Елена Качур - Увлекательная физика

– Хорошо. А знаешь ли ты, Чевостик, что такое скорость?

– Скорость – это быстрота. Она бывает разная. Вот я однажды убегал от дождя, у меня такая скорость получилась! Я за минуту с другого конца двора до двери в подъезд добежал! А когда погода хорошая и домой уходить не хочется, я это же расстояние могу целых пять минут идти.

От Москвы до Парижа автобус едет почти 40 часов, а самолёт летит меньше 3 часов

– Что ж, ты очень близок к правильному ответу. Чтобы узнать скорость, надо измерить длину пути и разделить её на время, за которое этот путь пройден. Чем меньше время, тем скорость больше. Запомни, тебе это наверняка пригодится. А наш автобус тормозит.

– Это потому, что впереди загорелся красный свет. Сейчас мы совсем остановимся.

– Чевостик, а где твой мяч?

– Я его на пол положил. Ой, мой мячик покатился вперед по проходу! Надо его вернуть.

– Стой-стой, Чевостик! Не беги за ним – сейчас мячик сам к тебе вернётся.

– Сам? Ты шутишь? Так не бывает!

– Бывает, сейчас убедишься. На светофоре загорелся зелёный, автобус тронулся, набирает скорость, и мяч…

– Вот это да! Он катится назад, прямо к нам. Дядя Кузя, признавайся, как ты это сделал?

– Что ты, Чевостик. Это не я. Это инерция.

– А что это такое?

– Название «инерция» произошло от латинского слова, которое переводится как «бездействие». Инерция – это свойство вещей, физики называют их телами. Итак, инерция – свойство тела сохранять свою скорость или не двигаться до тех пор, пока на него не подействуют силы, которые изменят это состояние. Наш автобус ехал со своей скоростью. Чтобы скорость изменилась и он остановился, понадобилось воздействие – водитель нажал на тормоз. Ну а мячик никто не трогал, поэтому он продолжил двигаться со своей скоростью.

– Физика – интересная наука, но не простая. Вот объясни мне, откуда у мячика взялась скорость, ведь пока мы ехали, он никуда не катился, а тихонько лежал у моих ног.

– Чтобы разобраться в физике, надо быть очень внимательным и стараться учитывать многие вещи. Тебе показалось, что мячик никуда не двигался, но подумай: мы с тобой тоже спокойно сидели на своих местах, однако уехали довольно далеко. Дело в том, что и ты, и я, и мячик двигались вместе с автобусом, то есть с его скоростью. Когда автобус затормозил, мячик просто продолжил это движение.

– Он как будто ничего не понял: автобус уже остановился, а мячик всё ещё едет.

– Когда автобус снова тронулся, мячик вернулся к тебе всё из-за той же инерции. Он как будто остался лежать на месте, а ты, сидя в кресле автобуса, его догнал.

– Хорошо, что он ко мне вернулся, теперь я на всякий случай буду держать его в руках, а то вдруг он из-за своей инерции ещё куда-нибудь убежит.

– Инерция есть не только у твоего мячика, это свойство есть вообще у всего, что имеет массу.

И чем больше масса, тем больше инерция.

– А что такое масса?

– Думаю, пока тебе достаточно знать, что масса тела – это количество вещества, которое в нём содержится.

– Но ведь сразу не поймешь, много в теле вещества или мало.

– С этим как раз нет сложностей. Чтобы узнать массу тела, его надо взвесить на весах. Весы – прибор, который специально создан, чтобы измерять массу.

– Да я же их сто раз видел. Вчера в магазине тётенька-продавец взвешивала на них мои любимые конфеты. Дядя Кузя, а меня тоже можно взвесить?

Весы

– Разумеется. Вот взвесим Чевостика и узнаем его массу.

– Хм, но если у меня есть масса, значит инерция тоже есть?

– Конечно.

– А почему я эту инерцию не замечал?

– Думаю, замечал, просто не знал, что это она. Вспомни, когда автобус тронулся с места, тебя ненадолго прижало к спинке кресла.

– Точно!

– А когда автобус затормозил, тебя потянуло вперёд, ты даже немного наклонился. Это из-за того, что ты ещё сохранял свою прежнюю скорость. Кстати, именно из-за инерции во время поездки в автобусе или другом транспорте лучше за что-то держаться. А в автомобиле обязательно пристёгиваться. Если не делать этого, то при резком торможении можно улететь вперёд и очень сильно удариться.

