Занимательная физика что это такое
Учим физику с ребенком сами, чтобы всем было интересно
Эта статья будет полезна тем родителям, которые отважились помогать ребенку с физикой. Сегодня узнаем, как правильно пояснять физику на примере таких тем, как инертность, масса, вес и сила тяжести. Бонусом — сделаю обзор нескольких полезных интернет-ресурсов которыми часто пользуюсь сам.
Первым делом определимся, какие могут быть трудности, если существует тонны учебников, видеоуроков, а также видео с опытами? Попробую раскрыть эту проблему.
Учебники
Хороших и качественных в плане методического содержания учебников предостаточно. Разве что плохо освещена тема применения физики в современных технологиях, о чем будет написано далее. Учебники — не лучшие самоучители, поскольку их предполагается использовать в тандеме с учителем (лекционной частью, учебными демонстрациями и практической работой). Если привычных занятий нет, то ученикам, особенно 7-9 классов будет очень тяжело усваивать материал. Вот посмотрите на это определение инертности:
Много ли стало понятно после прочтения? Семикласснику тем более тяжело освоить это свойство.
Лучше используйте учебник как справочник, или как план уроков, но не оставляйте его единственным источником информации. Можете спокойно продолжать пользоваться тем учебником, который применялся на уроках ранее, но учителем теперь должны стать вы, причем не обычным, а ЛУЧШИМ УЧИТЕЛЕМ, таким, чтоб не стыдно было посмотреть на себя в зеркало! Теперь перед вами стоит задача разобраться в содержимом этой книги объяснить ее и дополнить всем в чем нуждается ваш ребенок. Разберемся, что можно и нужно использовать как дополнение.
Видео опытов
Мне кажется, что нет нужды доказывать важность экспериментов. Они обязательно должны дополнять урок. Я стараюсь показывать эксперименты хотя бы каждые пол часа занятия. Они снимают напряжение, являются подтверждением излагаемой темы, помогают в ней разобраться, а также возвращают внимание ученика, если тот начал отвлекаться. Хочу обратить внимание, что в этом разделе идет речь о видео с экспериментами, но еще лучше иногда проводить и реальные опыты, о чем будет в следующем разделе.
Хочу сразу заметить, что видеоматериалы отличаются не только качеством, но и преследуют разные цели от учебной демонстрации до научной популяризации.
Учебные демонстрации от НИЯУ «МИФИ»
Большинство лучших учебных демонстраций, которые я показываю своим ученикам сняты телестудией НИЯУ «МИФИ» с участием Гервидс Валериан Ивановича. Он оказался замечательным лектором, с невероятно чистой и грамотной речью. Хотя видео и предназначено для студентов, подача максимально проста и большинство роликов школьникам будет понятно.
Итог: материалы очень качественный, но имеет строгую подачу.
GetAClass — Физика в опытах и экспериментах
Этот новый канал имеет еще не много роликов, но постоянно развивается. Авторам канала удалось прощупать золотую середину между учебной и популяризационной составляющей. Практически ничего не знаю об авторах, если вам что-то известно о них — поделитесь в комментариях.
Итог: видео детям смотреть полезно и интересно, но самого материала пока еще мало.
Простая наука
Канал хорошо известен аудитории Хабра, его создатель Денис Мохов Bredun провел основательную работу и качественно заснял все известные мне популярные “ВАУ” эксперименты. Это пример чисто популяризационного материала, цель которого не столько научить, сколько заинтересовать.
Итог: видео качественное, показывать больше не как учебное, а для закрепления материала, когда ребенок уже разобрался в теме.
Галилео
Эксперименты проводит известный шоумен Александр Пушной, у него яркая подача, которая очень нравится школьникам. При этом сама речь бывает настолько безграмотна (с точки зрения физики), что уши сворачиваются трубочкой. Вот к примеру разбор ролика с подводной лодкой. Первое время я каждый раз останавливал видео и объяснял ученикам ошибки, но сейчас просто выключаю звук и рассказываю сам. Такой компромисс позволяет существенно экономить время и вполне устраивает детей.
