерского боя. Бывший тяжеловес посылал удары, от которых бывший легковес вертелся, кувыркался и отскакивал. Наоборот, от весьма сильных наскоков бывшего легко­веса противник только слегка покачивался.

После боя нельзя было сказать традиционное «победил сильней­ший» (оба одинаково сильны). В невесомости не годи­лись и слова «победил тяжелейший». Надо было объявить: «Победил инерционнейший».

Разумеется, печальный исход поединка можно было предотвратить, если бы вы не ограничились лишением боксеров веса, а еще и заранее учли инерцию каждого из них. Можно было измерить инерцию до боя?

Можно.

А как? Как вообще измерить инерцию?

Поставлен вопрос, который имеет в физике исклю­чительную важность. Перед ответом — еще одно заме­чание. Оно хоть и не ново для внимательных читателей, но должно их немножко запутать, сбить с толку и вместе с тем дать верное направление мысли. Вот какое заме­чание.

Инерция действует всюду, в любых условиях, в любых состояниях. Она неотделима от тела — будь то сосуль­ка, дождевая капля или целая планета. Она — не то, что вес, который может быть, а может и не быть. По­тому что невесомое тело тоже обладает инерцией — не­даром мы уничтожали Землю вместе с ее тяготением, когда швыряли в космос копье, полетевшее затем по инерции, или устраивали поединок невесомых боксеров, в котором победил инерционнейший.

Это замечание и должно вас запутать. И вот по­чему.

В кажущемся противоречии с тем, что сейчас было сказано, инерцию тела проще всего определить с по­мощью взвешивания.

Зачем боксеру вес?

Какой-нибудь рекордсмен-сверхтяжеловес, позабыв­ший чудесные школьные годы, наверное, обидится на этот вопрос. Он убежден, что вес ему совершенно не­обходим— чтобы тяжелыми были кулаки, весомыми удары. Предложите этому боксеру лишиться веса, и он, я думаю, пошлет вас в нокдаун.

Все же проявите такт и постарайтесь зазвать в ванну невесомости даже не одного спортсмена, а двух, да еще разных весовых категорий. Если вам это удастся, сделайте эксперимент — упросите боксеров, ради интересов научной по­пуляризации, провести небольшой показательный бой. Достаточно одного раунда.

И вот в ванне невесомости дерутся два боксера, тя­желовес и легковес. Лучше сказать, бывший тяжеловес и бывший легковес. Теперь они оба «ничегоневесы», ибо вес каждого равен нулю. Казалось бы, весовые кате­гории спортсменов выравнены, шансы на победу одина­ковые. Но присмотримся к бою.

Довольно быстро боксеры освоились с необычной обстановкой. Им уже не мешает отсутствие верха и низа, невозможность опираться на ноги. Опытные спортс­мены применились к невесомости и азартно дерутся. Бывший легковес подвижен и быстр. Так и сыплет свин­гами по неповоротливому и спокойному бывшему тяже­ловесу. Тот не спешит. Удары его неторопливы. Но ка­кой эффект от каждого! Боковой крюк — и легковес (бывший) завертелся, как волчок. Могучий аперкот — и бывший легковес мчится к потолку, отскакивает от него мячиком. Бывший тяжеловес, несмотря на свою невесомость, буквально давит бывшего легковеса. И за его явным преимуществом вы, не дождавшись конца раунда, прекращаете бой. Хватит. Бокс —не уличная драка. Даже во имя науки не следует допускать избие­ния людей.

Ванна невесомости

Теперь вы можете без всяких хлопот исполнить ста­рый замысел Уэллса — избавить человека от веса. Если под руками нет космической ракеты и корабля-спутника, надо попросить человека подпрыгнуть, только и всего.

Так, правда, он освободится от тяжести ненадолго.

Лучше посадить его в самолет и попросить пилота, чтобы тот забрался повыше, разогнался вверх и резко снизил тягу двигателей — чтобы она преодолевала толь­ко сопротивление воздуха. В этом режиме самолет по­летит по «баллистической кривой» — сначала поднимется с замедлением, а потом будет ускоренно опускаться. Движение самолета будет таким, как если бы у Земли отсутствовала атмосфера. Произойдет полная имитация свободного падения в безвоздушной среде.

Если самолет высотный и достаточно быстроходный, а летчик опытный, каждый баллистический прыжок продлится довольно долго — минуту, а то и больше.

Именно таким способом проходят тренировку космо­навты, чтобы подготовиться к многодневной невесомости космического полета. В самолетах устраивают «ванны невесомости» — просторные кабины, где удобно парить в воздухе, кувыркаться, отталкиваясь от мягких стенок, в критических случаях хвататься за поручни — и все это без риска с непривычки натворить бед на каком-нибудь пульте.

