О движении

Инерция движения

Некоторое представление об инерции тел было известно с древнейших времен. Всегда люди знали, что предметы не начинают двигаться сами по себе, без действия на них силы: тяжести перевозились лошадьми, пыль переносилась ветром, мельницы приводились в движение водой.

Из таких наблюдений и вытекали воззрения древних ученых на движение тел. Например, Аристотель не имел никакого понятия об инерции движения. Он был уверен, что тело движется только под действием силы и немедленно останавливается, как только прекращается ее действие.

Леонардо да Винчи и Бенедетти еще смутно представляли себе инерцию движения. Только Галилей вполне ясно осознал это явление. Он ввел в механику и самый термин «инерция», впервые упомянутый Кеплером.

В ранних работах по механике Галилей еще не сформулировал принципа инерции. Но он, что совершенно очевидно, пользовался им в своих исследованиях.

Однако современники его, усваивавшие в университетах динамику Аристотеля, не были подготовлены к восприятию этого нового понятия в механике. Поэтому Галилею пришлось выдержать упорную борьбу со схоластами.

В своих умозрительных положениях аристотелианцы часто ссылались на опыты, но… они не делали их.

Так было и с вопросом об инерции.

Схоласты утверждали, будто камень, сброшенный вниз с мачты движущегося корабля, отстанет от мачты. Между тем стоило только сделать этот опыт, чтобы убедиться в ошибочности их мнения.

Галилей же указывал на сделанные в действительности наблюдения, что «камень, падающий с корабельной мачты, всегда попадет в одно и то же место, движется ли корабль или стоит на месте».

Незнание инерции ставило в большое затруднение схоластов, когда нужно было объяснять явление движения.

Почему летит камень, брошенный рукой?

Почему продолжает плыть лодка, когда уже подняты весла?

Аристотелю постоянно приходилось придумывать объяснения, которые если и могли быть приняты, то только для данного случая. Схоласты даже и не стремились сами объяснять явление природы. Им достаточно было знать, что говорил об этом Аристотель.

Но Галилей искал законы движения тел. Он открыл инерцию, объясняющую и полет брошенного камня и движение лодки, когда подняты весла.

Свойство инерции тел установлено наблюдением. Равномерное движение сохраняется тем дольше, чем меньше препятствий оно встречает на своем пути: брошенный шар катится по садовой дорожке значительно дальше, чем по траве; еще дальше он покатится по доскам и тем более по гладкому льду, потому что на садовой дорожке трение меньше, чем на траве, на досках — меньше, чем на дорожке, и еще меньше трение на льду.

Из подобных наблюдений Галилей сделал вывод, что равномерное прямолинейное движение — такое же естественное состояние тела, как и покой.

Доказать теоретически существование инерции тел нельзя: это — свойство физических тел, и оно может быть познано только путем наблюдения и опыта.

К такому воображаемому опыту (предполагая, что нет трения) и прибегал Галилей, чтобы убедить своих современников в существовании инерции.

В своем сочинении «Диалог о двух системах мира» он писал: «На наклонной плоскости тяжелое тело движется вниз ускоренным движением, и чтобы его удержать в покое, требуется употребить силу; на восходящей плоскости сила, напротив того, требуется, чтобы гнать его вверх, а также, чтобы его там удержать… Теперь скажите, что будет с тем же телом на плоскости, которая ни вниз не опускается, ни вверх не поднимается!» Ответ таков: «Если длина ее будет бесконечна, то и движение будет без границ, то-есть вечно».

Обращаясь, по существу говоря, к опыту, Галилей придал своему доказательству форму логического рассуждения, привычную ученым его времени.

Позднее, в своих «Беседах и математических доказательствах о двух новых науках», Галилей повторил это утверждение в более ясной и категорической форме:

«Когда тело движется по горизонтальной плоскости, не встречая никакого сопротивления движению, то… движение его является равномерным и продолжалось бы бесконечно, если бы плоскость простиралась в пространстве без конца».

Вводя понятие об инерции движения, Галилей решительно порывал с динамикой Аристотеля, подрывая самые основы натурфилософской механики.

Вместе с тем инерция позволила Галилею правильно понять, как движется тело под действием на него постоянной силы.

Первой проблемой, которой занялся Галилей, было свободное падение тел.