Итог: яркие эксперименты с безграмотной речью требующей коррекции, не показывайте если не уверены в своих знаниях темы.
Худшее учебное видео — Физика для самых маленьких от Саакаянца
Иногда родители допускают ошибку и включают это видео детям, даже некоторые учителя физики умудряются показать это в 7-ом классе. О видео даже был написан отдельный пост, повторяться не будем.
Итог: никогда и никому не показывать. НИКОГДА!
Следите за обновлениями статьи, вероятно, что список будет пополняться вашими рекомендациями и тем что я еще вспомню.
Будь креативным
Учебные видео — это хорошо, но физика окружает нас везде вспомните, где вы сталкивались с тем что изучаете, найдите и покажите ребенку. К примеру, для пояснения, что такое инерция я демонстрирую фрагмент с человеком пауком из начала поста и говорю:
“Поезд очень массивен, чтобы его остановить, необходимо длительно прикладывать большую силу. В этом и заключается инертность что чтобы изменить скорость тела необходимо прикладывать силу некоторое время.”
После видео и пояснения определение явления инерции уже не выглядит таким страшным.
Теперь почва готова, чтобы поговорит о массе, как мере инертности тела, рассказать, что такое вес и сила тяжести. Можно попрыгать с ребенком и пояснить что когда он находится в воздухе, его масса и сила тяжести сохраняется, а вес равен 0 Н. Папе хорошо признаться что он весит 800 Н, а не 80 кг, а также достать пакет муки с кухни и показать, что в “кг” пишут массу, а не вес.
Эти темы удобно закрепить видео, как астронавты бегали и падали на Луне:
Нужно пояснить, что космонавтам было очень непривычно, ведь масса (инертность) остались прежними, а вот сила тяжести уменьшилась в 6 раз. А также в контексте невесомости при обычной силе тяжести будет хорошо показать это шикарный ролик OK GO:
И не забудьте показать видео, как он снимался.
Подытоживая, замечу что реальные примеры и фрагменты фильмов могут возыметь огромный эффект, заинтересовать и помочь ребенку разобраться в теме. Но это возможно только при вашем непосредственном участии и поддержке.
Так как же искать хорошие опыты и фрагменты?
Хотя я и перечислил некоторые полезные ресурсы — для неподготовленного родителя это будет непростой задачей. Постараюсь максимально вам помочь в первое время. Оставляйте изучаемые темы в комментариях, а я буду стараться оперативно выкладывать рекомендуемые ролики с пояснениями.
Видео уроки и курсы. Почему не они?
Давайте интересные и необычные задачи
Скажу только, что этот сайт создал более 10 лет назад и он мне очень помогал все это время.
Проведите реальный эксперимент. Всем знакома поговорка: “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”, но мало кто знает ее продолжение: “И один раз прикоснуться чем 100 раз посмотреть”. Так вот с физикой именно так. Проведите с ребенком хотя бы один опыт. Только не лабораторную по тетрадке для лабораторных работ (тогда ребенок возненавидит физику), а реальные эксперимент.
Если не знаете с чего начать — рекомендую статью: Простые опыты с ребенком дома. Найдете кучу идей.
Занимательная физика что это такое
Текст и рисунки восстановлены по книге Я. И. Перельмана «Занимательная физика», вышедшей в издательстве П. П. Сойкина (Санкт-Петербург) в 1913 г.
«Занимательной физике» – 85!
Признáюсь: с волнением перелистывал недавно первое издание книги – родоначальницы нового литературного жанра. «Занимательная физика» – так назвал своего «первенца», родившегося в Петербурге 85 лет назад, его автор, малоизвестный тогда Яков Исидорович Перельман.
