Елена Качур - Увлекательная физика
– Так вот почему книжки с полки упали на пол. Из-за силы земного притяжения!
– Вот ты и нашёл ответ на ещё один свой вопрос.
– Здорово! Только у меня сразу же новый появился. Ты сказал, что все силы появляются парами. А как же сила земного притяжения? Она сама по себе?
– Почему же? Сила земного притяжения тоже не действует в одиночку: Земля притягивает мяч, а он, в свою очередь, притягивает к себе Землю.
– Мой мячик?! Целую Землю?
– Да, только притяжение мяча ни наша планета, ни мы с тобой не замечаем – эта сила слишком мала.
– Тогда откуда ты про неё знаешь?
– Из закона всемирного тяготения. Его тоже открыл Ньютон. Существует легенда, что в этом ему помогло яблоко. Оно упало прямо на учёного, который сидел под яблоней, а он, вместо того чтобы рассердиться, задумался, почему это произошло.
– И что же он надумал?
– Великий физик предположил, что притягивается не только яблоко к Земле или она к нему. Друг к другу притягивается вообще всё на свете. Он назвал это открытие законом всемирного тяготения и решил найти способ, как подсчитать силу притяжения всего ко всему.
– Неужели получилось?
– Конечно. Оказалось, что чем больше масса двух тел, тем сильнее они притягиваются. При расчете силы такого притяжения эти две массы нужно перемножить. Чевостик, а ты знаешь, что такое умножение?
– Конечно, я уже почти всю таблицу умножения выучил! Дядя Кузя, но мне всё-таки непонятно: у мячика же масса совсем маленькая, он такой лёгенький, а к Земле притягивается очень сильно.
– Не забывай, массу мячика надо умножить на массу второго тела – Земли.
– А у целой Земли масса ого-го какая.
– Поэтому и сила притяжения получается немаленькая. Но она может меняться. Чем дальше два тела друг от друга, тем меньше они притягиваются. Поэтому наша Земля испытывает заметное притяжение не ко всем звёздам, а только к самой близкой. Помнишь, как она называется?
– Солнце! Я узнал, что оно звезда, в нашем путешествии. Мы в нём знакомились с увлекательной астрономией. Ещё тогда ты рассказал, что наша планета вращается вокруг Солнца. И вокруг Земли тоже вращается, только не планета, а спутник – Луна.
– У тебя отличная память, Чевостик! А как ты думаешь, почему планеты не улетают от Солнца, а продолжают кружиться вокруг него? Что их держит?
Сила всемирного тяготения удерживает Землю и Луну на своих орбитах
Сила земного притяжения удерживает нас на поверхности планеты
– Кажется, теперь я могу ответить. Сила, которую открыл Ньютон?
– Абсолютно правильно. Сила всемирного тяготения. А сейчас я познакомлю тебя с ещё одной силой. Мы постоянно с ней встречаемся. Она называется сила веса. Или просто вес. Запомни: хотя вес и зависит от массы, но это разные вещи. Вес показывает, насколько сильно предмет действует на опору, на которой он располагается. Это легче понять на примере. Подставь ладошку.
– Вот она.
– Сейчас твоя ладонь станет опорой для камешка.
– Ты просто положил его мне в руку.
– И что ты чувствуешь?
– Ничего особенного. Он немного давит на мою ладонь, камешек совсем лёгкий.
– Теперь возьмём другой камень. Он больше.
– И держать его труднее, он сильно давит на ладонь, наверное, у него вес больше. Положу-ка я его на Землю, пусть он на неё своим весом давит. Дядя Кузя, а вон у того огромного серого камня, который лежит около клумбы, вес наверняка совсем большой. Я его не то что удержать, даже поднять не смогу.
– Чевостик, а я знаю место, где ты с этим легко справишься!
– Фантастика! Не верю. Неужели у меня получится?! Что же это за удивительное место, где я сразу стану силачом? Давай туда перенесёмся. Хоть на минутку!
– Уговорил. Правда, там нет воздуха, нам придётся ходить в специальных защитных костюмах – скафандрах. Но с времяскоком это не проблема. Нажимаю на кнопку доставки. Скафандры прибыли! Надеваем их. Надо надёжно застегнуться. Готов? Старт.
На Луну!!!
Сила притяжения. Продолжение
– Ничего себе! Дядя Кузя, тебя не узнать в скафандре. Ой, а где это мы? Над нами чёрное небо со звёздами, под ногами серая земля.
– Не Земля, а… Луна.
– Ох, ничего себе! Мы на Луне! Какой же молодец наш времяскок!
