Занимательная механика - Перельман Я.И.
Скачать (прямая ссылка):
Глава первая
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ
ЗАДАЧА О ДВУХ ЯЙЦАХ
[Держа в руках яйцо, вы ударяете тю нему другим. Оба яйца одинаково прочны и сталкиваются одинаковыми частями. Которое 'из них должно разбиться: ударяемое или ударяющее?
Вопрос поставлен был несколько лет назад американским журналом «Наука и изобретения». Журнал утверждал, что, согласно опыту, разбивается чаще «то яйцо, которое двигалос ь», другими словами — яйцо ударяющее.
«Скорлупа яйца, — пояснялось в журнале, — имеет кривую форму, причем давление, приложенное при ударе к неподвижному яйцу, действует на его скорлупу снаружи; но известно, что, подобно всякому своду, яичная скорлупа хорошо противостоит давлению извне. Иначе обстоит дело, когда усилие приложено ж яйцу движущемуся. В этом случае движущееся содержимое яйца напирает в момент удара на скорлупу изнутри. Свод противостоит такому давлению гораздо слабее, чем напору снаружи, и —проламывается».
Когда та же задача была предложена мной в раслро-
U
страненнои ленинградской газете, решения поступили крайне разнообразные.
Одни из решающих доказывали, что разбиться должно непременно ударяющее яйцо; другие — что именно оно-то и уцелеет. Доводы казались одинаково правдоподобными, и тем не менее оба утверждения — в корне ошибочны! Установить рассуждением, которое из соударяющихся яиц должно разбиться, вообще невозможно, потому что между яйцами ударяющим и ударяемым различия не
Рис. 1. Которое яйцо сломается?
существует. Нельзя ссылаться на то, что ударяющее яйцо * движется, а ударяемое неподвижно. Неподвижно—по отношению к чему? Если к земному шару, то ведь известно, что «планета наша сама перемещается среди звезд, совершая десяток разнообразных движений; все эти движения «ударяемое» яйцо разделяет так же, как и «ударяющее», и никто не скажет, которое из них движется среди звезд быстрее. Чтобы предсказать судьбу яиц по признакам движения и покоя, понадобилось бы переворошить всю астрономию и определить движение каждого из соударяю-' щихся яиц относительно неподвижных звезд. Да и это не помогло бы, потому что отдельные видимые звезды тоже движутся, и вся их совокупность, Млечный Путь, перемещается по отношению к иным звездным скоплениям.
Яичная задача, жак видите, увлекла нас в бездны мироздания и все же не приблизилась к разрешению.
Впрочем, нет,—приблизилась, если звездная экскурсия помогла нам понять ту важную истину, что движение тела без указания другого тела, к которому это движение относится, есть попросту бессмыслица. Одинокое тело, само по себе взятое, двигаться не может; могут перемещаться только два тела — взаимно сближаться или взаимно удаляться. Оба соударяющихся яйца находятся в одинаковом состоянии движения: они взаимно сближаются, — вот все, что мы можем сказать об их движении. Результат столкновения не зависит от того, какое из них пожелаем мы считать неподвижным и какое — движущимся.
Триста лет назад впервые провозглашена была Галилеем относительность равномерного движения и покоя, нх полная равнозначность. Этот «принцип относительности классической механики» не следует смешивать с «принципом относительности Эйнштейна», выдвинутым уже на глазах нынешнего поколения и представляющим дальнейшее развитие первого принципа. Об учении Эйнштейна речь будет в последней главе нашей книги; но для его (понимания необходимо хорошо уяснить себе главные следствия галилеева принципа.
ПУТЕШЕСТВИЕ НА ДЕРЕВЯННОМ КОНЕ
Из сейчас сказанного следует, что состояние равномерного прямолинейного движения неотличимо от состояния неподвижности при условии обратного равномерного и прямолинейного движения окружающей обстановки. Сказать: «тело движется с постоянной скоростью» и: «тело находится в покое, но все окружающее равномерно движется в обратную сторону» — значит утверждать одно .и то же. Строго говоря, мы не должны говорить ни так, ни этак, а должны говорить, что тело и обстановка движутся
одно относительно другой. Мысль эта еще и в наши дни усвоена далеко не всеми, кто имеет дело с механикой и физикой. А между тем она не чужда была уже автору «Дон-Кихота», жившему три столетия назад и не читавшему Галилея. Ею проникнута одна из забавных сцен произведения Сервантеса — описание путешествия прославленного рыцаря и его оруженосца на деревянном коне.
«— Садитесь иа круп лошади. — объяснили Дон-Кихоту. — Требуется лишь одно: повернуть втулку, вделанную у коия на шее, и он унесет вас по воздуху туда, где ожидает вас Маламбумо. Но чтобы высота не вызвала головокружения, надо ехать с завязанными глазами.
«Обоим завязали глаза, н Дои-Кихот дотронулся до втулки».
Окружающие стали уверять рыцаря, что он уже несется по воздуху «быстрее стрелы».
«— Готов клясться, — заявил Дои-Кихот оруженосцу, что вовсю жизнь мою ие ездил я на коне с более спокойной поступью. Все идет, как должно итти, и ветер дует.
«— Это верно, — сказал Саичо, — я чувствую такой свежий воздух, точно иа меня дуют из тысячи мехов.
«Так на самом деле и было, потому что иа иих дули из нескольких больших мехов».