Почему специалисты-библиографы, критики, популяризаторы однозначно связывают начало научной занимательности с появлением этой книги? Разве не было ничего подобного до нее? И почему именно России было суждено стать родиной нового жанра?
Безусловно, и прежде печатались научно-популярные книги по разным наукам. Если ограничиться только физикой, можно вспомнить, что уже в XIX веке за рубежом и в России выходили неплохие книги Бойса, Тисандье, Тита и других авторов. Однако они представляли собой сборники опытов по физике, нередко довольно забавных, но, как правило, без объяснения сути иллюстрируемых этими опытами физических явлений.
«Занимательная физика» – это прежде всего огромная подборка (из всех разделов начальной физики) занимательных задач, замысловатых вопросов, поразительных парадоксов. Но главное, что все перечисленное непременно сопровождается в ней увлекательными обсуждениями, или неожиданными комментариями, или эффектными опытами, служащими целям интеллектуального развлечения и приобщения читателя к серьезному изучению науки.
Несколько лет работал автор над содержанием «Занимательной физики», после чего издатель П. Сойкин два с половиной года держал рукопись в редакционном «портфеле», не решаясь выпускать книгу с таким названием. Еще бы: такая фундаментальная наука и вдруг… занимательная физика!
Но джин все-таки был выпущен из кувшина и начал свое победное шествие сначала по России (в 1913–1914 годах), а затем – и по другим странам. При жизни автора книга выдержала 13 изданий, причем каждое последующее отличалось от предыдущего: вносились дополнения, устранялись недочеты, перередактировался текст.
Как же встретили книгу современники? Вот некоторые отзывы о ней ведущих журналов того времени.
«Среди разных попыток заинтересовать физикой выборкой из нее наиболее «занимательных» вещей и более или менее игривым изложением книга господина Перельмана выгодно выделяется продуманностью и серьезностью. Она дает хороший материал для наблюдения и размышления из всех отделов элементарной физики, опрятно издана и прекрасно иллюстрирована» (Н. Дрентельн, «Педагогический сборник»).
«Очень поучительная и занимательная книга, в самых обыденных и на первый взгляд простых вопросах и ответах знакомящая с основными законами физики…» («Новое время»).
«Книга снабжена многими рисунками и так интересна, что трудно отложить ее, не прочитав до конца. Думаю, что при преподавании естествознания учитель может с пользой для дела извлечь немало поучительного из этой прекрасной книги» (профессор А. Погодин, «Утро»).
«Господин Перельман не ограничивается только описанием различных опытов, которые возможно выполнить домашними средствами… Автор «Занимательной физики» разбирает множество вопросов, которые не поддаются эксперименту в домашней обстановке, но тем не менее интересны и по существу и той форме, которую он умеет придать своему повествованию» («Физик-любитель»).
«Внутреннее содержание, обилие иллюстраций, прекрасный внешний вид книги и очень незначительная цена – все это служит залогом ее широкого распространения…» (Н. Каменщиков, «Вестник опытной физики»).
И действительно, «Занимательная физика» получила не просто широкое, а широчайшее распространение. Так, в нашей стране на русском языке она издавалась около тридцати раз и массовыми тиражами. Эта удивительная книга выходила в переводах на языки: английский, арабский, болгарский, испанский, каннада, малаялам, маратхи, немецкий, персидский, польский, португальский, румынский, тамильский, телугу, финский, французский, хинди, чешский, японский.
Лиха беда – начало! Окрыленный успехом у читателей и у критики, Я. Перельман готовит и выпускает в 1916 году вторую (не продолжение первой, а именно вторую) книгу по занимательной физике. Дальше – больше. Выходят последовательно одна за другой его занимательные геометрия, арифметика, математика, астрономия, механика, алгебра – всего сорок (!) научно-занимательных книг.
«Занимательную физику» прочли уже несколько поколений читателей. Конечно, не все прочитавшие ее становились учеными, но вряд ли найдется, по крайней мере в России, физик, не знакомый с ней.
