Техника - молодёжи 1975-08, страница 23

Трудно ли держать штангу] Вот

поразился бы чемпион мира Василий Алексеев, узнав, что он, удерживая штангу на вытянутых руках, согласно законам механики работы не совершает, ибо нет пути, на котором бы «работала» создаваемая им сила. Достаточно взглянуть на напряженные мускулы силача, чтобы убедиться: это совершенно неверно. Обойти тупик статики можно двояко. Во-первых, принять, что рука, держащая груз, все время колеблется: то упустит груз, то приподнимет. Эти колебания происходят с большой частотой и потому незаметны. Как сказал Мах, покой есть «червеобразное колебание вокруг центра равновесия». Остается подсчитать работу по известным формулам движения, нЬ этого-то пока никто не

бок — отъехать в сторону. Но статическая сила, дабы не прекратить своего действия, должна переместиться за ним. Так и будут они мчаться наперегонки: убегающий мяч, жаждущий выправить смятый бок, и настигающая сила, стремящаяся оставить его деформированным. Только теперь она называется уже динамической. Из этой модели отчетливо видно, что действие силы всегда, в статике или в динамике, совершенно одинаково: она всего лишь деформирует тело (рис. 8). А сие означает, что в статике сила должна производить точно такие эффекты, как в динамике. Недаром Гаусс сто лет назад пророчески писал' «На высшей ступени развития науки статика окажется специальным случаем динамики».

На рисунках (слева направо):

5. Разные наблюдатели наделяют одно и то же тело неодинаковой потенциальной энергией \у |>|i где Р — вес, h — высота. Стало быть потенциальная энергия характеризует не тело, а скорее наблюдателя.

6. Согласно теории относительности масса тела увеличивается, если наблюдатель пробегает мимо него с возрастающей скоростью. Таким образом, масса, определяемая через характеристики движения, стала свойством наблюдателя, а не самого тела. Логичнее было бы вернуть массе роль меры «количества вещества» в теле. При этом скорость тела будет зависеть не только от массы, но и от силы. Представьте себе две яхты-близнеца с одинаковым грузом, но с разными парусами. Ту яхту, которая отстает, почему-то называют более

сделал — суперсложная задача практически неразрешима.

Куда проще предположить, что груз «подпирает» снизу, скажем, струя воды (рис. 7). Частицы воды перемещаются — значит, можно использовать формулы движения. И тут вдруг выясняется: один и тот же груз удерживается на весу разными струями воды, у которых одинаковое количество движения (произведение расхода воды на скорость), но отличающиеся энергии (половина произведения расхода воды на квадрат скорости). Двойная бухгалтерия всегда неверна, стало быть, в статике понятие «энергия» неприемлемо. Скрытые и привычные пороки энергии в динамике стано-" вятся совершенно ясными и нетерпимыми в статике.

Тайная жизнь «мертвой» силы. Во

времена Декарта силу считали «живой», если она двигала тело, и «мертвой», если видимой пользы от иее не было. Сейчас их именуют динамической и статической, но так ли существенна между ними разница?

...Мяч сдавлен с двух сторон, его бока послушно прогнулись под приложенными статическими силами Уберем одну из сил, деформация мяча с этой стороны исчезнет. Получив свободу перемещения, мяч «попытается» выправить и второй

Сами себя разогревающие. На что

же расходуется сила, деформирующая тело? На тепловые процессы! Если, скажем, объем тела уменьшается, его молекулы в «тесноте» начинают чаще соударяться, и оно само себя разогревает. А если объем тела увеличивается, оно само себя охлаждает (вспомните эффект Джоуля — охлаждение расширяемого газа). Понижается температура и у растянутой пружины (рис. 9). Зато температура глубинных слоев воды в океане или ядра Земли повышается за счет давления вышележащих слоев.

Гвоздь под ударами молотка греется не потому, что молоток, как принято считать, «перекачивает» в него свою кинетическую энергию, а из-за того, что он сжимается. Если взять на вооружение эту трактовку, то многие привычные нам явления природы предстанут в совершенно ином свете, откроются перспективы для создания качественно новых машин...

В заключение заметим, что «парадоксы» появляются там, где применение существующих идей приводит к абсурдным результатам. Необходимо сделать все возможное для доработки классической механики, держащей на своих плечах всю современную науку и технику. А полезные для общества плоды не заставят себя ждать.

«массивной», не учитывая, что силы, приложенные к парусам, неодинаковы. Когда же яхта достигнет скорости ветра и перестанет ускоряться, ей приписывают бесконечно большую массу, хотя на самом деле исчезла толкающая сила. (Рассуждая подобным образом, можно объяснить, почему электрон и протон движутся с разной скоростью в одном и том же электрическом поле.) Итак, при движении тела меняется не масса, а действующая на него сила.

7. Один и тот же груз весом, скажем, 1 кг можно удержать разными струями воды с одинаковым количеством движения (ЮН с за 1 с), но с отличающимися расходами и скоростями (например, 1 кг/с и 10 м/с или 5 кг с и 2 м/с). При этом энергия струй воды будет различна (100 дж/с и 20 дж/с). Одно и то же действие требует различных затрат энергии — ясно, что в статике понятие «энергия» не соответствует своему назначению.

8 Сила умеет только одно: деформировать тело независимо от того, неподвижно оно или вместе с ней перемещается.

9. Сила деформирует тело, которое при этом само себя подогревает или охлаждает. При ударе молотом тело нагревается не за счет получения кинетической энергии, а из-за того, что уменьшился объем. Тепло выделяется и при длительном сжатии тела тяжелым грузом Если объем тела принудительно увеличить, оно станет холоднее окружающей среды.

21