Я познаю мир. Естествознание

Чтобы понимать друг друга, ученые используют одни и те же единицы для измерения различных величин.

Что такое сила?

Кажется, на тропинке что–то лежит. Может быть, монетка, может быть, желудь или пуговица. Ты захотел поднять это и рассмотреть находку получше. Неожиданно прямо из–под ладони этот предмет начал двигаться прочь. Может ли так быть? Никаких ниток от него не тянется, и землетрясения нет. Значит, так быть не может.

Мы знаем, что тело неподвижно, если на него не действует сила. Чтобы не дать собаке убежать, надо крепко держать поводок. Сила нужна и для того, чтобы остановить тело, находящееся в движении. Сила – это толчок или тяга, то есть то, что может начать или прекратить движение. Сила заставляет изменить направление движения, например удар ракеткой отправляет мяч в другую сторону; сила меняет форму, например сила руки изгибает палку.

Что такое вес?

Почему вода из океана не стекает вниз вместе со всеми рыбами, кораблями и купающимися людьми? Почему австралийцы и их соседи не летят вниз головой в далекие дали, хотя Земля круглая?

Те же люди, кто убедил тебя и меня в том, что Земля – это шар, утверждают, что все предметы держатся на Земле благодаря силе тяжести. Это не клей и не гвозди – силу тяжести, как ни жаль, увидеть нельзя. Мы притягиваемся к центру Земли, и прилетели бы туда, если бы нам не мешали пол, асфальт – словом, сама Земля.

В год, когда умер Галилей, бросавший, как известно, шарики с башни, родился Исаак Ньютон. Став старше, он понял, что притяжение двух тел зависит от их массы и расстояния между ними. Чем дальше одно тело находится от другого, тем слабее сила, притягивающая их друг к другу. Заберемся на гору высотой, скажем, 7 тысяч метров. Рюкзак внизу, в базовом лагере, весил 15 килограммов, теперь он весит меньше. Всего на несколько граммов. Мы ничего не вынимали. Просто мы удалили рюкзак от центра Земли, и он стал весить меньше, то есть стал слабее притягиваться к центру нашей планеты.

Каждый скажет, что железо тяжелее дерева, масло легче воды. Что же это значит? Возьмем линейку и два кубика, один деревянный, а другой железный. Измерим их – грани одинакового размера, десять на десять сантиметров, значит, кубики имеют одинаковый объем – каждый по одному литру. Но железный кубик тяжелый, а деревянный гораздо легче.

Плотность – это масса одного литра вещества. Литр железа, как ни странно звучит это словосочетание, имеет большую массу, чем литр дерева. Железо плотнее.

Что такое трение?

Если тянуть сани по снегу, а потом выйти на лед, их станет легче везти. Хотя в санях лежит Петя, утомленный экспериментом. Стоит въехать в город и начать тянуть сани по асфальту, станет тяжело. Трение санных полозьев об асфальт больше, чем о снег или лед.

Петя плотно пообедал и увеличил силу трения. А если бы он не сделал этого, а еще лучше, встал бы и пошел рядом, сани заскользили бы легче. Чем больше груз, который мы везем, тем больше трение.

Рифленая подошва скользит плохо, а гладкая хорошо. Шероховатые поверхности плохо скользят, значит, чем более гладкая поверхность, тем меньше сила трения при скольжении по ней.

Чтобы уменьшить силу трения, используют разнообразные смазки. Подшипники твоего велосипеда смазаны для того, чтобы он веселее катился. Если намылить руку, то кольцо будет гораздо легче снять с пальца.

Положим Петю в коляску и покатим ее. Везти стало легче, чем в санях. Древним тоже был известен этот способ. Чтобы уменьшить силу, необходимую для перемещения саней, под полозья можно положить круглые камни или бревна.

Трение санных полозьев об асфальт больше, чем о снег или лед

Если на скользкой дороге приходится резко тормозить, может получиться так, что колеса окажутся зафиксированными, а машина будет скользить вперед. Опытные водители знают, что если тормозить, не давая колесам остановится и скользить, то машина остановится раньше.

Чем сильнее накачаны шины велосипеда, тем меньше их трение о землю. Если ты собираешься прокатиться по лесной глинистой дороге, лучше приспустить камеры в колесах, тогда они не будут пробуксовывать в грязи, если же нужно развить большую скорость на твердой дороге, нужно, наоборот, подкачать колеса.

Кто быстрее падает?

Если ты, потеряв разум, залезешь на крышу пятиэтажного дома и прыгнешь оттуда, скорее всего, это будет твой последний поступок. Если то же самое сделает кошка, то, вероятно, она останется живой и здоровой. Мыши такой полет не причинит вреда, а жук может без последствий упасть с высокой башни.

Каждый знает, как медленно падают хлопья снега в тихий зимний день и как быстро несется к земле брошенный камень. Правда ли, что более тяжелые предметы падают быстрее легких? Древние, в том числе Аристотель, считали что если один шар в 2 раза тяжелее другого, то первый будет в 2 раза быстрее падать.

Люди думали так примерно 1800 лет, пока итальянец Галилео Галилей не решил проверить это и бросил с башни пушечное ядро и маленькую пулю. Они летели рядом и упали одновременно. Почему же тогда снежинка падает медленнее камня? Галилей считал, что дело в сопротивлении воздуха.

И правда, в вакууме, то есть безвоздушном пространстве, снег шел бы с такой же скоростью, с какой летели бы на Землю запущенные в небеса камни.

Опыт Галилея

Итак, экспериментальная физика началась при драматических обстоятельствах. Публичный эксперимент состоялся, и шары упали вместе.

Но этого было недостаточно, чтобы произвести переворот в умах. Авторитет оказывался сильнее даже собственного зрения. В результате число противников Галилея увеличилось. Но это не остановило его стремления изучать законы движения тел.

Предмет, летящий с высоты, каждую секунду летит все быстрее – он разгоняется. На языке физиков, это значит, что тело движется с ускорением. Увы, мы не можем поставить на падающий предмет устройство, которое, как спидометр в автомобиле, измеряло бы его скорость. Для того чтобы измерить, как меняется скорость падающего тела, нужно довольно сложное оборудование. Эта же проблема стояла перед Галилеем.

Галилей предположил,что если скатывать шарики по наклонным плоскостям,то они будут двигаться так же,как падающие тела,только медленнее

В результате долгих раздумий он предположил, что, если скатывать шарики по наклонным плоскостям, они будут двигаться так же, как падающие тела, только медленнее. Если сделать так, чтобы шарик катился почти без трения, он будет разгоняться до одной и той же скорости, независимо от угла наклона горки. Скорость, которая достигается внизу горки, зависит от высоты, с которой этот шарик был пущен. Если шарик бросить вверх, то его полет будет постепенно замедляться, а при полете вниз шарик снова разгонится.