Всемирная история. Том 13 Эпоха английской революции

Ньютон, сформулировав законы динамики, сделал понятными и поддающимися расчету не только движение планет вокруг Солнца, но и явления, куда более сложные.

В качестве первого закона динамики Ньютон принял принцип инерции Галилея, который тот сформулировал в виде следствия из проведенных им опытов при изучении падения тел по наклонной плоскости.

Но ошибка Галилея была в том, что он не различал понятий «вес» и «сила», из-за чего установленный им принцип инерции не мог стать фундаментальным законом природы.

Ньютон же закон динамики поставил во главу всей своей системы механики.

Во втором законе Ньютон, рассматривая движение тела под воздействием других тел, небезосновательно связал изменение скорости тела с силой — мерой этого воздействия. Изменение состояния покоя тела под воздействием силы, сделал вывод Ньютон, происходит не мгновенно, а постепенно. Скорость же движения при этом изменяется тем медленнее, чем больше инерция тела, мерой которого является его масса.

Выведенная на основании второго закона Ньютона масса определяет инертные свойства тела, по этой причине она называется инертной массой. Но есть ртттр и понятие гравитационной (тяжелой) массы — физической величины, которая определяет меру гравитационного взаимодействия рассматриваемого тела с- другими телами, например, с Землей.

Многие столетия ученые разных стран задавались вопросом: эквивалентны эти два понятия или нет?

Классический опыт проверки эквивалентности этих двух масс провел Ньютон и описал его в своих « Математических началах натуральной философии»:

«Я испытывал золото, серебро, свинец, стекло, песок, поваренную соль, дерево, воду и пшеницу. Я достал два одинаковых ящика. Я наполнил один из них деревом, а в центре качаний другого поместил такого же (насколько точно я мог) веса кусок золота. Подвешенные на нитях длиной 11 футов ящики образовали пару маятников, совершенно одинаковых по весу и форме и одинаково подверженных сопротивлению воздуха; поместив их рядом, я наблюдал, как они качались совместно взад и вперед в течение длительного времени с одинаковыми колебаниями. И потому (в силу Следствий I и VI, Предложение XXIV, Книга И) количество вещества в золоте относилось к количеству вещества в дереве, как действие движущей силы на все золото к действию движущей силы на все дерево; другими словами, как вес одного к весу другого.

И с помощью этих опытов в телах одинакового веса можно было обнаружить различие в количествах вещества, составляющее одну тысячную общего количества».

В этом же классическом труде, представленном Лондонскому королевскому обществу в 1687 г., Ньютон впервые квел понятие «приложенной силы», которая определяет ускорение тела:

«Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции. Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы».

В работе «Математические начала натуральной философии» Ньютон создал единую систему земной и небесной механики, которая впоследствии легла в основу всей классической физики.

В своих «Началах» ученый дал определения исходных понятий физики — количества материи, эквивалентного массе, плотности; количества движения, эквивалентного импульсу; различных видов силы и др.

Открытый им закон всемирного тяготения Ньютон применил к объяснению движения небесных тел. Согласно этому закону все материальные тела притягиваются друг к другу. При этом величина силы тяготения не зависит от физических и химических свойств тел, от состояния их движения и от той среды, в которой находятся тела.

Ньютон, сделал вывод, что все планеты и кометы притягиваются к Солнцу, а спутники — к планетам с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния.

Ньютон также показал, что из закона всемирного тяготения вытекают законы Кеплера, пришел к выводу о неизбежности отклонений от этих законов вследствие возмущающего действия на каждую планету или спутник остальных тел Солнечной системы.

Теория тяготения позволила ученому объяснить многие астрономические явления — особенности движения Луны, прецессию, приливы и отливы, сжатие Юпитера, а также разработать теорию фигуры Земли.

Фигура Земли сложилась под действием силы тяжести. Вследствие всемирного тяготения все тела притягиваются обратно пропорционально квадрату расстояния. Если бы на вещество Солнца, Земли, Луны, планет и других небесных тел не действовали никакие другие силы, кроме внутренних сил тяготения, все эти тела имели бы строго сферическую форму. Но так как небесные тела вращаются, на вещество действует также центробежная сила, под воздействием которой происходит перетекание вещества от полюсов к экватору. Продолжается же это до тех пор, пока не уравновесятся боковые, тангенциальные составляющие сил и жидкость на поверхности не окажется в равновесии. Поэтому любое небесное тело, в том числе и Земля, оказывается несколько сплюснутым.