Эрик Роджерс: Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила

Схема б правильная, но не пользующаяся успехом. Мы уже употребляли термин «результирующая сила». Сила в случае в не имеет практического значения, и мы не даем ей никакого названия.

«Не премьер-министр, а его двоюродный брат, который был великим математиком» ( Бертран Рассел ).

Есть русский перевод: «Наука и гипотеза», Петербург, 1906.

3) Автор имеет в виду второй закон Ньютона. — Прим. перев .

В каждом случае, когда требуется произвести «сравнение» с весом тела, лучше всего дать ответ в виде дроби, например: «сила равна 3/4 веса грузовика», «сила, которую развивает слон, составляет 10 % его веса» и т. д. Чтобы получить такую дробь, нужно выразить рассматриваемую силу в тех же единицах, что и вес.

См. предыдущее примечание.

В то же время следующий вопрос, который как будто бы похож на «задачу» В , имеет вполне определенный ответ.

С . Горизонтальная струя воды, выбрасываемая из брандспойта со скоростью 10 м/сек, попадает на вертикальную стену. Расход воды в рукаве 200 л/сек. Струя тормозится и вода стекает по стене. С какой силой вода действует на стену?

Мы, естественно, можем наблюдать изменение вертикального движения снаряда и оценить по этому изменению действие силы земного притяжения. Здесь мы рассматриваем изменения горизонтального движения.

Произведению ( сила )∙( время ), присвоено наименование «импульс силы». Поэтому можно сказать, что импульс силы равен изменению количества движения.

Название «импульс» соответствует тому, что одно и то же изменение количества движения может быть произведено как малой силой за длительное время, так и огромной силой, действующей в течение короткого промежутка времени. Во многих случаях при ударах и столкновениях мы не знаем величину силы F или времени ее действия t , а знаем лишь их произведение Ft — импульс силы, измеренный по изменению количества движения.

Точка между единицами означает, что единицы перемножаются. Вы уже давно встречались с таким перемножением единиц в задачах по арифметике, в которых фигурируют «человеко-часы». Дефис в качестве знака умножения можно спутать со знаком вычитания. Мы пользуемся здесь более современным символом — точкой, например в единицах ньютон∙метр, человека∙часы и т. д.

Эти единицы совместимы. Вспомните, что, согласно соотношению F= M∙ a, 1 ньютон сообщает массе 1 кг ускорение 1 м/сек 2

F= M∙ a

1 ньютон = (1 кг)∙(1 м/сек 2),

1 ньютон = 1 кг∙м/сек 2,

(1 ньютон) F ∙(1 сек) t = 1 кг M м/сек v

Дальнейший геометрический анализ приводит к замечательному результату: при развале любого тела, которому сообщена скорость, будь то снаряд, ракета или атомное ядро, центр тяжести его осколков продолжает двигаться после взрыва по той же траектории, что и до взрыва. Предположим, что ракета, движущаяся по эллипсу в поле тяготения Земли, взрывается или выбрасывает вторую ступень. Центр тяжести (или центр масс) отдельных частей ракеты продолжает двигаться по эллипсу, как если бы ничего не случилось, пока один осколок не попадет на Луну или не возвратится на Землю или пока трение о воздух не станет нарушать изолированность системы. Нет ничего удивительного в том, что физики-ядерщики предпочитают изучать столкновения в системе, связанной с центром масс сталкивающихся частиц.

Измерение скорости без измерения траектории сложнее, но его можно произвести, сделав серию моментальных фотографий на пленке через равные промежутки времени.

Гл. 39 (« Радиоактивность ») входит в т. 3 настоящего издания.

Специалисты-физики, анализируя такие снимки, исходят из предположения о сохранении количества движения и кинетической энергии и с помощью алгебры и тригонометрии выражают отношение M В/ M Ачерез одни только углы. Это избавляет от трудностей, связанных с косвенным методом оценки скоростей. В тех редких случаях, когда столкновение оказывается неупругим, скорости оценивают по длине следов; скорости, приведенные в этой задаче, представляют собой как раз значения, получаемые при такой оценке. Произвольная единица скорости близка к 10 000 000 м/сек.