Введение в первый закон Ньютона

Люди давно заметили, что любой движущийся объект, например, этот движущийся объект вправо, останавливается сам по себе. Даже, если с этим объектом ничего не делать, то сам он остановится и будет находиться в состоянии покоя. И наоборот, если вы хотите, чтобы объект продолжал движение, вам нужно прилагать к нему силу. Из вашего повседневного опыта следует, что объект продолжает движение, если на него что-либо воздействует, и когда-то этот объект должен остановиться. Поэтому большую часть истории человечества и даже, возможно, доисторической эпохи, во всяком случае, мы точно знаем, что это имело место со времён древней Греции вплоть до начала 1600-х годов, то есть по крайней мере 2000 лет. Итак, все считали, что объекты обладают естественной склонностью останавливаться. И естественной склонностью останавливаться. И если вам хочется, чтобы они продолжили двигаться, вам нужно прилагать к ним некую силу. И опять же, это полностью подтверждается повседневным опытом. Мы испытываем это на протяжении всей жизни. Но в 1600-х годах появились эти почтенные господа. Вы, должно быть, удивлены тем, что видите здесь эти три портрета. Речь пойдет о законе движения Ньютона, и один из этих людей и есть сэр Исаак Ньютон. Вот его портрет. Другие двое также заслуживают упоминания в связи с первым законом, потому что они описали то же, что описывает первый закон Ньютона, и, более того, они сделали это до Ньютона. Это — Галилео Галилей, а это — Рене Декарт. Но они описывали закон разными способами и Ньютон заслуживает отдельного упоминания, так как он сформулировал первый закон в более широкой перспективе, вместе с другими законами и законами гравитации, что является основами классической механики. И вплоть до 20-го века большинство из этих законов вполне соответствовало описываемой реальности. И что было прорывом, причём совершенно невообразимым для людей того времени… Мы снова вернулись в 1600-е, когда эти трое джентльменов сказали, что, возможно, всё устроено иначе. Может быть, объекты обладают естественной способностью поддерживать свою скорость перемещения. Тогда скорость и её направление объекты стремятся сохранить. И если скорость равна 0, то они стремятся остаться в состоянии покоя, если только на них не действует неуравновешенная сила. Это противоположно идее, господствовавшей ранее. 2000 лет считалось, что объекты останавливаются сами по себе и надо применять силу, чтобы они продолжили двигаться. А потом эти ученые сказали, что объекты стремятся поддерживать своё движение вечно и единственный способ их остановить или изменить их скорость, величину скорости или направление — это воздействовать на них некой неуравновешенной силой. Но вы можете возразить: «Сэл, вы только что сказали, что большую часть истории человечества, включая мой личный опыт, люди наблюдали именно то, что было описано в 17 веке. Почему же эти люди говорят, что объект склонен продолжать движение вечно?» Кажется, что это неверно. Однако, эти люди сказали и это великий прорыв, что, возможно, эти силы не останавливаются сами по себе, а по причине взаимодействия с окружающей средой возникают силы, которые действуют в направлении, противоположном их движению. Поэтому, когда вы думаете, что перестали прилагать силу к предмету, в то же время на него действует, пытаясь его остановить, результирующая сила. И в примере здесь, останавливающая предмет, — это сила трения, взаимодействие между блоком и землёй. То есть, когда вы оставляете этот предмет, на самом деле, против его движения действует результирующая сила — сила трения, в данном случае. И эти люди понимали это, потому что они говорили, что если бы это была неотъемлемая характеристика предмета, то он останавливался бы вне зависимости от среды, всегда и, возможно, одинаковым образом. Но они обратили внимание, что если чуть сгладить поверхность, а затем ещё чуть-чуть, то предмет переместится дальше и затем ещё дальше. Может быть, если убрать трение, то есть сделать поверхность такой, чтобы не было силы трения, совершенно гладкой, то предмет перемещался бы вечно. Но при этом в распоряжении трёх учёных не было такой роскоши, как запуск спутников и исследования открытого космоса, так что это был просто гипотетический эксперимент. Затем вы могли бы спросить, а что же с предметом? Что произойдёт, если прилагать силу? Ведь в повседневной жизни, если я хочу передвинуть телевизор, я прилагаю силу. И эти люди ответили, что если вы поддерживаете постоянную скорость телевизора, вы просто действуете против отрицательной результирующей силы. Поэтому, если передвигать телевизор по ковру, против его передвижения действует сила трения, и, когда вы толкаете телевизор, то вы просто уравновешиваете силу трения. Если вы полностью её уравновесите, вы сможете поддерживать постоянную скорость перемещения телевизора. Если же вы хотите сообщить телевизору ускорение, вам нужно прилагать ещё больше силы в направлении, в котором вы толкаете телевизор. Subtitles by the Amara.org community