Масса лодки и масса пловца соответственно равны т и М. Тогда относительно неподвиж­ного наблюдателя закон сохранения количества движения можно записать формулой:

К этой лодке приближается другая — с наблюда­телем. Если скорость лодки относительно тече­ния реки будет v₀, наблюдатель запишет закон сохранения импульса в таком виде:

(т+M)v₁=mv¹₁+Mv¹₂.

Скорости v₁, v¹₁, v¹₂ для подвижного наблю­дателя получаются после простых преобразова­ний по формулам Галилея. Итак, для подвиж­ного наблюдателя закон сохранения импульса имеет такой же вид, как и для неподвижного. Такой же способ применяется во всех слу­чаях , когда надо определить, возможно ли назвать законом природы экспериментально обнаружен­ную или выведенную теоретически законо­мерность. Для этого нужно написать соотно­шение между физическими величинами для неподвижного наблюдателя и применить к нему преобразования Галилея. Если соотношение не изменится, значит, закономерность — закон природы. Если соотношение физических вели­чин при переходе от одной инерциальной систе­мы отсчета к другой изменится радикальным образом, то эта закономерность представляет собой лишь частную зависимость, свою для каждой инерциальной системы отсчета.

СИЛА

Понятие силы имеет очень важное значение для всей физики, потому что именно сила — причина, которая изменяет движения физиче­ских тел. Хотя мы очень часто чувствуем на себе действие различных сил, определить, что такое сила, довольно сложно. Механика изу­чает различные силы главным образом по их действию на тела. Если мы замечаем, что какое-либо тело изменило скорость или направление движения, то мы говорим, что на него подей­ствовала сила. Поэтому наиболее употребитель­но определение: сила — это действие одного тела на другое. Но в этой формулировке очень мало положительного содержания, так как она не вскрывает механизм действия.

То, что у сил различная природа, видно хотя бы из следующих примеров. Мускульным усилием мы сдвигаем нагруженную тележку, и она, достигнув определенной скорости, ка­тится равномерно. Здесь проявляется действие одного тела (наших рук) на другое (тележка). Сила трения постепенно останавливает желез­нодорожный вагон, который двигается по инер­ции.

Но вот пример другой силы: камень падает на землю с равномерным ускорением. На него действует сила тяготения. Эта сила несколько необычна, потому что здесь одно тело (Земля) действует на другое (камень) на расстоянии без какого-либо промежуточного контакта. Силы всемирного тяготения распространяются на всю Вселенную и действуют между всеми материаль­ными телами, как бы далеко они друг от друга ни находились. Силы электростатического и магнитного притяжений похожи на силу тяго­тения потому, что эти силы тоже действуют на расстоянии.

Существует и третий вид силы, она называет­ся силой инерции. Ее мы особенно хорошо чув­ствуем, когда автобус сильно тормозит или де­лает резкий поворот.

Мы уже говорили, что силы, действующие между различными телами, одинаковы относи­тельно инерциальных систем отсчета. Здесь уместно сказать несколько слов о неинерциальных системах отсчета. Можно себе представить наблюдателя, который двигается не равномер­но, а с ускорением. Тогда весь физический мир будет ему казаться совершенно иным, и он об­наружит, что на тела действуют силы, которых фактически нет.

Пусть, например, некто ведет свои наблюде­ния сквозь стеклянные стенки кабины лифта, которая свободно падает в глубокий колодец. При таком падении наблюдатель будет в состоя­нии невесомости; следовательно, он может счи­тать, что сила тяжести на него не действует! Измеряя скорость движения различных тел относительно себя (например, скорость движе­ния стены шахты, в которой происходит паде­ние), он установит, что стена двигается равномер­но ускоренно и, значит, по закону Ньютона на нее должна действовать сила.

Но здравый смысл подсказывает парашю­тисту в затяжном прыжке, что Земля все бы­стрее и быстрее приближается к нему не пото­му, что ей сообщает ускорение какая-то сила. Он знает, что закон Ньютона здесь следует понимать так: именно он, парашютист, па­дает с равномерным ускорением.

28