На чем земля держится

Второй закон — закон сложения движений — применяется в тех случаях, когда какое-либо тело участвует одновременно в двух разных движениях. Возьмем, например, человека в лодке, гребущего поперек реки с быстрым течением. В этом случае лодка имеет два различных движения. С одной стороны, сила гребца заставляет лодку двигаться поперек реки, а с другой, — течение воды в то же самое время увлекает ее вдоль реки. В результате лодка никогда не придет на другой берег прямо против того места, откуда она отчалила, течением ее снесет вниз, и чем сильнее это течение, тем дальше.

Чтобы лучше понять это, посмотрите на рисунок 6. Здесь буква А обозначает то место, откуда отчалила лодка. Если бы течения реки не было и лодка плыла лишь благодаря силе гребца, то она пристала бы к месту, обозначенному буквой Б, находящемуся на другом берегу прямо против места А. Но вода в реке все время течет в одну сторону и лодку относит вниз по течению. Если бы гребец совсем не греб, а пустил лодку плыть по воле волн, по течению, то лодка приплыла бы к месту, обозначенному буквой Г. На самом деле лодка участвует одновременно в обоих этих движениях и потому не придет ни к месту Б, ни к месту Г, а к месту В, которое находится на конце диагонали ВА прямоугольника АБВГ (рис. 6).

Рис. 6. Пример сложения движений

То, что мы сказали о движении лодки, можно применить и к любому другому телу (предмету). Это и есть закон сложения движений; формулируется он так:

«Если какое-нибудь тело имеет одновременно два движения, направленных перпендикулярно друг другу, то действительное его движение будет направлено по диагонали прямоугольника, образованного этими движениями».

Рассмотрим теперь, помня эти два закона движения, явление падения тел.

Допустим, что мы, стоя на балконе какого-нибудь здания, бросаем вниз камень. Если мы выпустим этот камень из рук, не сообщив ему никакого толчка, то он упадет прямо вниз. Отметим на земле место его падения.

Если мы теперь повторим опыт, но на этот раз не просто выпустим камень из рук, а бросим его вперед, прочь от здания, то он упадет уже не на прежнее место, а дальше от здания. И чем с большей силой мы бросим этот камень, тем дальше от основания здания он упадет.

Мы можем также выстрелить из винтовки; и в этом случае пуля, подобно камню, также упадет на Землю, но упадет на расстоянии нескольких километров от нас.

Причину всего этого нетрудно понять. Если бы Земля не притягивала камень, то, по закону инерции, камень после полученного им толчка должен был бы продолжать лететь по тому же самому направлению и с той же самой скоростью, которые мы ему сообщили с толчком. Но в действительности на камень действует еще сила тяжести, всегда направленная отвесно вниз. И если бы нашего толчка не было, то камень падал бы вертикально, по закону земного тяготения. При толчке же камень получает одновременно два движения: он летит от нашего толчка вперед, параллельно земной поверхности, а от действия силы тяжести летит вниз. В результате происходит сложение этих двух движений и действительное движение камня будет направлено по диагонали. Это сложение показано на рисунке 7. Для простоты на рисунке взято расстояние, пролетаемое телом за одну секунду времени; это расстояние в механике называется скоростью. Тогда у нас вместо сложения движений получается сложение скоростей. Остальное ясно из чертежа и не требует дальнейших пояснений.

Рис. 7. Сложение движений при падении горизонтально брошенного тела

Нетрудно сообразить, что чем больше будет горизонтальная скорость (по направлению вперед), тем более пологим будет действительное движение тела. Наоборот, чем больше будет скорость падения, тем действительное движение тела будет направлено более круто по отношению к поверхности Земли.

Когда мы говорили о законе сложения движений, мы предполагали, что скорости обоих движений, в которых участвует тело, остаются постоянными в течение всего времени движения тела.