Фізика – наука про природу

Припустимо, що Ви стоїте перед будинком. Чи можете Ви "змусити" його рухатися? Думаєте, що ні? Тоді Ви помиляєтесь! Для того, щоб привести будинок у рух, достатньо піти самому. Якщо Ви попрямуєте убік від будинку, то він почне від Вас віддалятися. Видалятися - означає рухатися. Будівля почне рухатися щодо Вас.

Поставимо питання по-іншому. Чи можете Ви змусити будинок рухатися не щодо себе, а щодо якогось іншого тіла, наприклад Землі, навколишніх дерев і т. д.? Навряд чи. Тепер для цього буде потрібна така значна дія, що у Вас нічого не вийде. А сама побудова щодо Землі рухатися не стане.

Тіло, що спочиває щодо Землі, буде зберігати свій стан спокою до тих пір, поки його не виведуть з цього стану інші тіла. Наприклад, м'яч, що лежить на землі, почне рухатися тоді, коли його вдарить інший м'яч або по ньому вдарять ногою. За відсутності дії інших тіл, м'яч не почне рухатися щодо Землі і залишатиметься на місці.

Зменшення швидкості тіла, що рухаєтьсяі його зупинка теж не відбуваються самі собою. Для цього потрібні дії інших тіл. Наприклад, швидкість кулі, що пролітає через дошку, зменшується завдяки дії на неї дошки, м'яч, що котиться, зупиняється внаслідок тертя про землю і т.д.

Зміна напряму швидкостітакож відбувається під дією яких-небудь тіл. Наприклад, кинутий м'яч змінює напрямок при ударі об стіну або руку, людина, що швидко біжить, щоб обігнути дерево, хапається за нього рукою. Отже, для зміни швидкості тіла щодо Землі необхідна дія інших тіл.

А чи потрібна дія інших тіл для підтримки швидкості незмінною? У 4 столітті донашої ери давньогрецький вчений Аристотель писав, що "все, що рухається необхідно буває рухоме чимось". Це означає, що для підтримки руху необхідно постійна дія будь-якого іншого тіла. Наприклад, для того, щоб віз рухався, його постійно повинен тягнути кінь. Перестане тягнути - віз зупиниться.Причина рухукриється в дії, що надається на дане тіло яким-небудь іншим тілом - так вважав Аристотель та його послідовники.

Наукова спадщина Арістотелявеличезна. Воно складається з численних робіт з логіки, фізики, філософії, біології, психології, історії, естетики, етики, політики та ін. Олександр Македонський, якому довелося вчитися у Аристотеля, так відгукувався про свого вчителя: тому що, якщо батькові я завдячую життям, то Аристотелю - всім тим, що дає їй ціну.

Авторитет Аристотелябув настільки високий, що його погляди напричини руху тілзалишалися пануючими в науці протягом двох тисяч років! І лише в 17 столітті, в сонному завдяки дослідженням Галілея, з'ясувалося, що теорія Аристотеля помилкова.

Було встановлено, щорівномірний і прямолінійний рухможе відбуватися і без дії яких - або тіл. Чому ж тоді зупиняється віз, який перестає тягнути коня? Вона зупиняється не тому що не здатна рухатися сама по собі, а тому, що її руху заважає дію земної поверхні (тертя об землю). Якби опору руху не було, то вона продовжувала б рухатися з постійною швидкістю і без коня. До речі, одним із перших хто це зрозумів, був сучасник Аристотеля китайський філософ Ме-цзи. Вже тоді він писав: "Якщо немає протидіючої сили – рух ніколи незупиниться. Це так само вірно, як те, що бик не кінь." Проте вчення цього філософа проіснувало недовго. Вже у 2 столітті до нашої ери воно було повністю забуте.

Розглянемо наступний досвід. На столі похило встановлено дошку. На поверхні столу насипано піску. На похилий дошку ставлять візок і відпускають.

Візок, скатившись на стіл і потрапивши в пісок, швидко зупиняється (див. рису). Причина зупинки -опір, що надається піском. Зменшимо опір, вирівнявши пісок. З'їхавши з колишньої висоти, візок проїде більшу відстань, перш ніж зупиниться (див. рис б). Якщо зовсім прибрати пісок зі шляху візка, то до зупинки він пройде ще більшу відстань (див. рис. в). Отже, чим менша дія іншого тіла на візок, тим повільніше змінюється швидкість її руху, тим ближчий рух до рівномірного.

Як же рухатиметься тіло, якщо на нього зовсім не діятимуть інші тіла? Відповідь це питання дав Галілей. Він писав: "Коли тіло рухається горизонтальною площиною, не зустрічаючи ніякого опору, то рух його є рівномірним і тривало б нескінченно, якби площина простягалася в просторі без кінця."

Свій висновок Галілей обгрунтував таким чином: "При русі похилою площиною вниз спостерігається прискорення, а при русі вгору - уповільнення. Звідси випливає, що рух по горизонталі є незмінним, бо він нічим не послаблюється, не сповільнюється, не прискорюється."

Рух, що не підтримується ніякими тілами, називаютьрух по інерції. Будь-яке тіло, виведене якимись тілами стану спокою, після припинення дії цих тіл, продовжує рухатися за інерцією.

Рух за інерцієюлежить в основі принципу дії підривниківартилерійських снарядів Коли снаряд, ударившись об перешкоду, різко зупиняється, вибуховий капсуль, що знаходиться всередині снаряда, але не пов'язаний жорстко з його корпусом, продовжує рухатися за інерцією. Коли він наскакує на жало підривника, відбувається вибух.

У земних умовах через - за тертя і опору середовища,рух по інерціївідбувається з швидкістю, що зменшується. Після вимикання двигуна автомобіль продовжує рухатися, але його швидкість стає все менше і менше, і через деякий час він зупиняється. Після вильоту з гвинтівки куля рухається за інерцією, але через опір повітря і її швидкість поступово зменшується.

У відсутності дії інших тіл,рух по інерції є рівномірним і прямолінійним, тобто відбувається зі швидкістю, яка не змінюється ні за величиною, ні за напрямом. Саме так, наприклад, рухалася б ракета далеко від усіх небесних тіл після вимкнення двигунів. Вона продовжувала б летіти з тією швидкістю, яку було повідомлено до цього.