Сейчас в российской картотеке занимательных книг – более 150 отраслей науки. Ни одна страна не располагает таким богатством, и почетное место среди этих изданий принадлежит, без сомнения, «Занимательной физике».
Источник информации – сайт журнала «Знание – сила» www.znanie-sila.ru
Эта книга представляет собой самостоятельный сборник, не являющийся продолжением первой книги «Занимательной физики»; она названа «второю» лишь потому, что написана позднее первой. Успех первого сборника побудил автора обработать остальной накопившийся у него материал, и таким образом составилась эта вторая – или, вернее, другая – книга, охватывающая те же отделы школьной физики.
Настоящая книга «Занимательной физики», как и первая, предназначается для чтения, а не для изучения. Ее цель – не столько сообщить читателю новые знания, сколько помочь ему «узнать то, что он знает», т. е. углубить и оживить уже имеющиеся у него основные сведения по физике, научить сознательно распоряжаться ими и побудить к разностороннему их применению. Достигается это, как и в первом сборнике, рассмотрением пестрого ряда головоломок, замысловатых вопросов, занимательных задач, забавных парадоксов, неожиданных сопоставлений из области физики, относящихся к кругу повседневных явлений или почерпаемых из популярных произведений общей и научно-фантастической беллетристики. Материалом последнего рода составитель пользовался особенно широко, считая его наиболее соответствующим целям сборника: привлечены отрывки из общеизвестных романов Жюля Верна, Уэллса, Курда Лассвица и др. Фантастические опыты, помимо их заманчивости, могут играть немаловажную роль при преподавании в качестве живых иллюстраций; они находили себе место даже в школьных учебниках. «Цель их – пишет наш известный педагог В. Л. Розенберг[1] – освободить ум от оков привычки и выяснить одну из сторон явления, понимание которого затемняется обычными условиями, вторгающимися в ум учащегося независимо от его воли, вследствие привычки».
Составитель старался, насколько умел, придавать изложению внешне интересную форму, сообщать привлекательность предмету, не останавливаясь иногда и перед тем, чтобы черпать интерес со стороны. Он руководствовался тою психологическою аксиомою, что интерес к предмету повышает внимание, внимание облегчает понимание и, следовательно, способствует более сознательному усвоению.
Вопреки обычаю, установившемуся для подобного рода сборников, в «Занимательной физике» весьма мало места отводится описанию забавных и эффектных физических опытов. У нас имеется уже достаточно сборников подобных опытов из области физики; кроме того, образовательное значение такого рода материала не всегда бесспорно. Не говоря уже о том, что опыты обычно удаются лишь наиболее предприимчивым и терпеливым читателям, оставляя у других чувство разочарования и досады по поводу испорченных вещей, – центр внимания невольно переносится при этом на работу рук, а не на деятельность ума; в результате нередко создается почва для насаждения непродуманного, чисто формального отношения к физическому объяснению. Между тем, главная цель «Занимательной физики» – возбудить деятельность научного воображения, приучить читателя мыслить в духе физической науки и создать в его памяти многочисленные ассоциации физических знаний с самыми разнородными явлениями жизни, со всем тем, с чем он обычно входит в соприкосновение.
Занимательная физика. Книга 1
Посоветуйте книгу друзьям! Друзьям – скидка 10%, вам – рубли
Издательство «РИМИС» – лауреат Литературной премии им. Александра Беляева 2008 года.
Текст и рисунки восстановлены по книге Я. И. Перельмана «Занимательная физика», вышедшей в издательстве П. П. Сойкина (Санкт-Петербург) в 1913 г.
© Издательство «РИМИС», издание, оформление, 2009
Выдающийся популяризатор науки
Певец математики, бард физики, поэт астрономии, герольд космонавтики – таким был и остался в памяти Яков Исидорович Перельман, чьи книги разошлись по всему свету в миллионах экземпляров.