– Надо же, оказывается, знать физику полезно, даже если просто решил прокатиться пару остановок. Интересное у нас путешествие. Если бы не оно, я и не догадался бы про инерцию.

– Люди тоже не сразу узнали об этом свойстве. Впервые о том, что на свете есть инерция, написал в своей книге великий учёный-физик, англичанин Исаак Ньютон. Своё открытие он назвал первым законом механики, или законом инерции. А всего Ньютон открыл три закона механики.

– Дядя Кузя, про первый мы узнали. А про что второй?

– Второй закон Ньютона объясняет, какой силой надо подействовать на тело, которое лежит на месте или двигается с одинаковой – постоянной – скоростью, чтобы оно получило ускорение, иначе говоря, разогналось или, наоборот, затормозилось.

– А зачем это знать?

– О, это совершенно необходимое знание. Без него не разобраться, как должен работать мотор самолёта, чтобы самолёт взлетел. И не понять, как остановить корабль, который с большой скоростью плывёт к причалу. Нужно всё рассчитать заранее, и тут не обойтись без второго закона Ньютона.

– И правда, второй закон Ньютона очень нужный. А третий?

– Чевостик, автобус тормозит, это наша остановка – мы приехали, так что о третьем законе Ньютона поговорим чуть позже. Не забудь мячик. Мы выходим.

Возьми машинку с плоской крышей. Поставь на неё любую фигурку и резко толкни машинку. Куда упадёт фигурка: вперёд или назад? Теперь аккуратно разгони машину вместе с фигуркой и пусть она врежется в препятствие. Куда на этот раз упадёт фигурка? В первом случае фигурка с крыши упадёт назад. Но на самом деле она просто по инерции остаётся на месте, а машина уезжает из-под неё вперёд. Во втором случае, когда машина резко останавливается, фигурка по инерции продолжает двигаться и падает вперёд. То же самое происходит с тобой в автобусе или машине: когда они резко тормозят, ты по инерции наклоняешься вперёд.

Нравится мне наше путешествие! Автобус привёз нас в красивый парк: кругом высокие деревья, поют птицы, на зелёных газонах – клумбы с разноцветными цветами. А под ногами ровная дорожка. Так и хочется по ней пробежаться! Но я не успел пробежать даже десять шагов, как вдруг меня кто-то как ударит в лоб!

– Ой! Караул! Дядя Кузя! На меня кто-то напал!

– Да нет же, Чевостик, не напал! Это обыкновенный жук, он летел тебе навстречу, и вы столкнулись.

– Ничего себе жук! Знаешь, как сильно он меня в лоб треснул!

– Ты его точно так же «треснул».

– Да ну! Откуда ты знаешь?

– Из третьего закона Ньютона: действие всегда равно противодействию.

– Что же это получается? Выходит, мы с жуком одинаково друг друга стукнули?

– Да, только ты устоял на ногах, а жук свалился в траву.

– Так ему и надо! Нечего на Чевостиков налетать! Ведь заранее было ясно, что я сильнее.

– Ничего подобного. Заранее ясно не было. Физика учит, что судить о силе можно только тогда, когда она проявилась, а проявляется сила только при взаимодействии, например, как это получилось у тебя с жуком: ты с силой подействовал на жука, а жук – на тебя.

Действие всегда равно противодействию

– Дядя Кузя, но тогда получается, что была не одна сила, а две.

– Так и есть! Это очень важное следствие третьего закона Ньютона: силы возникают только парами.

– Понятно. Если ты кого-нибудь ударишь, не удивляйся, что тебе дадут сдачи.

– Чевостик, хоть это и верное утверждение, но оно не имеет отношения к физике. В науке физике сила – это величина. Её можно измерить и сказать, насколько сильно действуют на какое-нибудь тело другие тела. Никакие удары для этого не нужны. Тела могут вообще не прикасаться друг к другу. Сейчас мы проверим, как действует одна очень заметная сила. Твой мячик заскучал. Пора ему снова помочь нам изучать физику. Для этого тебе надо подбросить его вверх.

– Это легко. Мячик, лети! Ух! Еле поймал! Сейчас кину ещё раз, прямо к облакам! А мячик снова вернулся ко мне в руки. Дядя Кузя, почему мяч, как я его ни подбрасываю, всегда падает вниз?

– Из-за силы земного притяжения. Она возвращает твой мяч, не даёт ему улететь в космос.

На Земле эта сила действует на всё. Она удерживает на поверхности планеты нас, дома, деревья, огромные океаны и крошечные песчинки. И знаешь, это именно она заставляет падать вниз всё, что мы бросаем или… роняем.