Юный техник, 2014 № 10 - [19]
Проверить наши рассуждения можно при помощи такого мысленного опыта. Для определения веса обычно пользуются весами — пружинными или коромысловыми. Единицей веса служит, как вы знаете, килограмм. Для определения массы тоже пользуются весами, но только коромысловыми, на которых сравнивают измеряемую массу с массой эталона в 1 кг.
Итак, проведем воображаемый эксперимент. Мысленно сядем в ракету и отправимся на Луну, прихватив с собой пакет с 6 кг сахара. Взвесив пакет с сахаром на Луне с помощью пружинных весов, мы обнаружим, что теперь у нас в пакете всего-навсего. 1 кг сахара. Догадались, почему так получается? Правильно, потому что на Луне в 6 раз меньше сила гравитации, или тяжести, чем на Земле. Если же мы измерим массу сахара на коромысловых весах, положив на одну чашку пакет с сахаром, а на другую — шестикилограммовую гирю, прихваченную с собой, то убедимся, что все в порядке — сахар по-прежнему имеет массу 6 кг.
Вес, таким образом, может уменьшаться и даже исчезать. Тот же пакет с сахаром в невесомости вообще ничего не весил, масса же никогда не исчезает.
Масса тела — это прежде всего его свойство откликаться определенным ускорением на действие определенной силы. Чем массивнее тело, тем сложнее его сдвинуть с места, будь то на Земле или в космосе. Если же тело движется, то его и затормозить тем сложнее, чем больше его масса.
То есть, говоря иначе, чем массивнее тело, тем больше его инерция, его стремление сохранить свое состояние неизменным. Одним из первых в науке это заметил И. Ньютон, который и сформулировал ныне известный всем первый закон: «Всякое тело продолжает сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действия на него других тел не выведут его из этого состояния».
Что же касается понятий «инерция» и «инертность», то многие опять-таки полагают, что они идентичны. Мы же все-таки советовали бы их различать. Инерция — это явление сохранения телом состояния покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действия других тел. Инертностью же называется свойство тел изменять свою скорость не мгновенно, а в течение некоторого времени. Чем больше инертность, тем медленнее происходят эти изменения.
Разобравшись более-менее с понятиями, давайте теперь проведем некоторые опыты, которые позволят нам проследить за свойством каждого массивного тела реагировать, откликаться определенным ускорением на приложенную к нему силу.
Подвесьте на нитках на какой-либо перекладине две одинаковые коробки из картона. Одна коробка пусть будет пустой, а другую давайте наполним песком или глиной. После этого она сразу станет куда массивней.
Привяжите к нижней части каждой коробки по такой же нитке, на каких они висят. Если вы с силой дернете нижнюю нитку, привязанную к пустой коробке, то может оборваться любая из ниток — та, на которой коробка висит, или же та, за которую вы дернули.
Почему? Да потому, что инертность пустой картонной коробки невелика, поэтому рывок воспринимается обеими нитками одинаково. И какая из них порвется — дело случая.
Иное произойдет со второй коробкой, заполненной песком или глиной. При резком рывке за нижнюю нитку, скорее всего, порвется именно она. Хотя, казалось бы, должно произойти наоборот — ведь верхняя нитка уже нагружена массой заполненной коробки. Так, кстати, и произойдет, если вы натянете нижнюю нитку плавно, без рывков.
А вот если дернуть резко, то наполненная коробка, обладающая большой инертностью, не успеет передать усилие рывка верхней нитке, поэтому нижняя нитка порвется.
Эти опыты немного похожи на опыт с двумя коробками. Кирпичи использованы лишь потому, что обладают большей массой. Подвесьте на той же перекладине, что и в первом опыте, на бечевке один кирпич, а рядом два кирпича, связанных вместе.
Перед вами два «физических тела». Причем у одного из них инертность вдвое больше, чем у другого. Чтобы в этом убедиться, привяжите и к одному, и к двум кирпичам по одинаковой тонкой резинке. Когда вы потянете по очереди за резинки, вы увидите, что кирпичи начинают двигаться при разных растяжениях резинок.
Два кирпича приходят в движение, когда резинка растянулась сильнее, значит, и сила была приложена большая.
По идее, она должна была бы растянуться сильнее в 2 раза. Однако на самом деле это не совсем так. Дело в том, что подвешенные кирпичи не только сдвигались с места, они немного приподнимались.
Чтобы провести такой эксперимент чисто, нам пришлось бы вместе с кирпичами отправиться на МКС, где все предметы находятся в невесомости. Там наши кирпичи просто бы повисли в воздухе и привязанная к более массивной паре кирпичей резинка растянулась бы вдвое сильнее, чем та, что привязана к одиночному кирпичу.
Но такой опыт обошелся бы нам очень дорого. Ведь доставка каждого килограмма груза на орбиту обходится примерно в 20 000 долларов или 600 000 рублей! А потому вернемся на Землю и займемся куда более дешевыми экспериментами.
Для следующего опыта нам понадобятся монеты одинакового размера. Причем лучше всего взять 5-рублевые — они наиболее массивны. Попросите на время у родителей и сразу успокойте их — с монетами ровным счетом ничего не произойдет.
