Глава I. КИНЕМАТИКА

§ 1. Движение тел.

Механическим движением тела называется изменение с течением времени его положения по отношению к другим телам.

Мы постоянно встречаемся с движением тел в повседневной жизни, в технике и науке. Мы наблюдаем движения людей, животных, движения воды в реках и морях, движения воздуха (ветер). Движения совершают различные средства транспорта, всевозможные механизмы, станки, приборы, снаряды и т. д. В мировом пространстве движутся Земля и другие планеты, кометы, метеорные тела (рис. 1),

Рис. 1. Метеор на ночном небе

Луна, искусственные спутники Земли и космические корабли, посланные к другим планетам Солнечной системы; движется Солнце относительно других звезд и звезды друг относительно друга. Движутся молекулы, атомы, электроны, протоны, альфа-частицы (рис. 2) и другие элементарные частицы (мельчайшие частицы вещества). Практически все физические явления сопровождаются движениями тел. Поэтому изучение физики мы начнем с изучения движения тел. Этот раздел физики называют механикой.

Рис. 2. Быстро движущиеся альфа-частицы, пролетая в камере Вильсона, оставляют за собой туманный след из водяных капелек

Слово «механика» произошло от греческого слова «механэ» — машина, приспособление. Уже в древности египтяне, а затем греки, римляне и другие народы строили различные машины, применявшиеся для транспорта, в строительстве, в военном деле (рис. 3). При действии этих машин происходило движение их частей: рычагов, колес, канатов и т. д., а также поднимаемых и перемещаемых грузов. Изучение действия этих машин и привело к зарождению науки о движении тел — механики.

К механике относят и нахождение условий, при которых тела остаются в покое,— условий равновесия. Такие вопросы играют решающую роль в строительном деле. Когда рассыпается домик, построенный из кубиков, или рушится здание или мост,— это значит, что условия равновесия для этих тел были нарушены.

Двигаться могут не только материальные тела. Подобно тому как мы говорим о движении летящей пули или брошенного камня, можно говорить о движении солнечного зайчика, перемещающегося по стене при повороте зеркальца, или о движении тени, отбрасываемой освещенным предметом, и т. п.

Световые сигналы и радиосигналы затрачивают весьма малое время на прохождение даже значительных расстояний (например, они проходят путь от Земли до Луны и обратно всего за 2,5 секунды). Поэтому в обыденных условиях на Земле при небольших расстояниях может показаться, что свет или радиосигнал пробегает расстояние между двумя пунктам» мгновенно. Однако это неверно: свет, как и материальные тела, должен затратить на такой пробег какое-то определенное, хотя и малое время. Но обнаружить и измерить время, затрачиваемое светом на пробег тех или иных расстояний, очень трудно. Это удалось впервые сделать только в XVII веке, изучение же движения материальных тел и звуковых сигналов началось еще в древности.

Вопросы перемещения сигналов более сложны, чем вопросы перемещения материальных тел. Они будут изучаться в томе III.

Рис. 3. Метательное орудие древних греков