Я познаю мир. Естествознание - [38]

Открытия ньютона

Кажется странным, что шар весом 1 килограмм падает так же быстро, как двухкилограммовый шар. Почему же тогда чем сильнее бросишь мяч, тем быстрее он летит? Это чем–то напоминает утверждение Аристотеля: чем тяжелее тело, тем быстрее оно должно упасть. Благодаря Галилею мы знаем, что это не так, но с трудом можем объяснить ситуацию с шарами и мячом.

Инерция – это стремление всех предметов оставаться в покое. Бревно или камень, о который ты споткнулся, не хочет начинать движение и, даже откатившись, довольно быстро останавливается.

В то же время тело, которое находится в движении по прямой линии, стремится продолжить движение. Именно поэтому резкая остановка автобуса вызывает смещение находящихся в нем людей в сторону кабины водителя –наши тела стремятся продолжить движение. Резкий старт автобуса вызывает падение пассажиров в сторону задней части салона. Это проявление инерции.

Если на велосипеде ехать с большой скоростью и резко затормозить, можно перелететь через руль. Именно поэтому езда на велосипеде, который может развивать большую скорость, без шлема – занятие довольно опасное.

Если бы Земля могла вдруг остановиться, то все, что находится бы на ней незакрепленным, оказалось бы сорванным с места силой инерции и улетело прочь. Если мы бросим из едущей машины огрызок в мусорный бак, с которым мы поравнялись, огрызок пролетит и упадет дальше благодаря инерции. Сначала, оторвавшись от руки, огрызок будет двигаться вперед со скоростью машины – так работает инерция.

Сила, с которой летящий футбольный мяч действует на вратаря, изменяется в зависимости от времени, которое нужно для того, чтобы мяч остановился. Если ты ловишь мяч жестко, напрягая мышцы, ты получишь сильный удар. Если же ловить мяч мягко, то есть немного сдвигать руки назад в момент, когда мяч попадает в руки, время остановки увеличивается и удар сильно смягчается.

По той же причине прыгают не на прямые ноги, а приземляются чуть согнув колени, чтобы, коснувшись земли, слегка продолжить движение за счет сгибания ног и смягчить удар. Если этого не сделать, можно сломать ногу. Также не стоит напрягать мышцы при падении, а в момент удара смещаться в ту сторону, куда направлена сила удара.

Для того чтобы ружье стреляло дальше, оно должно быть длинноствольным. Время движения пули в стволе увеличивается, и увеличивается время разгона, а, значит, и скорость пули. Чтобы дальше бросить камень, диск или метнуть копье, имеет смысл при броске разворачивать тело, продолжая рукой движение предмета. Так увеличивается путь, который предмет проходит, разгоняясь.

Чтобы дальше метнуть копье, нужно делать бросок, разворачивая тело, и продолжать рукой движение предмета

Тем, кто не знает законов движения, кажется странным, что можно раскрутить ведерко с водой, и, пока оно будет крутиться достаточно быстро, вода не выльется. Монетка, запущенная на столе, вращается в вертикальном положении, а волчок не падает до тех пор, пока не прекратит вращаться.

Когда автобус делает крутой поворот, пассажиры чувствуют, что на них действует сила, смещающая их к боковой стене. Эта сила называется центробежной. Она действует на все предметы, которые двигаются по окружности, стремясь отбросить предмет от центра окружности. Центробежная сила служит причиной того, что грязь летит с колес буксующего автомобиля, а искры – с точильного круга. Вода в стиральной машине в режиме отжима выходит через шланг под действием центробежной силы.

Эта сила используется для разделения смесей жидкостей. Если быстро вращать сосуд с молоком вокруг своей оси, то сливки, как более плотная часть, будут смещаться наружу, а более легкое обезжиренное молоко – ближе к внутренней части. Аппараты, которые позволяют делать такие разделения, называются центрифугами. Центрифуги используются в медицине.

Чем тяжелее тело, тем большая центробежная сила будет действовать на него. Центробежная сила возрастает при увеличении скорости. То же происходит при более крутых поворотах.

Как летают брошенные тела

Брошенные тела называют так не потому, что они никому не нужны, а потому, что они летят некоторое время независимо от силы, толкнувшей их вперед. Брошенные тела – это копье, мяч, пуля, снаряд, яблоко, летящее через забор.

Долгое время людям было неважно, как именно летают брошенные тела. Проблемой заинтересовались, когда появились пушки, которые стреляли так далеко, что трудно было понять, насколько точно ведется огонь и что происходит со снарядом, когда он исчезает из вида.

Если мы будем считать, что трение о воздух не стоит брать в расчет, то, запустив мяч вертикально вверх, мы увидим перевернутое падение, то есть чем выше мяч будет взлетать, тем медленнее будет его полет, пока он не начнет разгоняться ближе к земле.

Траектории полета ядра

Под каким углом к земле нужно бросить мяч, чтобы он улетел дальше всего? Если бросим его слишком круто вверх, то он красиво взлетит к небесам, но упадет не так уж далеко. Если запустить мяч над самой землей, он довольно скоро начнет снижаться и тоже улетит не так далеко, как хотелось бы. Если точка старта и точка приземления лежат на одной высоте, то лучшие результаты даст угол около 45°.