– Чевостик! Чевостик! Вот это прыжки!
– Это я от радости! Хотел немножко подпрыгнуть, а получилось высоко-превысоко! Я даже не представлял, что умею так хорошо прыгать. Здорово!
Еще разок прыгну – у-у-ух! Впереди лежит подходящий камень, он даже больше того, земного! Сейчас я и к нему допрыгаю. На Луне это у меня получается лучше, чем у любого кенгуру! Раз прыжок, два прыжок, и я у камня! Сейчас проверим, правда ли я его смогу поднять. Ого!
– Дядя Кузя! Получилось!
– Молодчина!
– Здесь всё так легко удаётся! Интересно почему?
– Мы на Луне. Она легче Земли, поэтому сила лунного притяжения примерно в шесть раз меньше земного. Из-за этого и вес на Луне в шесть раз меньше, чем на нашей планете. Предметы с одинаковой массой имеют разный вес, или силу веса, на Земле и на Луне.
Здесь здорово! Можно прыгать высоко-превы-соко! А если кинуть камень? Возьму вот этот, не очень большой. Ничего себе, как далеко он улетел! А теперь попробуем камешек потяжелее. И он полетел, как будто это не камень, а маленький мячик! Как же всё тут интересно! Но… Мне всё равно хочется вернуться на Землю, ведь она наша родная планета.
– Дядя Кузя, а не вернуться ли нам?
– Возвращаемся. И продолжим знакомство с удивительной наукой физикой.
ЗаданиеСделай два маленьких бумажных кораблика, помести их в таз с водой на расстоянии 5 см и наблюдай за тем, что произойдёт. Пройдёт совсем немного времени, и ты увидишь, что оба корабля соприкоснулись своими бортами. Можешь объяснить почему?
Это произошло из-за силы притяжения, которая действует между двумя корабликами и притягивает их друг к другу.
У озера
Архимедова, или выталкивающая сила
– Всё осталось так, как будто мы никуда не улетали. На дорожке лежит мой мячик. Дядя Кузя, скафандры здесь уже не помогают, а мешают.
– Пора их снять, времяскок отправит их на место. А мы с тобой пойдём к озеру. Там отыщется ответ на ещё один твой вопрос.
Озеро совсем рядом, дорожка повернула, и вот оно перед нами. У песчаного берега плещется водичка. А что это за деревянный дом? Над входом вывеска. Прочитаем, что на ней написано. «Лодочная станция». Понятно. А вот и лодки! Качаются у мостика!
– Дядя Кузя, давай прокатимся на вон той синей лодочке!
– Хорошо. Но для этого мне нужно приладить вёсла.
Как же у дяди Кузи всё ловко получается. Одно весло уже на месте. А пока он занимается вторым, я подойду к воде. Попробуем, холодная ли? Очень даже тёплая. Что-то я давно не мыл свой мячик, самое время это сделать.
– Чево-о-стик, ты где? Вот неслух, убежал к воде! Чевост, разве ты не знаешь, что детям нельзя лезть в воду одним, без взрослых?
– Знаю, конечно. Но я ни в какую воду не залезал, я только мячик хотел помыть. Думал, окуну его в озеро – и готово. Но как я ни старался, ничего не получилось. Мячик даже наполовину не уходит под воду, какая-то сила его не пускает, выталкивает на поверхность.
– Всё верно, твой мячик выталкивает из воды сила, которую так и называют – выталкивающая, или архимедова сила. Второе название ей дали в честь Архимеда, древнегреческого учёного, который её открыл. Архимед понял, что на тело, погружённое в воду, действует выталкивающая сила. Она направлена вверх, а величина этой силы равна силе веса воды, которую это тело вытеснило.
– Так, может, эта же сила и лодку на воде держит?
– Правильная догадка! Лодка вытеснила много воды, её дно и бока довольно глубоко ушли в воду. Если заполнить водой всю погрузившуюся часть лодки, получится большой вес. Выталкивающая, или архимедова сила равна силе этого веса.
Архимедова сила выталкивает лодку из воды
– Она тоже немаленькая.
– И больше силы веса самой лодки без воды.
– Поэтому лодка и не тонет – архимедова сила её из воды выталкивает! С лодкой всё понятно.
А вот с камешками – не очень.
Я бросил один в воду, и он сразу утонул. И этот тоже. И этот.
– Дядя Кузя, почему же на камень не действует выталкивающая сила?
– Очень даже действует. Но она равна весу воды, вытесненной камешком. А сколько он её может вытеснить?
– Совсем чуть-чуть, он же маленький.
