Фізика у Древній Греції
Аристотель, найбільший науковий авторитет старовини, вважав, що важкі тіла падають на землю швидше легенів. Доведемо, що він помилявся. Згідно з другим законом Ньютона, F = ma. Згідно з “четвертого” закону, вага тіла P = mg. На поверхні землі вага дорівнює силі тяжіння, т. Е. P = F. Значить, можна написати: mg = ma (23.1). Якщо маса з другого закону те ж саме, що маса з “четвертого”, ми маємо право скоротити рівняння (23.1) на m. Після скорочення отримуємо: g = a, т. Е. Прискорення падіння не залежить від маси тіла. Зауважимо, що існує теорія (академіка Логунова), з якої випливає, що “важка” маса не те ж саме, що маса інерційна. Правда, розбіжність для одного і того ж тіла виникає, починаючи з 14-го знака після коми, до цього все збігається. Зареєструвати таке Супермала розбіжність поки неможливо через відсутність надточних приладів. У кожному разі, це вже не механіка Ньютона і навіть не теорія Ейнштейна.
Найбільшим механіком давнину визнаний Архімед. Він відкрив основний закон гідростатики (закон Архімеда), винайшов архімедів гвинт і безліч інших механізмів. Архімед казав: “Дайте мені точку опори, і я за допомогою важеля підніму земну кулю”. Це не випадково. У всіх своїх механізмах Архімед використовував золоте правило важеля, яке свідчить: “нехай ми програємо у відстані, зате виграємо в силі”. Неважко зрозуміти, що принцип важеля заснований на законі збереження механічної енергії, яка дорівнює виконаній роботі: E = Fs = A. Покажемо це.
Припустимо, треба підняти впало на дорогу колоду. При підйомі збільшується потенційна енергія колоди: E = Ph1. Для цього треба виконати роботу A = Fh2. Колода піднімаємо міцної жердиною. Заведемо під кінець колоди жердину й підкладемо під неї опору – поліно товщиною 0.1 м. Вихідні дані такі: нехай вага колоди дорівнює 10 кН, але при підйомі кінця колоди навантаження на важіль дорівнює вазі полбревна, т. Е. Р1 = 5 кН. Вага рятувальника P2 = 1 кН. Дослідним шляхом знаходимо найближчу до опори точку на жердині, де, навалившись всім вагою, рятувальник може опустити жердина до горизонтального положення. Вимірювання висоти h2, з якою опустилася точка на жердині, дає: h2 = 0.5 м. Підставами знайдені дані в рівняння. Кінець колоди піднявся на висоту h1 = 0.1 м, значить, Е = P1h1 = 5 кН * 0.1 м = 0.5 кДж.
З іншого боку, робота дорівнює: A = Fh2 = P2h2 = 1 кН * 0.5 м = 0.5 кДж. Ми довели, що A = E. Очевидно, важіль, збільшуючи силу, при цьому пропорційно зменшує темп передачі енергії. З цієї причини передана тілу енергія не може бути більше виробленої роботи.
Схожим властивістю володіє похила площина, секрет якої був відомий до Архімеда. Ще древні єгиптяни закатували кам’яні колони по довгих похилим дошках. Нехай шлях збільшувався у декілька разів, зате пропорційно зменшувалася скочується сила. Практично кожен механізм складається з важелів, коліс і гвинтів, робота яких підкоряється закону збереження енергії. Тому марні будь-які спроби створити механізм, що працює без джерела енергії (так званий вічний двигун).
Цікаво перевірити, чи зміг би Архімед виконати свою обіцянку – підняти земну кулю? З довідника дізнаємося, що маса Землі m = 6 * 1024 кг. Значить, вага Землі “на землі” дорівнював би mg = 6 * 1025 (Н). Вага Архімед навряд чи був більше 100 кг (103 Н). Припустимо, він знайшов точку опори, встановив свій важіль, підвісив до довгого кінця люльку і сів у неї. Який шлях вниз повинна пройти люлька з людиною, щоб короткий кінець важеля підняв би Землю хоча б на 0.1 м? Рішення: куля вагою 6 * 1025 (Н) на висоті h = 0.1 м отримує потенційну енергію Е = mgh = 6 * 1024 Дж. Ця енергія дорівнює роботі важеля Е = A = Ps, де Р – вага люльки з людиною. Звідси: s = Е / P. Підставляючи числа, отримаємо: s = 6 * 1024/103 = 6 * 1021 (м). Це величезна дистанція. Відомо, що світло проходить за рік приблизно відстань 9.4 * 1015 м. В астрономії цю довжину називають світловим роком. Висловимо шлях Архімеда s в світлових роках: s = 6 * 1021 / 9.4 * 1015 = 6.4 * 105 (світлових років). Це набагато більше діаметру нашої Галактики. Зауважимо, для самого важеля не вистачить місця у всьому Всесвіті.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)