Как надо понимать закон инерции

Теперь, после того как мы так подробно побеседовали об относительности движения, необходимо сказать несколько слов о тех причинах, которые вызывают движение — о силах. Прежде всего нужно указать на закон независимости действия сил; он формулируется так: действие силы на тело не зависит от того, находится ли тело в покое или движется по инерции, либо под влиянием других сил.

Это следствие так называемого «второго» из тех трех законов, которые положены Ньютоном в основу всей механики. Первый — закон инерции; третий — закон противодействия.

Второму закону Ньютона будет посвящена вся следующая глава, поэтому здесь мы скажем о нем всего лишь несколько слов. Смысл этого закона состоит в том, что изменение скорости, мерой которого служит ускорение, пропорционально действующей силе и имеет одинаковое с ней направление. Этот закон можно выразить формулой

,

где f — сила, действующая на тело; m — его масса и a — ускорение тела.

Из трех величин, входящих в эту формулу, труднее всего понять, что такое масса. Нередко смешивают ее с весом, но в действительности масса ничего общего с весом не имеет. Массы тел можно сравнивать по тем ускорениям, которые они получают под влиянием одной и той же силы. Как видно из только что написанной формулы, масса при этом должна быть тем больше, чем меньше ускорение, приобретенное телом под влиянием этой силы.

Закон инерции, хотя и противоречит привычным представлениям, наиболее понятен из всех трех.

Противоречит он обыденным представлениям в тон своей части, которая утверждает, что тело, движущееся равномерно и прямолинейно, яе побуждается к этому никакой силон; привычный же взгляд тот, что раз тело движется, оно поддерживается в атом состоянии силой, а при отнятии силы движение должно прекратиться.

И однако, хоть закон инерции и наиболее понятен, иные понимают его совершенно превратно. Именно, его формулируют нередко как свойство тел «сохранять свое состояние, пока внешняя причина не нарушит этого состояния». Такое распространенное толкование подменяет закон инерции законом причинности, утверждающим, что ничто не происходит (т. е. никакое тело не изменяет своего состояния) без причины. Подлинный за кон инерции относится не ко всякому физическому состоянию тел, а исключительно к состояниям покоя и движения. Он гласит:

Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения до тех пор, пока действие сил не выведет его из такого состояния.

Значит каждый раз, когда тело
1) приходит в движение;
2) меняет свое прямолинейное движение на не-прямолинейное или вообще движется по кривому пути;
3) прекращает, замедляет или ускоряет свое движение, — мы должны заключить, что на тело действует сила.

Если же ни одной иэ этих перемен в движении не наблюдается, то на тело никакая сила не действует как бы стремительно оно ни двигалось. Надо твердо помнить, что тело, движущееся равномерно и прямолинейно, не находится вовсе под действием сил (или же все действующие на него силы уравновешиваются). В этом существенное отличие современных механических представлений от взглядов мыслителей древности и средних веков (до Галилея). Здесь обыденное мышление и мышление научное резко расходятся.

Сказанное объясняет нам, между прочим, почему трение о неподвижное тело рассматривается в механике как сила, хотя никакого движения оно вызвать не может. Трение есть сила потому, что оно эамедляет движение. Такие силы, которые сами не могут породить движения, а способны лишь замедлять уже возникшее движение (или уравновешивать другие силы), называются «пассивными» в отличие от сил движущих или «активных».

Подчеркнем же еще раз, что тела не стремятся оставаться в покое, а просто остаются в покое. Разница тут та же, что между упорным домоседом, которого трудно навлечь из квартиры, и человеком, случайно находящимся дома, но готовым по малейшему поводу покинуть квартиру. Физические тела по природе своей вовсе не «домоседы»; напротив, они в высшей степени подвижны, так как достаточно приложить к свободному телу хотя бы самую ничтожную силу — и оно приходит в движение. Выражение «тело стремится сохранять покой» еще и потому неуместно, что выведенное из состояния покоя тело само собой к нему не возвращается, а напротив, сохраняет навсегда сообщенное ему движение (при отсутствии, конечно, сил, мешающих движению).

Немалая доля тех недоразумений, которые связаны с законом инерции, обусловлена этим неосторожным словом «стремится», вкравшимся в большинство учебников физики и механики.

Не меньше трудностей для правильного понимания представляет третий закон Ньютона, к рассмотрению которого мы сейчас и переходим.

Обсудить >>
При обсуждении пользуйтесь значками "якоря", которые ссылаются на отдельные абзацы статьи.