т
л	*
ЛЕВ ГЕНДЕНШТЕЙН^
„ О
Н К* И
’рису
МИХАИЛА КУРДЮМОВА»
О	&	1 ''Ji
• ф. /
3. в
ЛЕВ ГЕНДЕНШТЕИН
Для среднего школьного возраста
рисунки
МИХАИЛА КУРДЮМОВА
Харьков
ИМП «Рубикон»
1996
ББК 22.2
Г34
СОДЕРЖАНИЕ v
Глава 1.	Равновесие и силы...........5
Глава 2.	Скорость и ускорение.......29
Глава 3.	Законы движения............57
Глава 4.	Всемирное тяготение........81
Глава 5.	Работа и энергия..........103
© Л. Э. Генденштейн,
М. Л. Курдюмов, 1996
ISBN 5-7707-9366-Х	© ИМП «Рубикон», 1996
К ЧИТАТЕЛЮ
Приглашаем вас пройти вместе с забавными персонажами
по пути, которым шли ученые, открывая законы механики.
ЕСЛИ ВЫ ЕЩЕ УЧИТЕСЬ, вы сможете познакомиться
с физическими явлениями и увидеть их вокруг себя, повто-
рить опыты, которые ставят герои книги, а главное — по-
смотреть на окружающий мир глазами человека, который
знает некоторые секреты устройства этого мира. Эти-то сек-
реты и называются законами природы!
ЕСЛИ ВЫ УЖЕ УЧИТЕ, то вам и решать, как лучше
использовать книгу: на уроках или в кружке. Может быть,
ваши ученики захотят сами продолжить приключения героев
книги, и они откроют другие законы физики: учебный ко-
микс — хорошая форма творческой фантазии.
Кто бы вы ни были — ученик или учитель, желаем вам
хорошего настроения!
3
Нас зовут Фант, Азор, Крит и Тик. Мы живем в одном
городе, в одном доме и даже в одной квартире. Живем мы
дружно, хотя со стороны может показаться, что слишком
часто спорим. Кое-кого из нас порой называют фантазерами,
а кое-кого — критиками.
Иногда наши споры бывают полезными, и тогда нам
удается кое в чем разобраться. Например, нам удалось от-
крыть (правда, с небольшим опозданием — когда на две
тысячи лет, когда всего на триста) основные законы механи-
ки. Мы расскажем вам об этом — может быть, и вы захотите
принять участие в наших поисках?

Глава 1
Однажды Азор решил поиграть в футбол ключом от
квартиры...
Все попытки достать ключ оказались безуспешными.
6
Равновесие и силы
7
Глава 1
8
Равновесие и силы
9
Глава 1
Равновесие и силы
Глава 1
Равновесие и силы
1 лава 1
Крит порылся в книгах и прочитал, что вес одного
литра воды равен весу одной килограммовой гири. А
еще он прочитал, что вес, как и любая СИЛА, измеряется
в НЬЮТОНАХ, причем вес одной килограммовой гири
равен примерно десяти ньютонам. Значит, один ньютон
— это примерно вес половины стакана воды. А вес
пудовой гири, которую пытается тащить Тик, равен
примерно 160 Н.
Пользуясь мерной кружкой, наши друзья сами сде-
лали гирьки весом в один ньютон каждая.
14
Равновесие и силы
15
Глава 1
16
Равновесие и силы
17
Глава 1

Равновесие и силы
19
Глава 1

Равновесие и силы
На качелях можно
высохнуть быстрее.
Особенно если
промок не ты!
Странно... Как они
уравновешивают друг
друга? Ведь Тик намного^
легче Азора!
“по Тик и сидит
намного дальше от
середины качелей'
fl
21
Глава 1
22
Равновесие и силы
23
КАК АРХИМЕД
СРАЖАЛСЯ
С РИМСКОЙ АРМИЕЙ
На шестидесяти больших кораблях, доверху груженных
оружием, римская армия под предводительством опытного
полководца Марцелла направлялась к городу Сиракузы.
В то время этот большой портовый город на острове Сици-
лия был одним из греческих государств.
Марцелл намеревался напасть на город с суши и с моря:
восемь кораблей были связаны друг с другом, и на них стояла
огромная осадная машина. Жители Сиракуз онемели от стра-
ха: они не представляли, как можно противостоять такой
грозной силе.
Но в Сиракузах жил тогда знаменитый математик и ме-
ханик Архимед.
