Раздел:
«СИЛЫ в ПРИРОДЕ — физика без формул»
Пособие для самообразования детей и взрослых
По материалам В.Григорьева и Г.Мякишева с дополнениями и пояснениями SuperCook.ru
Бесконечно сложной кажется на первый взгляд картина взаимодействий в природе. Однако все их многообразие сводится
к очень небольшому числу фундаментальных сил.
Что это за фундаментальные силы? Сколько их? Каким образом сводится к ним вся сложная картина связей и физических законов в окружающем мире?
Об этом мы рассказываем в этом разделе.
Этот раздел Русского национального ресурса SuperCook.ru
создан для школьников, выпускников школ и абитуриентов, для студентов и преподавателей.
С помощью этого очень простого для восприятия раздела можно не только начать самостоятельное изучение физики с нуля,
но и гораздо лучше понять предметы физики и химии, что важно для подготовки к серьезным экзаменам.
Cтудентам раздел поможет восполнить пробелы в понимании основ, учителям — заинтересовать учащихся.
В разделе практически не используются математические формулы — только изложение сути для легкого, но глубокого понимания.
В основу раздела положена книга философа В.Григорьева и физика Г.Мякишева «СИЛЫ В ПРИРОДЕ»
— это занимательная физика, написанная простым и доступным языком для учащихся средних и высших учебных заведений, учителей и преподавателей, а также для всех любознательных.
Так как эта замечательная книга была написана почти полвека назад, редакция SuperCook.ru
внесла некоторые дополнительные сведения и поправки, соответствующие современному положению в естественной науке.
Если этот раздел вызовет интерес российской аудитории, он будет существенно обогащен и дополнен доходчиво изложенными
различными необходимыми учащимся сведениями по
математике (например, комплексные и гиперкомплексные числа, векторная алгебра и векторный анализ, матрицы, дифференциальное и интегральное исчисление),
физике, химии и естествознанию.
Глава первая
ВМЕСТО ВВЕДЕНИЯ
1. «Сила» в повседневной речи
Слову «сила» принадлежит своеобразный рекорд. Почти в любом толковом словаре объяснению этого слова отводится едва ли не самое большое место. Так, в словаре В. Даля можно прочесть, что сила — это «источник, начало, основная (неведомая) причина всякого действия, движенья, стремленья, побужденья, всякой вещественной перемены в пространстве, или: начало изменяемости мировых явлений». Однако этим пространным описанием «суть дела» не исчерпывается. Как вам понравится еще одно определение силы у того же В. Даля: «Сила есть отвлеченное понятие общего свойства вещества, тел, ничего не объясняющее, а собирающее только все явления под одно общее понятие и название».
Разнообразие смыслов, в которых употребляется слово «сила», поистине удивительно: здесь физическая сила и сила воли, лошадиная сила и сила убеждения, стихийные силы и сила страсти, сила пара и т. д. и т. п. А бесчисленные пословицы, начиная от ясного утверждения, что «сила солому ломит», и кончая несколько загадочным уверением, что «не в том сила, что кобыла сива, а в том, что не везет», которую опять-таки можно найти у Даля.
Но, может быть, словарь В. Даля просто устарел. Обратимся, например, к словарю русского языка, составленному С. И. Ожеговым в 1953 г. Здесь мы не найдем вообще единого определения этого слова, зато увидим сразу десять различных толкований.
И вряд ли у кого-нибудь возникнет уверенность, что нельзя добавить сюда еще столько же, хотя охват здесь весьма широк: от «центробежной силы» и «силы привычки» до «по силе возможности».
Естественно, и в поэзии слово «сила» используется крайне разнообразно. Это относится к творениям, как старых поэтов, так и современных. Мы ограничимся несколькими примерами, ибо любой читатель может без труда удвоить или утроить это число.
Орел бьет сокола, а сокол бьет гусей.
Страшатся щуки крокодила;
От тигра гибнет волк, а кошка ест мышей.
Всегда имеет верх над слабостию сила.
А. Пушкин, «Нравоучительные четверостишья», «Сила и слабость».
Или еще:
Сила силе доказала,
Сила силе не ровня.
Есть металл прочней металла,
Есть огонь страшней огня.
А. Твардовский, «Василий Теркин».
Сила может быть употреблена в поэзии почти что в научном смысле:
Зачем надевают кольцо золотое
На палец, когда обручаются двое? —
Меня любопытная дева спросила.
Не став пред вопросом в тупик,
Ответил я так собеседнице милой:
— Владеет любовь электрической силой
А золото — проводник!
Р. Берне, «Золотое кольцо».
Мы далеки от мысли попытаться объяснить, почему слово «сила» получило так много различных значений, ибо «нельзя объять необъятное», особенно оставаясь в рамках естественных наук.
Те «силы в природе», о которых говорится в названии этой книги, являются предметом изучения в физике.
Физика… Недаром она стоит в первом ряду точных наук. Вы наверное помните ту славу, которую принесла знаменитому тарасконцу его изумительная меткость при стрельбе по фуражкам. Но даже Тартарен почувствовал бы, по-видимому, смущение, если бы ему предложили выпустить пулю, которая, пролетев несколько десятков тысяч километров, должна была бы попасть в копейку. А ведь подобная задача решена физиками в гигантских ускорителях элементарных частиц.
Движение огромных космических тел, траектории ракет, процессы внутри атомов, распад и взаимные превращения элементарных частиц — целый океан явлений описывается, и описывается количественно с изумительной точностью, законами физики.
Впрочем, при всеобщем обязательном образовании каждый имеет некоторое представление об этой науке. Физика может показаться какой угодно, даже скучной для некоторых, но никто не смеет упрекнуть ее в неточности, когда дело касается определения основных понятий физики. Естественно думать, что именно в физике понятие силы может быть однозначно и точно определено. Физика в значительной степени оправдывает эти надежды, но, как мы увидим в дальнейшем, дело обстоит далеко не так просто.
Давайте посмотрим сначала, как это понятие вошло в науку и какие превращения испытало в дальнейшем. Это слово не было придумано заново и не было взято из мертвого языка, как это произошло с большинством научных терминов: электрон, энтропия, интерференция и т. д. Оно вошло в науку из живого языка и поэтому далеко не сразу и отнюдь не без труда очистилось от оттенков, присущих обыденному его употреблению.
Ощущения, которые появляются у человека при подъеме груза, при приведении в движение окружающих тел и своего собственного тела, легли в основу понимания силы в механике. Но, «поскольку каждому сознательному применению человеком силы предшествует волевой акт, то позади физического понятия силы искали нечто более глубокое, метафизическое, какое-то присущее телам стремление; в случае, например, силы тяжести — стремление соединиться с себе подобным. Нам трудно понять эту точку зрения». (Лауэ, «История физики»). Подобно тому,— рассуждали ученые древности,— как утомленный путник ускоряет шаги по мере приближения к дому, падающий камень начинает двигаться все быстрее и быстрее, приближаясь к матери-земле. Как это ни странно для нас, движение живых организмов, например кошки, казалось в те времена гораздо более простым и понятным, чем падение камня.
