вспомогательную науку, знать которую, конечно, необходимо, но которая больших горизонтов не раскроет?
Обидно было бы изучать классическую механику, выучиться, скажем, на инженера и вдруг услышать:
— Э-э, батенька, сейчас век атомной энергии. Ваши знания нам ни к чему. Занимайтесь-ка квантовой механикой!
Получилось бы, как в анекдоте, где один малыш жалуется другому на родителей:
— Сперва они учили нас ходить и говорить, а теперь требуют, чтобы мы сидели и молчали.
К счастью, такой разговор никому не угрожает.
Сегодня в числе бурно развивающихся наук — науки, вырастающие из классической механики, как ее развитие и усложнение. Среди них такие, например, увлекательные науки, как гидродинамика и аэродинамика, теория упругости и акустика. С теоретической стороны они прямые продолжения Ньютоновой механики: оттуда их методы и принципы, дополненные постепенно гипотезами, подсказанными опытом. Там, где требуются более практические выводы, ученые и инженеры обращаются тоже к вышедшим из классической механики наукам — сопротивлению материалов и гидравлике. Можно привести и другие примеры.
Человек правильно видит природу и создает правильные, неумирающие науки.
Ограниченность классической механики — это, скорее, ее сосредоточенность, столь нужная, когда стоишь перед решением больших и очень разных по характеру проблем.
Как познавались законы и открывались тайники энергии
Путаница и разъяснение понятий
Окно, у которого я пишу, выходит во двор большого интерната. Мальчишки часто дуются в футбол, а притихшие болельщики-девочки порою вдруг взрываются бурным шквалом голосов, что позволяет мне и не глядя подсчитывать число забитых голов. Когда восторг уж слишком ярок, я выглядываю в окно. Кроме смущенно торжествующих ребят и дико скачущих девчонок, я вижу мелюзгу, копошащуюся у невесть зачем вырытой у футбольных ворот прямоугольной ямы с водой (правда, глубиной воробью по колено). На душе становится легко, и строчки словно бы охотнее ложатся на бумагу.
Однажды мое внимание привлекла совсем другая картина. Футбола и ребят на поле не было (вероятно, шли занятия), а из окна второго интернатского этажа женщина в белом выбрасывала узлы с бельем. Рядом с растущей горкой белья стоял голубой «пикап», видимо из прачечной. Вдруг — я даже обомлел — вслед за последним узлом из окна на горку выпрыгнула и сама женщина. Было очень смешно. Потом я подумал: «Физики, поди, не знает, а ведь сообразила, как сэкономить свою работу. Понимает, что одно дело — пойти по коридору, спуститься вниз по лестнице, открыть наружную дверь и т. д. и совсем другое — подобрать юбки и так вот запросто выпрыгнуть в окошко. Благо, думает, никто не наблюдает».
Сама того не подозревая, кастелянша (вероятно, это была она) наглядно продемонстрировала важнейшую физическую величину:
Работа равна силе, действующей вдоль перемещения, умноженной на это перемещение.
А здесь как раз и то и другое: сила (вес кастелянши) и перемещение (высота подоконника второго этажа над землей). Могут обратить внимание на то, что работу совершила не сама кастелянша, а земное тяготение. Совершенно верно. Но мы в данном случае говорим лишь об
Запомнить краткое и ясное определение работы чрезвычайно важно, потому что в повседневной жизни люди часто под этим словом понимают что-нибудь иное. Футболисты удивляются, когда им говорят, что их игра — тоже настоящая работа (а это так и есть). Зато иной раз школьник задает учителю вопрос: «Почему гирю тяжелее поднять, чем проволочить на то же расстояние по земле? Ведь работа одна и та же: вес гири, помноженный на ее перемещение». И учитель терпеливо разъясняет, что при качении или протяжке по земле работы совершается немного, только та, что нужна, чтобы преодолеть сопротивление трения. А гиревик, как известно, работает против силы тяготения, перемещает гирю от земли.
Работа — это произведение не всякой вообще силы на перемещение, а только той, что действует
Поэтому центростремительная сила, например, не производит работы. Она перпендикулярна перемещению (всех точек шкива), а в этом случае работа силы равна нулю.
Разноголосица в употреблении слова «работа» создается в большой степени тем, что мы охотно применяем это слово в областях, иногда далеких от физики. Там же оно звучит порой не похоже на то, что подразумевается в физике.
Кто из школьников, сомневающихся в том, что игра в мяч — работа, в то же время не соглашается охотно, что работа — это не только пилить и колоть, но и заниматься, сидеть спокойно в классе, внимательно слушать преподавателя. (Правда, почему-то это часто понимается односторонне: у взрослых молчаливая деятельность ума не всегда признается за работу.)
Единица измерения работы в новой системе мер (СИ) — ньютон силы на метр пути, или джоуль (
Мы начали эту часть с определения работы. Так же пойдем и дальше. Разберем еще понятия «мощность» и «энергия». Их часто путают одну с другой. Их путают даже со словом «сила». Поэтому, прежде чем говорить об этих величинах, надо внести ясность в их определение.
Что же такое
Спросите разных людей, чем, по их мнению, будет отличаться наиболее мощный автомобиль от остальных, и вы получите разные ответы. Одни скажут: самый мощный автомобиль — это тот, который тащит больше остальных; другие возразят: нет, самый мощный автомобиль тот, который развивает наибольшую скорость; третьи за мерило мощности почитают крутизну подъема, преодолеваемого автомобилем. А в действительности часто получается так, что 30-сильный трактор тянет больше 100- сильного автомобиля, а маломощный автомобиль берет на большой скорости подъем, который не под силу более мощному автомобилю.
При определении работы пользуются лишь двумя величинами: протяженностью пути и силой. Человек, напиливший кубометр дров за два часа, сделает такую же работу, как и тот, кто напилит свой кубометр с перекурами за восемь часов.
При определении мощности вводится и время: мощностью называется работа, выполненная за