Однажды Архимед поведал царю Сиракуз, что мог бы
один поднять любую тяжесть. Больше того, он утверждал
даже, что мог бы сдвинуть самую Землю, если бы рядом была
другая Земля, на которую можно стать! Царь очень удивился
24
Равновесие и силы
и попросил Архимеда проде-
АРХИМЕД
монстрировать свое могуще-
ство. Тогда Архимед прика-
зал загрузить большой ко-
рабль, с трудом вытащенный
на берег многими людьми, и
посадить на него весь эки-
паж. Затем он привязал к ко-
раблю прочный канат, сел в
отдалении и начал крутить
ручку изобретенного им ме-
ханизма. И, к всеобщему
удивлению, корабль двинул-
ся к Архимеду так ровно,
будто поплыл по морю.
Царь тут же потребовал, чтобы отныне все верили каж-
дому слову Архимеда, и попросил его соорудить, используя
свое искусство, машины для обороны города при любой
осаде.
И теперь, когда римляне осадили Сиракузы, Архимед
привел в действие свои боевые машины. В римских воинов с
оглушительным грохотом полетели громадные камни — они
опрокидывали целые ряды воинов, и войско приходило в
полный беспорядок.
На море же творилось нечто невообразимое: из-за город-
ских стен появлялись огромные железные лапы, они хватали
корабли за носы, поднимали в воздух и опускали кормой в
25
глава 1
Может быть, так выглядела машина Архимеда,
которая захватывала и опрокидывала корабли.
К сожалению, чертежей этой машины не со-
хранилось (наверное, это была военная тайна).
воду. Нередко представлялось ужасное зрелище: судно, вы-
соко поднятое над морем, раскачивалось в воздухе до тех
пор, пока весь его экипаж не выбрасывался вон, а затем,
пустое, разбивалось о прибрежные скалы.
Осадная машина на восьми кораблях не успела даже
приблизиться к городским стенам, как оттуда один за другим
26
Равновесие и силы
полетели целые обломки скал — они вдребезги разбили
осадную машину и проломили палубы судов.
И Марцелл отступил — как на море, так и на суше.
— Не можем мы,— сказал он с невеселой усмешкой,—
воевать с математиком, который, подобно сторукому вели-
кану, поднимает вверх суда с моря и бросает в нас скалами!
И действительно, семидесятипятилетний Архимед один
был душою обороны: он приводил свои машины в движение
Рисунок, сделанный с древнегреческой мозаики.
Римский солдат требует, чтобы Архимед немед-
ленно шел с ним к Марцеллу. Архимед просит
подождать, пока он закончит решение задачи.
Архимеду остается жить несколько минут.
27
Глава 1
и руководил защитой города. Римляне были так напуганы,
что стоило показаться над городской стеной канату или брев-
ну, как все кричали, что Архимед направляет на них свою
машину, и в ужасе ударялись в бегство.
И все-таки после долгой осады в 212 году до нашей эры
Марцеллу удалось овладеть городом: жители Сиракуз чрез-
мерно увлеклись праздником в честь любимой богини Арте-
миды, и ночью римляне бесшумно поднялись на стены и
перебили опьяневшую стражу.
Архимед сидел, погруженный в размышление над гео-
метрическим чертежом, как вдруг перед ним появился рим-
ский воин и потребовал немедленно идти с ним к Марцеллу.
Архимед ответил, что должен сначала решить задачу. И тогда
взбешенный воин выхватил меч и убил Архимеда.
2
СКОРОСТЬ
И УСКОРЕНИЕ
Глава 2
30
Скорость и ускорение
31
Глава 2
Мы вернулись, чтобы
узнать, как будут падать
разные ключи. Давай
твою связку!
6е
Нечего швыряться
ключами - и так ясно, что
большие ключи будут падать
медленнее, чем маленькие!
Интересно, а как же
тогда должна падать связка
из одного большого ключа
одного маленького?
32
Скорость и ускорение
И все-таки неплохо
Связка, конечно,
что она еще тяжелее..:
будет падать МЕДЛЕННЕЕ,
чем один большой ключ, потому
что маленький ключ будет
замедлять падение!
Наоборот! Связка
должна падать быстрее, чем
один большой ключ, потому
было бы посмотреть, как
ключи будут падать
33
Глава 2
(
се ключи упали одновременно!
Я думаю, что если бы не было
сопротивления воздуха, ВСЕ
тела падали бы одинаково!
Неужели там, где нет
iyxa, даже перышко б'
падать, как ключ?
Давайте полетим на
Луну и там проверим!
есть..
Ключ и перья у нас
Мы сможем проверить это
и на Земле: положим ключ и перышко
в стеклянную трубку...
34
Скорость и ускорение
35
Глава 2
Скорость и ускорение
Спидометром называют прибор, который показывает
скорость (например, в автомобиле).
37
Глава 2
время
давайте разделим
высоту на время -
и узнаем скорость!
Измерять мы можем
только высоту и время
падения...
Пусть Тик Я!
