Страница:БСЭ-1 Том 51. Серна - Созерцание (1945).pdf/48

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Эта страница не была вычитана

только ньютоновскому понятию С. Такая точка зрения неверна. Вращающий момент, напрл, играет точно такую же роль при исследовании вращательного движения тела, как ньютоновская линейная С. при изучении поступательного движения; он характеризует внешнее механич. воздействие, изменяющее вращательное движение тела. Если выбранные обобщённые координаты и их изменения действительно описывают независимые движения тела, то обобщённые С. характеризуют внешние воздействия, изменяющие эти движения.

Образование и развитие понятия С. Понятие С. в статике восходит к древности. Первоначально оно связывалось с представлением о давлении или натяжении, производимом мускулами человека. Величина этих действий сравнивалась с весом определённых грузов, для уравновешивания к-рых необходимо соответствующее усилие. В течение долгого времени С. изображалась в виде груза, подвешенного на верёвке, перекинутой через блок и удерживаемой в равновесии рукой человека. Общее же понятие С. как меры любого внешнего воздействия, изменяющего механич. состояние тела, возникло и развилось лишь после открытия закона инерции Галилеем и механич. исследований Гюйгенса. Из закона инерции логически следовало, что внешнее воздействие вызывает ускорение тела, но что оно вовсе не требуется для поддержания, скорости тела, как думали до Галилея. Однако Галилей ещё не пользуется понятием С. Галилей ограничивается гл. обр. изучением движения отдельного тела (закон падения, движения брошенного тела); при этом его интересует преимущественно кинематич. сторона вопроса, именно — по какой траектории движется тяжёлое тело, если дана его начальная скорость.

Проблемой взаимодействия тел он занимался только при исследовании удара; но и в этой задаче его интересует лишь результат взаимодействия, т. е. то движение, к-рое тело приобретает после удара. — Декарт вообще сводил всякое взаимодействие тел к соударениям между ними, считая при этом, что взаимодействие (т. е. удар) происходит мгновенно. Поэтому для него не существует вопроса о законе этого взаимодействия, о зависимости действия от координат или от времени. Значительный шаг вперёд в создании динамич. понятия С. был сделан Гюйгенсом. В своём исследовании движения тела по окружности Гюйгенс не только находит величину центростремительной С., зависимость её от радиуса окружности и скорости тела, но и сравнивает натяжение нити, вызванное центробежной С., с натяжением нити, вызванным подвешенным на ней грузом.

У Гюйгенса, следовательно, мы находим уже сопоставлениестатич. действия С. с её динамич. действием. Однако открытие Гюйгенса явилось лишь подготовительным шагом к формулировке общего понятия С. Нужно было ещё найти точную динамич. меру С. Но самое главное  — нужна была иная, новая постановка задач механики по сравнению с той, к-рая была принята в то время.

Принцип господствовавшей тогда картезианской физики (последователей Декарта) состоял в том, что все явления природы сводились к механич. перемещениям элементов материи, к их соударениям и давлениям. Картезианская Физика понятием С. вообще не пользовалась.

Она решала вопрос об изменении механич.движения тел, принимая за основу закон сохранения количества движения. Количество движения одного тела возрастает за счёт равного уменьшения количества движения других тел, передающих своё движение первому посредством удара. Суть всякой механич. задачи усматривалась в нахождении простого механизма передачи движения. Объяснение любого известного тогда физич. явления вообще сводилось к построению подходящей механич. модели, состоящей из различных видов материи — видимых и невидимых (эфир), — движение к-рой и осуществляет подлежащее объяснению явление.

Такого рода модели, придумываемые каждый раз для объяснения каждого нового явления, приводили к взаимным противоречиям. Попытки объяснить взаимодействия тел с помощью придуманных особых механизмов чрезвычайно затрудняли открытие точных количественных законов взаимодействий тел и их движения, — более того, снимали даже самую проблему отыскания этих законов. Между тем, нахождение количественных законов взаимодействий тел и вызываемых ими движений становилось всё более настоятельной задачей по мере увеличения количества проблем, встававших перед механикой того времени. Движение тела в вязкой среде, зависимость упругого напряжения от деформации, колебания струны и ряд других проблем настоятельно требовали своего разрешения, не говоря уже о важнейшей задаче того времени — о движении небесных тел  — решение к-рой было исключительно важно и для теории и для практики.

Для решения этих проблем нужно было создать общий метод, найти общий количественный закон, устанавливающий связь между действием, производимым на тело, и изменением движения последнего. Такой закон даёт возможность, отвлекаясь от природы взаимодействия, решать чисто механические задачи, т. е. находить движение тела, если известна сила. Важнейшую роль в установлении этого закона и сыграло введение в механику понятия силы.

Чёткая формулировка понятия С. принадлежит И. Ньютону. Ньютон был противником картезианцев. Говоря о действии С. тяготения, он подчёркивает, что не касается вопроса о том, как осуществляется тяготение, а даёт лишь количественный закон действия тяготения, позволяющий рассмотреть движение планет, — а это было самым важным. Ньютоновский общий закон действия С. позволял суммировать механич. эффект самых различных по своей природе физич. действий и тем самым давал возможность решать конкретные задачи, стоящие перед механикой.

Введя понятие С. в механику и заложив, т. о., основы рациональной механики, Ньютон в то же время не мог обойти вопроса о природе С.

Вопреки картезианцам, Ньютон отказывается от признания закона сохранения количества движения как основного закона физики.

Ньютон доказывает, что абсолютное количество механич. движения вовсе не сохраняется в природе. В механике справедлив лишь закон сохранения алгебраич. суммы количеств движения. Поэтому, если взять систему тел, центр тяжести к-рых не перемещается в пространстве, то сумма количеств движения всех тел системы равна нолю. Относительные же движения тел должны постепенно взаимно уничтожаться