С именем этого замечательного человека связано возникновение и развитие особого – занимательного – жанра научной популяризации основ знаний. Автор более ста книг и брошюр, он обладал редким даром захватывающе интересно рассказывать о сухих научных истинах, возбуждать жгучее любопытство и любознательность – эти первые ступени самостоятельной работы ума.
Достаточно хотя бы даже бегло ознакомиться с его научно-популярными книгами и очерками, чтобы увидеть особую направленность творческого мышления их автора. Перельман ставил своей задачей показать обычные явления в необычном, парадоксальном ракурсе, сохраняя в то же время научную безупречность их истолкования. Главной чертой его творческого метода являлось исключительное умение удивить читателя, приковать его внимание с первого же слова. «Мы рано перестаем удивляться, – писал Перельман в своей статье «Что такое занимательная наука», – рано утрачиваем способность, которая побуждает интересоваться вещами, не затрагивающими непосредственно нашего существования… Вода была бы, без сомнения, самым удивительным веществом в природе, а Луна – наиболее поразительным зрелищем на небе, если бы то и другое не попадалось на глаза слишком часто».
Чтобы показать обычное в непривычном свете, Перельман с блеском применял метод неожиданного сопоставления. Острое научное мышление, огромная общая и физико-математическая культура, умелое использование многочисленных литературных, научных и житейских фактов и сюжетов, их поразительно остроумное, совершенно неожиданное истолкование приводили к появлению увлекательных научно-художественных новелл и эссе, которые читаются с неослабевающим вниманием и интересом. Однако при этом занимательность изложения отнюдь не является самоцелью. Напротив, не науку превращать в забаву и развлечение, а живость, художественность изложения поставить на службу уяснению научных истин – такова сущность литературного и популяризаторского метода Якова Исидоровича. «Чтобы не было верхоглядства, чтобы знали факты…» – этой мысли Перельман неукоснительно следовал на протяжении всей своей 43-летней творческой деятельности. Именно в сочетании строгой научной достоверности и занимательной, нетривиальной формы подачи материала таится секрет неизменного успеха книг Перельмана.
Перельман не был кабинетным литератором, оторванным от живой действительности. Он публицистически оперативно откликался на практические потребности своей страны. Когда в 1918 году был издан декрет СНК РСФСР о введении метрической системы мер и весов, Яков Исидорович первый опубликовал несколько популярных брошюр на эту тему. Он часто выступал с лекциями в рабочих, школьных и воинских аудиториях (прочитал около двух тысяч лекций). По предложению Перельмана, поддержанному Н. К. Крупской, в 1919 году начал выходить (под его же редакцией) первый советский научно-популярный журнал «В мастерской природы». Не остался Яков Исидорович и в стороне от реформы средней школы.
Необходимо подчеркнуть, что подлинным талантом отмечена также педагогическая деятельность Перельмана. На протяжении ряда лет он читал курсы математики и физики в высших и средних учебных заведениях. Кроме того, им было написано 18 учебников и учебных пособий для советской Единой трудовой школы. Два из них – «Физическая хрестоматия», выпуск 2-й, и «Новый задачник по геометрии» (1923 г.) удостоились весьма высокой чести занять места на полке Кремлевской библиотеки Владимира Ильича Ленина.
В моей памяти сохранился образ Перельмана – широко образованного, исключительно скромного, несколько застенчивого, предельно корректного и обаятельного человека, всегда готового оказать нужную помощь своим коллегам. Это был истинный труженик науки.
15 октября 1935 года в Ленинграде начал функционировать Дом занимательной науки – зримая, овеществленная экспозиция книг Перельмана. Сотни тысяч посетителей прошли по залам этого уникального в своем роде культурно-просветительного учреждения. Среди них был и ленинградский школьник Георгий Гречко – ныне летчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза, доктор физико-математических наук. Судьба двух других космонавтов – Героев Советского Союза К. П. Феоктистова и Б. Б. Егорова – также связана с Перельманом: в детстве они познакомились с книгой «Межпланетные путешествия» и увлеклись ею.