измеряет высоту,
а я буду измерять
Скорость и ускорение
39
Глава 2
Так чему же равна
скорость падения -
пяти или десяти
метрам в секунду?х
А с высоты двадцать
метров ключ падал две секунды:
Значит, скорость падения -
ь^десять метров в секунду!
Уж очень быстро всех
падает! Вот если бы
можно было замедлить^
падение
40
Скорость и ускорение
Замедлить падение можно’
давайте скатывать шары
с наклонной плоскости!
думаю, нам'"-^
понадобится не одна
наклонная
плоскость..._^
Чтобы уменьшить трение,
отполируем плоскость до
зеркального блеска!
Шары
полировать
труднее!
41
Глава 2
Когда шар скатывается
42
Скорость и ускорение
ц^Путь при равномерном^
/движении тоже все время
L изменяется, но мы же
умеем его измерять}^
Скорость при скатывании
непрерывно увеличивается...
А если величина все время
изменяется, как же ее
измерить?
При равномерном
движении путь равен
скорости, умноженной
на время... Кажется,
я что-то придумал!
43
Глава 2
Смотрите: при равномерно
движении площадь под граф!/
скорости тоже равна произведению
44
Скорость и ускорение
Когда я сам скатывался, мне >пМ
казалось, что скорость увеличивается уу
прямо пропорционально времени! Чему
тогда равна площадь под У
графиком скорости?
получается треугольник. Его площадь
равна половине произведения основания
на высоту. Основание равно t, а высота
К равна at, то есть путь равен at2/2./
График прямой
пропорциональности - это
прямая, проходящая через
начало координат. Это мне
Получается, что путь пропорционален
'КВАДРАТУ времени? Тогда он увеличивается со
временем намного быстрее, чем при равномерном
к" движении: когда время увеличивается вдвое,
I \ путь должен увеличиться в четыре раза! .
I	Это надо бы проверить.
Гпава 2
Ровно одна секунда!
46
Скорость и ускорение
-г Ничего удивительного:
иначе она сама запуталась бы]
в собственных законах! J
Удивительно, что природа
выбирает самые простые
закономерности! .х
{ Азора можно поздравить: \
(его предположение оказалось,
х. правильным! У
<Цаваите величину а назовем^
УСКОРЕНИЕМ, потому что она
показывает, с какой скоростью
^изменяется сама скорость.
47
Гпава 2
Зная путь и время,
мы можем теперь находить
ускорение: если путь 5 = at2/2,
то ускорение а = 2s/t~. я вычислил, чему равно
ускорение при падении! И оба
аши измерения приводят к одному
и тому же результату!

Более точные измерения показали бы, что ускорение при
падении равно 9,8 (м/с2). Это ускорение называется
УСКОРЕНИЕМ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ.
48
Скорость и ускорение
49
Глава 2
50
Скорость и ускорение
КАК ГАЛИЛЕИ
БРОСАЛ ШАРЫ
С БАШНИ
Возле знаменитой наклонной башни в итальянском го-
роде Пизе столпились студенты университета — они с инте-
ресом смотрели, как их преподаватель бросает с башни раз-
ные шары. Не часто приходилось студентам видеть препода-
вателей за подобными занятиями. Звали молодого препода-
вателя Галилео Галилей, и было это четыреста лет тому
назад.
Студенты наблюдали за Галилеем, а Галилей — за паде-
нием шаров: он ставил первый физический ОПЫТ в истории
человечества. До этого ученые делали только НАБЛЮДЕ-
НИЯ, а затем строили довольно сложные теории для их
объяснения. Так поступал великий ученый древности Ари-
стотель, так поступали и современники Галилея, жившие
через две тысячи лет после Аристотеля.
Аристотель видел, что тяжелые предметы падают быст-
рее, чем легкие: камень падает быстрее, чем цветок. И Ари-
52
Скорость и ускорение
Знаменитая пизанская наклонная, или «пада-
ющая» башня. Она, к счастью, стоит до сих пор,
оставаясь прекрасным памятником архитекту-
ры Возрождения и памятником науки — здесь
был поставлен первый физический опыт.
стотель построил теорию, согласно которой чем тяжелее
тело, тем быстрее оно должно падать — во столько же раз
быстрее, во сколько раз оно тяжелее. Эта теория просущест-
53
Глава 2
вовала две тысячи лет, до тех пор,
пока Галилей не заметил, что она
сама себе противоречит!
Возьмем, сказал Галилей, ДВА
тела, легкое и тяжелое, свяжем их
вместе и бросим с высоты. Если лег-
кое тело действительно падает мед-
леннее, чем тяжелое, оно должно
«притормаживать» падение тяже-
лого тела, и поэтому связка двух тел
должна падать медленнее, чем одно
тяжелое тело. Но ведь связку
можно считать ОДНИМ телом,
ГАЛИЛЕЙ
еще более тяжелым, и, значит, связка должна падать не
медленнее, а наоборот, быстрее, чем одно тяжелое тело!