Ванну эту я сейчас использую, с вашего разрешения, не по прямому назначению: пусть она побудет боксер­ским рингом.

Опровергаем фантастов

Не стоит в сотый раз журить за ошибку Жюля Вер­на, который в романе «Из пушки на Луну» уверял, что невесомость в снаряде наступит где-то в середине пути между Землей и Луной (когда-де уравновесятся притя­жения Земли и Луны). Теперь вину приписывают ученому-консультанту знаменитого фантаста: консультант-то обязан был знать, что на самом деле невесомость должна была наступить тотчас по вылете снаряда из жерла пушки.

Но, видимо, по этому примеру, а также и по соб­ственной инициативе писатели-фантасты сочинили за­тем массу небылиц про невесомость. Например, «падая на чужую планету, звездолетчики всем своим сущест­вом чувствовали ее могучее тяготение». Или «двигатели умолкли, ракета удалялась от Земли, и постепенно все вещи становились легче». Объясните сами, почему это неверно.

Даже теперь, в разгар космической эры, про невесо­мость то и дело говорят опрометчивые вещи. Многие ваши друзья, читатель, считают, что наши космонавты были невесомы потому, что оказались далеко от Земли. Ручаюсь, что по крайней мере человек шесть из десяти думают в таком роде (сам проверял!). В действительно­сти и космонавты в своих кораблях-спутниках падали.

Ракета-носитель настолько сильно разогнала ко­рабль-спутник, что когда он был отпущен ракетой и пе­решел в свободное падение, то, сворачиваемый к Зем­ле тяготением, не успевал упасть на нее. Движение ко­рабля по инерции, направленное всегда вперед вдоль касательной к криволинейной орбите, было очень быст­рым — около восьми километров в секунду. Вот и кру­жился корабль вокруг планеты, совершая виток за вит­ком. Падал и не мог упасть!

Алексей Леонов, который выбрался из корабля в космос, тоже падал и не мог упасть. В космосе он даже не отстал от корабля и не опередил его по той же самой причине, по которой маленькая сосулька не отстала в падении от большой и не опередила ее.

Будь скорость космического корабля больше один­надцати километров в секунду, он, падая, улетел бы прочь от Земли. При шестнадцати километрах в се­кунду ушел бы даже из Солнечной системы!

Гагарин или Брумель?

Перекидка планеты вовсе не обязательна. И не тро­гая ее, можно прийти к тем же заключениям.

Вы стоите на стадионе и бросаете вверх все то же копье, если оно вам еще не надоело. Во время взмаха оно ускоряется, а вылетев из рук, участвует сразу в двух движениях: равномерном, направленном вверх (точно таком же, как если бы не было Земли), и ускоренном, направленном вниз — отвесном падении. Тут тяготение включается не с запозданием (что мы делали раньше из соображений наглядности), а сразу после разгона. Результат же прежний: едва копье вырвалось из ваших рук, оно потеряло вес. Если, конечно, прене­бречь сопротивлением воздуха.

Можно закинуть копье не вверх, а куда-нибудь вбок, под углом к вертикали — опять после толчка будет сло­жение прямолинейного равномерного движения по инер­ции с отвесным падением. Значит, исчезнет тяжесть. Только на этот раз искривится путь.

Многим кажется странным, что брошенный камень теряет вес тотчас после вылета из руки. Легче согла­ситься, что он невесом во время движения вниз. Но ин­туиция подводит. И вверх и вниз брошенное тело летит, не имея ни грамма веса.

Все, что вы подбрасываете — камни, палки, пятаки, мячи, самих себя (когда прыгаете),— после броска пребывает в свободном падении и потому невесомо (ра­зумеется, до тех пор, пока можно не считаться с сопро­тивлением воздуха). И поскольку прыжки случаются довольно часто в вашей жизни (я уж не говорю о беско­нечных падениях, особенно в младенческом возрасте), эту часть жизни вы находитесь в состоянии невесомости.

По той же причине Валерий Брумель, я думаю, был в невесомости больше, чем Юрий Гагарин. Если Бру­мель ежедневно совершал десять тренировочных прыж­ков длительностью по полторы секунды каждый (это соответствует двухметровой высоте прыжка), то за десять лет (за вычетом воскресений) он был в невесомо­сти примерно пятнадцать часов. Это почти в десять раз дольше орбитального полета корабля «Восток».

Впрочем, и Гагарин спортсмен. И он прыгал, бегал, упражнялся на батуте. К тому же он старше Брумеля.

Так что, возможно, Гагарин и тут первый.

www.prosopromat.ru