Когда началась Великая Отечественная война, ярко проявились патриотизм Я. И. Перельмана, его высокое сознание гражданского долга перед Родиной. Оставшись в блокированном Ленинграде, он, уже далеко не молодой человек (ему шел 60-й год), стойко переносил вместе со всеми ленинградцами нечеловеческие муки и трудности блокады. Невзирая на вражеские артиллерийские обстрелы и воздушные бомбардировки города, Яков Исидорович находил в себе силы, чтобы, преодолевая голод и холод, ходить пешком из конца в конец Ленинграда на лекции в воинские части. Армейским, флотским разведчикам, а также партизанам он читал лекции о крайне важном в ту пору деле – умении ориентироваться на местности и определять расстояния до целей без всяких приборов. Да, и занимательная наука служила делу разгрома врага!
К великому огорчению, 16 марта 1942 года Якова Исидоровича не стало – он скончался в блокаду от голода…
Книги Я. И. Перельмана и поныне продолжают служить народу – их постоянно переиздают у нас в стране, они пользуются неизменным успехом у читателей. Книги Перельмана широко известны и за рубежом. Они переведены на венгерский, болгарский, английский, французский, немецкий и многие другие иностранные языки.
Одному из кратеров на обратной стороне Луны по моему предложению присвоено наименование «Перельман».
Выдержки из предисловия к книге «Доктор занимательных наук» (Г. И. Мишкевич, М.: «Знание», 1986).
Предисловие
Предлагаемая книга по характеру собранного в ней материала несколько отличается от других сборников подобного типа. Физическим опытам, в точном смысле слова, в ней отведено второстепенное место, на первый же план выдвинуты занимательные задачи, замысловатые вопросы и парадоксы из области начальной физики, могущие служить целям умственного развлечения. В качестве подобного же материала привлечены, между прочим, некоторые беллетристические произведения (Жюля Верна, К. Фламмариона, Э. Поэ и др.), затрагиваются вопросы физики. В сборник вошли также и статьи по некоторым любопытным вопросам элементарной физики, обычно не рассматриваемым в учебниках.
Из опытов в книгу включены преимущественно те, которые не только поучительны, но и занимательны, и, к тому же, могут быть выполнены при помощи предметов, всегда имеющихся под рукою. Опыты и иллюстрации к ним заимствованы у Тома Тита, Тисандье, Бойса и др.
Считаю приятным долгом выразить свою признательность ученому лесоводу И. И. Полферову, который оказал мне незаменимые услуги при чтении последних корректур.
Рисунок Стевина на заглавной странице его книги («Чудо и не чудо»).
Глава I
Сложение и разложение движений и сил
Когда мы быстрее движемся вокруг Солнца – днем или ночью?
Странный вопрос! Скорость движения Земли вокруг Солнца никак, казалось бы, не может быть связана со сменой дня и ночи. К тому же, на Земле всегда в одной половине день, в другой – ночь, так что самый вопрос, по-видимому, лишен смысла.
Однако это не так. Речь идет не о том, когда Земля движется скорее, а о том, когда мы, люди, движемся скорее в мировом пространстве. А это меняет дело. Не забывайте, что мы совершаем два движения: несёмся вокруг Солнца и в то же время обращаемся вокруг земной оси. Оба эти движения складываются – и результат получается различный, в зависимости от того, находимся ли мы на дневной или ночной половине Земли. Взгляните на чертеж – и вы сразу увидите, что ночью скорость вращения прибавляется к поступательной скорости Земли, а днем, наоборот, отнимается от неё.
Рис. 1. Люди на ночной половине земного шара движутся вокруг Солнца быстрее, нежели на дневной.
Значит, ночью мы быстрее движемся в мировом пространстве, нежели днем.