И тогда Галилей решил ПРОВЕРИТЬ НА ОПЫТЕ, как
же в действительности будут падать тела разного веса: пусть
ответ на этот вопрос даст сама природа. Он изготовил два
шара одинакового размера — один свинцовый, другой дере-
вянный, и сбросил их с пизанской башни. Оба шара упали
почти одновременно!
Но почему же тогда камень падает быстрее, чем цветок?
Галилей догадался, что дело в различном сопротивлении
воздуха: «если устранить сопротивление воздуха,— писал
он,— все тела падали бы одинаково».
Одинаково, но как именно? Падение происходит так быст-
ро, что невозможно провести тщательные измерения. И Гали-
54
Скорость и ускорение
Так, судя по описаниям, могло выглядеть «ла-
бораторное оборудование» Галилея, с помощью
которого он изучал движение по наклонной
плоскости. Роль часов исполняло ведерко с во-
дой: по весу вылившейся воды Галилей опреде-
лял время.
лей догадывается, как можно «замедлить» падение: он начи-
нает изучать скатывание шаров по наклонной плоскости.
Чтобы уменьшить трение, Галилей полировал шары и
оклеивал желоба, по которым скатывались шары, гладким
пергаментом. Механических часов тогда еще не было, и
Галилею приходилось измерять время с помощью водяных
часов: он сделал маленькое отверстие в дне ведерка, пропу-
стил через него тонкую трубку и закрывал эту трубку паль-
цем, когда шар докатывался до отметки. А потом на точных
55
Глава 2
весах взвешивал, сколько воды успело вылиться через труб-
ку. Представьте себе, сколько времени занимало каждое
измерение! Вот как были открыты законы равноускоренного
движения — те самые, которые изучают сегодня в школах
всего мира.
Кстати, главное открытие, благодаря которому впослед-
ствии были изобретены механические часы, тоже сделал
Галилей. Как-то во время церковной службы он присмотрел-
ся к тому, как раскачивается большая люстра под сводом
собора, и заметил, что период колебаний (то есть время
одного колебания) не зависит от размаха колебаний! Это и
было открытием главного свойства маятника — сердца лю-
бых механических часов.
ЗАКОНЫ
ДВИЖЕНИЯ
'll
Глава 3
58
Законы движения
И все-таки
скоростью очень похоже
на покои...
Километровые столбы
проносятся мимо нас ровно
через минуту один после
другого!
шестьдесят километров /
в час!
’Sfilnuill
движение с постоянной
Представьте себе, что
мы оказались в межзвездном
пространстве, вдали
от звезд...
59
Глава 3
60
Законы движения
И каждый может
считать, что он находится в покое,
а другие - движутся...
Когда на тело
не действуют силы, оно
движется ПО ИНЕРЦИИ!
61
Глава 3
Законы движения
63
Глава 3
64
Законы движения
65
Глава 3
Неужели снова
Выходит, сила нужна для
того, чтобы ИЗМЕНИТЬ
скорость!
Если скорость изменяется,
значит, есть УСКОРЕНИЕ!
Я почувствовал, что
чем больше сила, тем
ольше ускорение! Может быть,
они прямо пропорциональны/,।
друг другу?	.
rk
рямая пропорциональность;
Это надо проверить!
66
Законы движения
*
67
Глава 3
Буквой « а »
обозначается
ускорение!
Я заметил, что пока
Тик падал, он тянул с >
постоянной силой - показания
^динамометра не менялись!
68
Законы движения
Глава 3
Когда падает Азор,
он тянет с силой, втрое
большей, чем Тик, и ускорение
тоже втрое большее!
Наши друзья поставили еще несколько опытов, в которых
вместо Тика и Азора падала сумка с различными грузами.
Эти опыты подтвердили предположение Азора: УСКОРЕНИЕ
ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО СИЛЕ.
70
Законы движения
А вот тележка с Азором
разгоняется той же силой
намного медленнее...
71
Глава 3
Значит, ускорение
зависит не только от силы:
одна и та же сила разные тела
ускоряет по-разному!
Ускорение зависит еще
от МАССЫ тела: чем больше масса,
ем
меньше ускорение при действи
той же силы.
Видишь, у меня
масса больше, чем у тебя —
меня разогнать труднее!
А у осла масса
еще больше: его трудно
даже сдвинуть с места!
72
Законы движения
73
Глава 3
7А
[ ч
НИМ9У«ьЛ™
ОН эИИЬМУэа OU M4l9H4»»d
vjojMv э j<</V «км й®и и »й
эинэЛо^К oti OV9J.
НЭЭьн МИН 3^9 а си о dll ЬИЯ*>«/ Ь*/И^
IL
аМИ»НИИо^И^ *
b>j<dV оМуилхиэшио «*43Р КзлХжияУ z«HHp

Щш.
