Исследование силы трения

Исследованием силы трения занялся Галилей когда катал свой шарик по наклонному желобу, (подробнее: Сила тяжести. Ускорение свободного падения).

У него возникла мысль, сначала удивившая его самого. Он рассуждал так:

- Я пустил шарик вниз по наклонному желобу, и он покатился с ускорением. Это так и должно быть, потому что на него действует сила тяжести, она подгоняет его. Но если я толкну шарик по наклонному желобу и заставлю его катиться не вниз, а вверх, он покатится с замедлением. Это тоже совершенно понятно - сила тяжести тормозит его движение. Предположим, что я толкну шарик по горизонтальному желобу,

- продолжал свои рассуждения Галилей,

- как он покатится в этом случае? С ускорением?..

Конечно, нет! С ускорением он катиться не может, потому что нет уклона. И с замедлением он не покатится, потому что нет подъема. Значит, в этом случае он может катиться только равномерно. И если сделать желобок бесконечно длинным, шарик будет катиться по нему бесконечно долго и никогда не остановится. Но люди скажут, что так не бывает. Катящийся шарик все равно остановится. Это верно.

Но остановится не только потому, что ему помешает воздух, - помешают неровности пути, то есть - помешает трение. А на дорожке без трения, где шарик не встретит сопротивления своему движению, он сможет продолжать его вечно и безостановочно.

Движение не бывает безостановочным

Повседневный опыт доказывал людям, что на земле движение не бывает безостановочным, оно никогда не длится бесконечно. Самая хорошая тележка, прокатившись с разгона некоторое расстояние, в конце концов останавливается. Даже волчок, который способен очень долго вращаться, повертевшись несколько минут, падает. Качели не качаются вечно.

Люди никогда не видели, чтобы какой-нибудь предмет на земле мог долго двигаться сам по себе, и они думали, что движение не вечно, оно будто бы само собой иссякает, прекращается.

Чтобы какой-либо предмет двигался, его надо обязательно тянуть, толкать, катить, волочить, везти, запрячься в него самому или запрячь лошадей, быков, верблюдов, приспособить силу ветра или силу падающей и текущей воды - словом, для этого необходимо непрерывное действие силы.

И люди растили быков и лошадей, шили паруса, строили ветряные и водяные мельницы, чтобы в помощь своим слабым мускульным усилиям присоединить силу животных или силу ветра и падающей воды. Применение силы казалось людям причиной всякого движения.

Только движимое движется,

- утверждал Аристотель, (подробнее: Аристотель о движении). Но это было поверхностное, одностороннее суждение. Люди видели действие сил, но не обращали внимания на постоянное противодействие им трения всех видов.

Существование трения

Однако нельзя сказать, что люди не знали о существовании трения. Всем издавна известно, что волочить сани по песку страшно трудно. Тянуть их по бесснежной дороге тоже нелегко, но все же не так плохо, как по песку. Зимой же по снегу сани катить несравненно легче, чем по камням. А по льду? По льду сани скользят без всякой задержки, так что их приходится только чуть-чуть подталкивать. Чем глаже дорога, тем лучше езда.

В глубокой древности люди ездили зимой и летом на санях. Летние сани назывались волокушами. Потом изобрели колесо и стали ездить на телегах и арбах. Прошли годы - научились смазывать оси дегтем или салом, уменьшилось трение и стало еще легче ездить.

Естественные законы природы

Люди издавна довольно успешно боролись с трением на практике, но сути дела не понимали; они два различных явления объединили в одно - не отделяли действие силы тяги от сопротивления сил трения. Это разъяснил Галилей, указавший на тысячелетнюю ошибку.

Он помог людям понять, что одни повседневные наблюдения, одна практика, один опыт без точных наук слепы, что они могут вести к ошибкам и заблуждениям.

Наука, приводя в порядок наши знания, освещает путь практике, помогает осмысливать наблюдения, указывает на правильные истолкования результатов опыта. Многолетний труд Галилея привел к тому, что законы движения Аристотеля всеми были признаны несостоятельными, - их отбросили как неправильные и ошибочные.

Установлено было, что никакой разницы между «естественными» и «насильственными» движениями нет.

Все движения естественные, потому что совершаются на основании естественных законов природы. Исследование силы трения Галилем показало, что для движения предмета не нужно, чтобы сила действовала непрерывно, - ему достаточно дать толчок, и если этот предмет не встретит сопротивления, то будет двигаться безостановочно и равномерно, то есть с постоянной скоростью и вечно.

Этот закон был впоследствии назван законом инерции, а способность предметов сохранять постоянной скорость движения - инерцией.