Статьи

Итак, мы открываем первую часть наших физических парадоксов и софизмов.

Первый закон механики может быть сформулирован так: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие других тел не заставит его изменить это состояние. Почему же в таком случае мы часто наблюдаем, как пассажиры, стоящие в вагоне подходящей к станции электрички, наклоняются в момент остановки не вперед, как того требует закон инерции, а в противоположную сторону?

Вот что думаю я по этому поводу: во время торможения вагона тело пассажира, сохраняя прежнюю скорость, наклоняется вперед. Стремясь воспрепятствовать падению, человек инстинктивно напрягает мускулы ног. При остановке пассажир не успевает расслабить мышцы, и они толкают его назад. Такую же роль, как и мышцы человека, играют рессоры экипажа.

При экстренном торможении мускулы человека не успевают приспособиться к обстановке, и он наклоняется вперед в полном соответствии с законом инерции.

Жившего в 4 веке до нашей эры знаменитого греческого ученого Аристотеля недаром называют «отцом наук». Его вклад в развитие наук о природе, в том числе и в физику, огромен. Однако не всегда взгляды и умозаключения Аристотеля совпадали с принятыми в настоящее время. Рассмотрим для примера одно из принадлежащих ему рассуждений.

Камень под действием собственной силы тяжести падает с определенной скоростью. Если положить на него еще один такой же камень, то лежащий сверху будет подталкивать нижний, в результате чего скорость нижнего возрастет. Между тем сейчас твердо установлено, что все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением, т.е. за одинаковые промежутки времени их скорость увеличивается на одну и ту же величину. В чем же заключается допущенная Аристотелем ошибка?

Аристотель, видимо, предполагал, что роль положенного сверху камня сводится лишь к тому, чтобы подталкивать нижний. На самом же деле ему нужно не только (вернее, не столько) приводить в движение нижний камень, сколько самого себя.

Другими словами, одновременно с увеличением в два раза силы, приводящей камни в движение (силы тяжести камней), ровно во столько же раз увеличивается приводимая в движение масса, а ускорение остается неизменным в полном соответствии со вторым законом Ньютона.

Мы от души смеемся, читая, как хвастливый барон Мюнхгаузен вытащил себя вместе с лошадью из болота за волосы. Но разве примерно не так поступает велосипедист, желая въехать на тротуар? Ведь в тот момент, когда переднее колесо велосипеда подходит к кромке тротуара, он подтягивает руль к себе. При этом передняя часть велосипеда приподнимается, и он без толчка въезжает на тротуар. Почему же то, что не могло удастся Мюнхгаузену, выполняет велосипедист?

На самом деле между Мюнхгаузеном и велосипедистом существует большая разница. Если верить рассказу, Мюнхгаузену «удалось» собственными усилиями (их можно назвать внутренними силами) поднять центр тяжести системы «всадник-лошадь» над поверхностью земли. Это противоречит физическим законам и поэтому невозможно. Велосипедист же, подтягивая руль на себя и приподнимая его над земной поверхностью, одновременно притягивает себя к рулю. При этом центр тяжести системы «велосипед-человек» остается на прежней высоте.

Надо отметить, что, пока велосипедист движется по земле, система «велосипед-велосипедист» не замкнута и ее центр масс может быть поднят за счет реакции земли. Один из цирковых номеров, например, состоит в том, что велосипедист, катившийся вначале на двух колесах, поднимает затем переднее колесо и продолжает ехать на заднем. При этом высота центра масс системы увеличивается за счет отталкивания от земли (подумайте, какие движения должен совершить для этого велосипедист?).