Жаль, что Ньютон "'“‘W’
успел открыть эти законы
немножко раньше, чем мы! Z
кпнэжпод 1ялоуп£
КАК ПЛАНЕТЫ
ПОМОГЛИ ОТКРЫТЬ
ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ
В прошедшие века, когда телевизора еще не было, люди
смотрели в ночное небо: движение ночных светил заворажива-
ло их, и могучая фантазия рождала прекрасные мифы о богах.
Рисунок на древнегреческой вазе: бог солнца
Гелиос летит по небу на колеснице, запряжен-
ной крылатыми конями.
76
Законы движения
Пусть эти мифы были наивны, но ведь это были первые
попытки ОБЪЯСНИТЬ движение светил! А объяснять нуж-
но было для того, чтобы уметь ПРЕДСКАЗЫВАТЬ: напри-
мер, мореплаватели, многие дни не видевшие земли, только
по положению звезд и планет могли узнать, где они находят-
ся и куда им надо плыть.
Объяснить движение Солнца и Луны было несложно:
всякому видно, что они просто вращаются вокруг НЕПОД-
ВИЖНОЙ Земли. Так же вращается вокруг Земли и «звез-
дная сфера» с прикрепленными к
ней звездами. Но вот планеты по-
чему-то движутся по небу весьма
прихотливо: порой останавлива-
ются, поворачивают назад и опи-
сывают какие-то странные петли!
Это «своевольное» движение дей-
ствительно напоминало прихоти
человекоподобных божеств — не-
даром у древних греков и римлян
именно планеты названы имена-
ми главных богов! Пытаясь объяс-
КОПЕРНИК
нить такое причудливое движение планет, астрономы приду-
мывали очень хитроумные теории: якобы планеты, вращаясь
ВОКРУГ ЗЕМЛИ, совершают еще дополнительные, доволь-
но сложные вращения.
Но однажды польский монах Николай Коперник заме-
тил, что расчет движения планет значительно упрощается,
77
Глава 3
если считать, что все планеты, В ТОМ ЧИСЛЕ И ЗЕМЛЯ,
вращаются вокруг неподвижного Солнца! И тогда не нужно
вводить никаких дополнительных вращений: картина мира
становится удивительно простой и ясной.
Однако предположение Коперника сразу же натолкну-
лось на очень серьезные возражения. Разве не противоречит
Старинный рисунок, на котором изображена
система Коперника-Галилея: в центре нахо-
дится Солнце, а Земля движется вокруг него.
Смена дня и ночи происходит из-за вращения
Земли вокруг своей оси.
78
Законы движения
движение Земли, опоры наших домов, повседневному опы-
ту? Разве можем мы НЕ ЧУВСТВОВАТЬ движения Земли?
Первым, кто понял, что никаких противоречий тут нет,
был Галилей. Он открыл, что любое движение является ОТ-
НОСИТЕЛЬНЫМ, то есть движение любого тела должно
рассматриваться только по отношению к ДРУГИМ телам.
И если, например, два корабля движутся один относительно
другого равномерно и прямолинейно, то пассажиры любого
из них могут считать, что их корабль покоится, а другой
корабль движется. Отсюда сле-
довал очень важный вывод: для
сохранения движения не нужна
сила — раз начавшись, оно мо-
жет продолжаться «само по себе»
сколь угодно долго! Так, в попыт-
ке понять движение планет, был
открыт закон инерции, первый из
законов движения.
Второй закон движения также
обязан своим рождением движению
НЬЮТОН
планет. Открыл его другой вели-
кий ученый, англичанин Исаак
Ньютон. Изучая движение планет, он открыл даже сразу два
закона: закон, связывающий силу и ускорение, и закон все-
мирного тяготения (о нем мы расскажем в следующей главе).
Третий закон движения открыл голландский ученый
Гюйгенс.
79
Глава 3
Сегодня эти три закона называют «законами Ньютона»,
потому что именно Ньютон соединил их вместе и показал,
что эти три закона позволяют решить любую механиче-
скую задачу. Он сам не называл эти законы своим именем,
наоборот, он говорил, что «стоял на плечах гигантов», то
есть опирался на труды великих ученых — его предшест-
венников.
Три закона Ньютона описывают не только движение
планет — они описывают движение всего, что нас окружа-
ет — даже движение молекул газов! Пожалуй, нет других
законов, которые формулировались бы так просто и объяс-
няли бы так много!

Глава 4
82
Всемирное тяготение
83
Глава 4
84
Всемирное тяготение
Глава 4
86
Всемирное тяготение
87
Гпава 4
Всемирное тяготение
Глава 4
90
Всемирное тяготение
Ведь ядру придется
облететь весь земной шар -
оно станет искусственным
ь,. спутником Земли!
