Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движени - Страница 152

152

128

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

129

Специалисты-физики, анализируя такие снимки, исходят из предположения о сохранении количества движения и кинетической энергии и с помощью алгебры и тригонометрии выражают отношение M/M через 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.

130

Гл. 26 («Энергия») входит в т. 2 настоящего издания.

131

Если происходит столкновение двух грузовиков и вы наблюдаете за изменением количества движения только одного из них, то количество движения не будет сохраняться. Чтобы зафиксировать сохранение количества движения, нужна следить за количеством движения обоих грузовиков, т. е. вообще всех участвующих в столкновении тел. Именно это имеют в виду, говоря о замкнутой системе: рассматриваются все взаимодействующие тела.

132

При очень тесном сближении тел атомные силы отталкивания начинают преобладать над «дальнодействующими» силами притяжения, которые удерживают вместе частицы в твердых телах, создают «поверхностное натяжение» и обусловливают некоторые химические связи. Притяжение простирается на несколько диаметров молекул и возрастает по мере сближения частиц, но не так быстро, как силы отталкивания. Силы отталкивания нарастают быстро, и в равновесном положении атомов на поверхности твердых тел и т. п. в точности уравновешивают силы притяжения. Когда мы пытаемся еще больше сблизить атомы (при любых столкновениях), силы отталкивания начинают превышать силы притяжения и противодействуют производимому нажиму. Силы отталкивания должны существовать, иначе вещество потеряет устойчивость — частицы «слепятся» (это состояние называют коллапсом).

Мы считаем, что оба рода сил имеют электрическую природу. Близкодействующие силы отталкивания возникают, когда один атом пытается проникнуть внутрь другого. В этом случае электроны сопротивляются проникновению других электронов внутрь своих орбит, а ядра, не полностью экранированные электронами, также отталкивают друг друга. Механизм этих явлений не так просто иллюстрировать или объяснить. Некоторые дополнительные значения приведены в гл. 44 («Современная физика», входит в т. 3 настоящего издания).

133

Проводя пальцем по шероховатой поверхности стола, вы ощущаете действие сил трения. Опять-таки речь идет лишь о больших по величине силах, никакого «соприкосновения» между атомами твердых тел нет. Это силы отталкивания между пальцем и неровностями стола. Когда вы ощущаете наличие трения между очень гладкими поверхностями, например при скольжении металла по металлу, это значит, что действуют атомные силы притяжения, т. е. крошечные частицы металла стираются с одной поверхности и переходят на другую. Как показывает химический анализ, при трении железа о медь происходит перенос небольшого количества меди на железо, иногда в микроскоп видны ветвеобразные следы меди. Известно, что при трении меди по меди также происходит обмен микроколичествами металла между трущимися поверхностями, даже если не видно никаких следов.

Возникает вопрос: каким образом можно узнать об этом и измерить участвующие в обмене количества металла, если нет такого химического анализа, который бы позволил отличить одну медь от другой? В последующих главах вы узнаете о замечательном методе, которым для этого пользуются.

134

Гл. 26 («Энергия») входит в т. 2 настоящего издания.

135

Предположим, вы стоите на роликовых коньках и я толкаю вас кулаком в живот с силой 100 ньютон. Пока вы движетесь с ускорением, это будет причинять вам боль. В то же время ваше противодействие или ответный толчок действует на меня, а не на вас, и мой кулак почувствует приложенное к нему ответное толкающее усилие 100 ньютон. Если я стою на роликовых коньках, то я тоже буду двигаться с ускорением, направленным в противоположную сторону.

136

«Ложные доказательства». Иногда можно встретиться с таким доказательством (фиг. 212).

«У меня на ладони лежит книга. Поскольку книга находится в состоянии покоя, я действую на нее с силой, направленной вверх и в точности равной силе, с которой книга давит на мою руку вниз». Последняя фраза утверждает, что действие равно противодействию; но предыдущая фраза, выделенная курсивом, вообще не содержит никакого утверждения. Тут две ошибки:

А) На книгу действует только одна из двух сил, о которых говорилось выше, а именно сила реакции моей руки Р, направленная вверх. На книгу действует еще одна совершенно независимая от других сила — притяжение Земли W. Если книга находится в состоянии покоя, то мы считаем, что Р = —W (первый закон Ньютона). Но это не убеждает нас в том, что Р = —Q, где Q — направленная вниз сила давления книги на мою руку (третий закон Ньютона).

Б) Книга вовсе не обязательно должна покоиться. Она может двигаться с ускорением. Если я опускаю руку с ускорением, направленным вниз, то при этом я уменьшаю силу Р. Значит, силы Р и W, приложенные к книге, уже не уравновешиваются. Тем не менее мы считаем, что действие и противодействие сил рука — книга, т. е. силы Р и Q, по-прежнему равны и противоположны друг другу, хотя наше убеждение не основано на приведенном ошибочном доказательстве.

152