Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - страница 13
Заметим, что до сих пор мы не сказали ничего революционного: мы ограничились определением инерциальной системы отсчета и силы так, чтобы они наилучшим образом соответствовали интуитивному смыслу, имея при этом четко определенные рамки. Что касается инертной массы, мы чувствуем, что она тем или иным образом связана с весом объекта, однако пока что ограничимся тем, что речь идет о некоем загадочном свойстве, присущем каждому объекту.
СИЛА И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ
Сила, описанная во втором законе Ньютона, складывается из общего влияния окружающей среды. Но мы всегда ради интереса можем мысленно поделить эту силу на несколько составляющих.
Например, возьмем машину, которая движется по улице с ускорением. Поскольку она движется с ускорением, это значит, что на нее действует сила окружающей среды, направленная вперед. Мы можем разделить эту силу на четыре составляющих (см. схему ниже):
• сила тяги, которую создают мотор и колеса, направленная вперед;
• сила трения, которое создает воздух, направленная назад;
• вес машины, направленный вниз;
• сопротивление почвы, не дающее машине пройти сквозь нее, направленное вверх.
Эти четыре составляющих и создают силу F>→;, которая позволяет машине двигаться с определенным ускорением (F>→; = ma>→;), где F>→; – равнодействующая всех сил. В последующих главах мы более подробно остановимся на происхождении и выражении этих разных сил.
Настало время четко понять, как окружающая среда оказывает влияние на объекты, что приведет нас к описанию двух основополагающих сил Вселенной: силы притяжения и электромагнитной силы. Нам кажется, что повседневной жизнью управляет множество других сил (когда мы ударяемся о стену, на нас действует некая самостоятельная сила, не правда ли?): мы увидим, что все они являются следствием этих двух фундаментальных сил.
ПОНЯТИЕ «ЗАКОНА» В ФИЗИКЕ
При описании дифференциального закона механического движения мы впервые столкнулись с понятием «закон»: в дальнейшем мы познакомимся и с другими. Необходимо усвоить, что «физические законы» ни в коем случае не являются эмпирическими константами, универсальность которых можно было бы допустить. Чаще всего речь будет идти об отношениях, вводящих новую величину, которые верны по определению, по своей природе определенные законы не могут быть ложными.
Например, дифференциальный закон механического движения позволил ввести такое понятие, как «сила» и «инертная масса». Также мы увидим, что «первый закон термодинамики» всего лишь описывает понятие «полной энергии», придуманное физиками.
Таким образом, нам станет ясно, что физика вовсе не является объемным каталогом экспериментальных законов: вся классическая физика действительно сводится к выражению двух фундаментальных сил.
СЛЕДУЕТ ЗАПОМНИТЬ
• Понятие движения имеет смысл только по отношению к определенной характеристике, которую физики называют системой отсчета.
• В большинстве случаев нас интересует движение по отношению к поверхности земли: земная система отсчета.
• В инерциальной системе отсчета движение объекта по определению является равномерным и прямолинейным. Земную систему отсчета можно считать инерциальной, учитывая большинство видов движения в повседневной жизни.
• С точки зрения физика ускорение приводит к изменению вектора скорости, а значит, к изменению величины скорости и/или ее направления.
• Инертная масса оказывает сопротивление ускорению объекта в инерциальной системе отсчета в заданном пространстве.
Похожие книги