Не хотел бы я
стрелять из этой пушки -
можно получить ядром
по затылку!
Я думаю, у тебя
было бы достаточно времени,
чтобы увернуться. .
91
Глава 4
92
Всемирное тяготение
Глава 4
Всемирное тяготение
Не знаю, кто запустил
емля..
Сравнили Луну с каким-то
ядром! Она облетает Землю
за 28 дней и находится так далеко
от Земли, что никакой пушкой у
ее туда не забросишь!
только пушечка!
Луну на орбиту вокруг Земли,
но понятно, что она остается
на этой орбите только потому
что Земля ее притягивает!/А я понял теперь.
почему сама Земля не улетает
от Солнца! И не только
95
Глава 4
Всемирное тяготение
~ Удивительно;*^
что он открь!л этот
^закон, не.покиДай/
=/ Земли! ‘
Наверное,
и звезды притягиваются
друг к другу!' J
До нас об.этом тоже^^^^^
успел догадаться Ньютон - он открыл^^
ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ: ВСЕ ТЕЛА
^ВО ВСЕЛЕННОЙ ПРИТЯГИВАЮТСЯ
ДРУГ К ДРУГУ! '
4 6-8
97
КАК БЫЛ ОТКРЫТ
ЗАКОН ВСЕМИРНОГО
ТЯГОТЕНИЯ
В 1665 году в Англии разразилась эпидемия чумы. Спа-
саясь от нее, двадцатитрехлетний Ньютон вынужден поки-
нуть университет, который он только что окончил, и на
целых два года поселиться в своей родной деревне.
Никто и никогда за всю человеческую историю не от-
крыл так много, как молодой Ньютон за эти два года, прове-
денных в деревенской глуши.
— В то время я был в расцвете своих изобретательских
сил и думал о математике и физике больше, чем когда-либо
после,— вспоминал он.
Вот что сделал тогда Ньютон:
— разложил с помощью призмы солнечный свет в раз-
ноцветный спектр, открыл, что белый цвет — составной, и
построил теорию цветов,
— открыл дифференциальное и интегральное исчисле-
ние — совершенно новые разделы математики,
98
Всемирное тяготение
Дом, в котором родился Ньютон и где он провел
в молодости два года, спасаясь от чумы. Именно
тогда в этом скромном деревенском доме и были
сделаны величайшие открытия.
— открыл закон всемирного тяготения,
— открыл важнейший закон движения, который называ-
ется теперь «вторым законом Ньютона»,
— собрал все три закона движения воедино и, добавив к
ним открытый им закон всемирного тяготения, объяснил
движение всех планет солнечной системы.
Современники считали, что Ньютон построил картину мира.
— А сделать это можно только один раз! — говорил один
известный ученый.
Ньютон рассказывал, что мысль о тяготении пришла ему
в голову, когда он, погрузившись в думы, сидел в своем саду
под яблоней. И вдруг одно яблоко упало.
99
Глава 4
Это Луна, которую видел
Ньютон, и яблоко, падение
которого навело Ньютона
на мысль о всемирном тяго-
тении. Трудно представить
себе, что движение огром-
ной Луны и падение ма-
ленького яблока подчиня-
ется одному и тому же зако-
ну всемирного тяготения!
— Почему яблоко падает
всегда вниз? — задал себе
Ньютон очень «простой» воп-
рос.— Почему оно падает не в
сторону, а всегда к центру
Земли? И не только яблоко,
ВСЕ предметы падают по на-
правлению к центру Земли.
Значит, существует некая «при-
тягательная сила», сосредо-
точенная в Земле. Но тогда
эта сила есть в ЛЮБОМ пред-
мете: ведь если Земля при-
тягивает яблоко, то и яблоко
притягивает Землю! Может
быть, сила, подобная той, ко-
торую мы называем тяже-
стью, простирается по всей
вселенной?
И Ньютон начал думать о
тяготении, простирающемся
до орбиты Луны. Может быть,
тяготение влияет на движение
Луны? Может, оно-то и удер-
живает Луну на орбите? Ведь
если бы на Луну не действова-
ли никакие силы, она двига-
100
Всемирное тяготение
лась бы по прямой линии, а не по окружности, и давным-дав-
но улетела бы от Земли!
Ньютон произвел первые расчёты. Чтобы объяснить дви-
жение Луны, ему пришлось предположить, что сила тяготе-
ния Земли убывает с расстоянием так, что если расстояние
увеличивается, скажем, в два раза, сила уменьшается в че-
тыре раза, а если расстояние увеличивается в десять раз, то
сила убывает в сто раз (в таком случае говорят, что сила
обратно пропорциональна квадрату расстояния).
