Собственные колебания механических тел — очень важное понятие. Почти у любого тела и любой конструкции, с которыми мы встречаем­ся в технике и в повседневной жизни, есть свое собственное колебание (рис. 7). Часто эти коле­бания очень сложны, и их нельзя представить так наглядно, как колебание маятника или пружины. Более того, у сложного механического тела может быть много собственных колеба­ний.

Рис. 7. У сложного механического тела может быть много собственных колебаний.

Если конструкция или прибор находится под действием внешних периодических сил, то очень важно, чтобы период их действия не совпадал с периодом какого-либо из собственных колебаний. В противном случае может наступить резонанс, амплитуда колебаний конструкции выйдет за допустимые пределы, и она разрушит­ся. Были случаи, когда рушился мост, по кото­рому в ногу шла большая группа солдат. От­талкиваясь от моста с частотой его собственных колебаний, они раскачивали его, как качели, и он в конце концов обрушивался.

ОТ МЕХАНИКИ КЛАССИЧЕСКОЙ К МЕХАНИКЕ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ

В этой статье мы не пересказываем школь­ный курс механики. У нас задача другая: по­казать, как следует рассматривать движения механических тел в пространстве и во времени. Особое внимание мы обратили на некоторые интересные случаи механических движений.

Хотя механика самый старый раздел физи­ки, в ней за последние полвека появилось много нового и неожиданного. Это новое и неожидан­ное возникло в связи с углубленным изучением таких важнейших физических понятий, как пространство и время. Разбирая силы тяготения,

мы уже отметили, что Эйнштейн объяснил их не столько свойствами притягивающихся мате­риальных тел, сколько свойствами окружаю­щего их пространства. По существу, Эйнштейн воедино связал пространство, время и материю. Это вполне соответствует принципу диалектиче­ского материализма: пространство и время — формы существования материи и от нее не­отделимы.

Зависимость свойств пространства от при­сутствия материи Эйнштейн обнаружил позже, чем зависимость от движения наблюдателя. Вот как это было. Ньютон в своей «Механике» до­пускал существование абсолютного простран­ства и абсолютного времени. Он писал: «Абсо­лютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным»; «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется дли­тельностью».

Ньютон не указал, откуда берутся абсолют­ные пространство и время и как их обнаружить. Просто предполагалось, что вся Вселенная погружена в некую неподвижную пустоту, ко­торая и есть абсолютное пространство, и в этой пустоте равномерно течет абсолютное время. Если это так, то тогда следовало бы найти спо­соб, как измерять движения тел, используя сис­тему отсчета, связанную с абсолютным прост­ранством. Такая система выгодно отличалась бы от инерционных систем, которые, как мы видели, все относительны. Но как обнаружить это абсолютное пространство? Какое явле­ние природы может указать на то, что оно существует?

Предполагалось, что на это указывает рас­пространение света в пустоте. Действительно, чтобы свет звезды дошел до земного наблюдате­ля, он должен пройти миллионы и миллиарды километров в космическом пространстве, где плотность материи ничтожна. Свет лучше всего распространяется там, где ему не мешает не­прозрачное вещество, и можно думать, что «род­ная стихия» для света — именно пустое про­странство.

Это предположение надо было проверить экс­периментом. Если луч света распространяется в абсолютном пространстве, то можно устано­вить, что его скорость различна для разных наблюдателей. Другими словами, здесь также должны быть справедливыми преобразования Галилея, как и для всякого механического дви-

32