На этом рисунке из старинной книги изображе-
на одна из первых попыток преодолеть земное
тяготение: стреляют из пушки, направленной
вертикально вверх. «Упадет ли оно обратно?»
написано на рисунке. Нашлись смельчаки, ко-
торые действительно поставили такой опасный
опыт, и... ядро обратно не упало! Связано это
было, конечно, с тем, что выставить дуло пуш-
ки строго вертикально очень трудно, и поэтому
ядро падало далеко от пушки.
101
Глава 4
Рисунок из знаменитой
книги Ньютона «Мате-
матические начала нату-
ральной философии». На
нем показано, как будет
двигаться ядро из «боль-
шой-болыиой пушки», по-
ставленной на «высокую-
высокую гору», если ско-
рость ядра будет увеличи-
ваться. Это—первое пред-
сказание искусственных
спутников Земли.
— Может быть, та же самая сила тяготения удерживает и
планеты на орбитах при их обращении вокруг Солнца? —
предположил далее Ньютон.— И убывает она по тому же
самому закону...
Когда Ньютон произвел расчеты, он первый из всех лю-
дей понял законы движения планет.
РАБОТА
И ЭНЕРГИЯ
Глава 5
104
Работа и энергия
Т7 Если поднимать сразу по три "'х
кирпича, дело идет в три раза быстрее!
\Я через час закончу, а Тику придется/
работать еще три часа.
Это нечестно —
получается, что я буду
работать в три раза
больше, чем Азор!

Не больше, Тик, а
ДОЛЬШЕ! Ведь если ты '
поднимешь столько же кирпичей,
сколько Азор, на ту же высоту,
то и работу совершишь
такую же!
Веревки ты действительно
вытянешь в три раза больше, чем Азор,
но зато силу ты прикладывать в три раза
еньше. А работа равна ПРОИЗВЕДЕНИЮ
силы на перемещение!
105
Глава 5
держать кирпичи молча...
Если просто держать кирпич,
тоже устанешь! А ведь перемещение
при этом равно нулю! Неужели и
работа равна нулю?
Тебя сейчас
ит стена, но
работы она при этом
не совершает!
Если ты не собираешься
однимать кирпич, а будешь только
держать его, мы лучше сделаем
твою статую — она будет
106
Работа и энергия
Глава 5
108
Работа и энергия
109
Глава 5
Работа и энергия
111
Глава 5
Работа и энергия
Все было бы совсем хорошо,
если бы мне не приходилось каждый раз
карабкаться наверх!
Зато работа идет
прекрасно: за один раз ты
поднимаешь больше кирпичей,
чем мы с Азором вместе
за целый день!
Нам пора
>лать перерыв: К
совсем выдохся!
Глава 5
114
Работа и энергия
115
Глава 5
Работы в бутерброде нет,
но ЗАПАС работы, похоже, есть:
я чувствую, как во мне прибывают
силы, и я готов на новые
перемещения!
	
Наверное, энергия
может иметь разные формы:
например, машинам нужны
не бутерброды, а бензин...
Работа и энергия
Если мы будем изучать
сразу все виды энергии, мы
запутаемся! Давайте разберемся
сначала с механической
энергией.
Давайте: когда мы
поднимаем тело, мы совершаем
работу и, значит, увеличиваем
энергию тела! Назовем зту
энергию ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ. >
117
Глава 5
Этот бездельник
уже не работает,
а катается! ,

А что, в этом катании
/ тоже есть свой смысл... Если
'Азор С РАЗГОНА поднимается вверх,
значит, когда он ДВИЖЕТСЯ, он тоже
k обладает энергией. Назовем эту
энергию КИНЕТИЧЕСКОЙ. .
118
Работа и энергия
119
Глава 5
120
Работа и энергия
Ого, попробуйте,
как они нагрелись!
х Когда я тормозил на ровной
дороге, потенциальная энергия
не изменялась, а кинетическая —
уменьшалась! Куда же
девалась энергия?
Может быть,
она прячется
jтормоза?
121
Глава 5
122
Работа и энергия
123
КАК БЫЛ ОТКРЫТ
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ
ЭНЕРГИИ
В 1840 году двадцатишестилетний врач Роберт Майер во
время стоянки корабля делает кровопускание матросу, ко-
торому стало плохо от жары — дело происходит на острове
Ява, который славится жарким климатом. Майер вскрывает
больному вену и... в ужасе обнаруживает, что течет не темная
кровь, а ярко-красная! Неужели он ошибся и попал не в вену,
а в артерию? (Дело в том, что по сосудам у нас течет кровь
разного цвета: по артериям кровь идет от сердца, она напол-
нена кислородом и имеет поэтому алый цвет, а по венам идет
кровь к сердцу, это уже «отработавшая» кровь, в которой
осталось мало кислорода, поэтому цвет у нее темно-крас-
ный.) Однако местные врачи успокаивают Майера: здесь, в
тропиках, говорят они, кровь у людей в венах становится
почти такой же ярко-красной, как в артериях.
«Почему же так происходит? — задумывается Майер.—
Может быть, дело в жарком климате: температура воздуха
124
Работа и энергия
здесь почти равна температуре
человеческого тела. Поэтому у
организма нет необходимости
расходовать силу на поддержа-
ние температуры тела. Вот кис-
лород и остается в крови: силу
ведь дает именно сгорание кис-
лорода. Значит, сила имеет свой-
ство сохраняться: она только
превращается из одного вида в
другой, но никогда не исчезает
и не появляется из ничего».
МАЙЕР
Так судовой врач делает величайшее открытие, которое
имеет отношение не только к медицине, но вообще к ЛЮ-
Может быть, так выглядел корабль, на котором
в первой половине прошлого века судовой врач
Роберт Майер сделал великое открытие — от-
крыл закон сохранения энергии.
125
Глава 5
БЫМ процессам, происходящим в живой и неживой приро-
де — Майер открывает ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ.
(В то время энергию еще называли силой.)
Развивая свою идею, Майер изучает все известные ему
превращения энергии — кинетической в потенциальную и
обратно (при подъеме тела, брошенного вверх, и его паде-
нии) , механической энергии в тепло (при трении), тепла в
механическую энергию (в тепловых двигателях), рассмат-
ривает электрическую и химическую энергию. Он догады-
вается, что источником запасов энергии на Земле является
Солнце: «Свет Солнца, превращаясь в тепло, порождает
движения в атмосфере, превращает воду в поднимающийся
пар, который потом превращается в облака, что порождает
течение рей...» Он догадывается даже о преобразовании
энергии солнечного света растениями: «Природа поставила
перед собой задачу поймать на лету льющийся на землю свет
и накопить подвижную силу, превратив ее в неподвижное
состояние. Для этого она покрыла земную кору организма-
ми, которые, живя, поглощают солнечный свет, что порож-
дает в них сложные химические реакции. Этими организма-
ми являются растения.»
И наши основные источники энергии сегодня, нефть и
уголь — это не что иное, как остатки древнейших растений,
покрывавших нашу Землю сотни миллионов лет назад!
Независимо от Майера, но на несколько лет позднее его за-
кон сохранения энергии был открыт еще двумя учеными — ан-
гличанином Джеймсом Джоулем и соотечественником Майера
126
Работа и энергия
ДЖОУЛЬ	ГЕЛЬМГОЛЬЦ
немцем Германом Гельмгольцем. Кстати, Гельмгольц, как и
Майер, был врачом, а Джоуль по профессии был пивоваром...
Джоуль первым точно измерил, сколько механической
энергии необходимо перевести в тепло, чтобы нагреть опре-
деленное количество воды, то есть нашел, как говорят, «ме-
ханический эквивалент теплоты». Он был так увлечен исс-
дедованием превращения механической энергии в тепло, что
даже после свадьбы, во время медового месяца ходил с ме-
тодой женой к водопаду, чтобы измерить, насколько нагре-
лась вода при ударе о камни!
Закон сохранения энергии ученые считают теперь важ-
нейшим из всех законов физики.
Учебное пособие
ГЕНДЕНШТЕЙН Лев Элевич
КУРДЮМОВ Михаил Леонидович
Фант, Азор, Крит, Тик
открывают законы
МЕХАНИКИ
Для среднего школьного возраста
Редактор
Р. М. ДЕРЕВЯНЧЕНКО
Технический редактор
Г. П. АЛЕКСАНДРОВА
Подписано в печать с оригинал-макета 27.11.95.
Формат 60х90*/|б. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 8. Уч.-изд. л. 8. Тираж 10000. Зак. 6-в
ИМП «Рубикон»
Украина, 310166, Харьков, ул. Бакулина, 11
Отпечатано с оригинал-макета
на Харьковской книжной фабрике «Глобус»
Украина, 310012, Харьков, ул. Энгельса, 11
Генденштейн Л., Курдюмов М.
Г34 Фант, Азор, Крит, Тик открывают законы механики
X.: ИМП «Рубикон», 1996 — 128 с.
ISBN 5-7707-9366-Х
В доступной и занимательной форме учебного комикса рассказ
о законах механики и истории их открытия. Приведены интересные фа
из жизни великих ученых.
Для среднего школьного возраста.
ББК 2.


Дорогие ребята!
Хотите ли вы принять участие
в открытии законов механики?
В этом вам помогут забавные
персонажи нашей книги.
Вместе с ними вы сможете
пройти тем путем, по которому
шли великие ученые.
Желаем вам интересного
путешествия в мир науки!