Так как каждая точка экватора пробегает в секунду около полуверсты, то для экваториальной полосы разница между полуденной и полуночной скоростью достигает целой версты [1] в секунду. Для Петербурга (находящегося на 60-й параллели) эта разница ровно вдвое меньше.
Загадка тележного колеса
Прикрепите сбоку к ободу тележного колеса (или к шине велосипедного) белую облатку и наблюдайте за ней во время движения телеги (или велосипеда). Вы заметите странное явление: пока облатка находится в нижней части катящегося колеса, она видна совершенно отчетливо; напротив, в верхней части колеса та же облатка мелькает столь быстро, что вы не успеваете ее разглядеть. Что же это такое? Неужели верхняя часть колеса быстрее движется, нежели нижняя?
Ваше недоумение еще возрастет, если вы станете сравнивать между собой верхние и нижние спицы катящегося колеса: окажется, что в то время, как верхние спицы сливаются в одно сплошное целое, нижние остаются видимы довольно отчетливо. Дело опять-таки происходит так, словно верхняя часть колеса быстрее катится, чем нижняя. Но между тем мы твердо убеждены, что колесо во всех своих частях движется равномерно.
В чем же разгадка этого странного явления? Да просто в том, что верхние части всякого катящегося колеса действительно движутся быстрее, нежели нижние. Это кажется с первого взгляда совершенно невероятным, а между тем это так и есть.
Простое рассуждение убедит нас в этом. Вспомним, что каждая точка катящегося колесá совершает сразу два движения: обращается вокруг оси и в то же время подвигается вперед вместе с этой осью. Происходит сложение двух движений – и результат этого сложения вовсе не одинаков для верхней и нижней части колеса. А именно, в верхней части колесá вращательное движение прибавляется к поступательному, так как оба движения направлены в одну и ту же сторону. В нижней же части колесá вращательное движение направлено в обратную сторону и отнимается от поступательного. Первый результат, конечно, больше второго – и вот поэтому верхние части колесá быстрее перемещаются, нежели нижние.
Верхняя часть катящегося колеса движется быстрее нижней. Сравните перемещения AA’ и BB’.
Словом, и рассуждение и опыт подтверждают ту странную на первый взгляд мысль, что верхняя часть всякого катящегося колеса движется быстрее, нежели нижняя.
Какая часть велосипеда движется медленнее всех других?
Вы знаете уже, что не все точки движущейся телеги или велосипеда перемещаются одинаково быстро, и что медленнее всего движутся те точки колес, которые в данный момент соприкасаются с землей.
Разумеется, все это имеет место только для катящегося колеса, а не для такого, которое вращается на неподвижной оси. В маховом колесе, например, и верхние и нижние точки обода движутся с одинаковою скоростью.
Загадка железнодорожного колеса
В колесе железнодорожном происходит еще более неожиданное явление. Вы знаете, конечно, что эти колёса имеют на ободе выступающий край. И вот, самая нижняя точка такого обода при движении поезда перемещается вовсе не вперед, а назад! В этом легко убедиться при рассуждении, подобном предыдущему, – и мы предоставляем читателю самому дойти до неожиданного, но вполне правильного вывода, что в быстро мчащемся поезде существуют точки, которые движутся не вперед, а назад. Правда, это обратное движение длится лишь ничтожную долю секунды, но дело от этого не меняется: обратное перемещение (и при том довольно быстрое – раза в два быстрее пешехода) все же существует, наперекор нашим обычным представлениям.
Рис. 4. Когда железнодорожное колесо катится по рельсу направо, точка Р его обода движется назад, налево.
Откуда плывет лодка?
Вообразите, что пароход плывет по озеру, и пусть стрелка a на рис. 5 изображает скорость и направление его движения. Наперерез ему плывет лодка, и стрелка b изображает ее скорость и направление. Если вас спросят, откуда отчалила эта лодка, вы сразу укажете пункт A на берегу. Но если с тем же вопросом обратиться к пассажирам плывущего парохода, то они укажут совершенно другой пункт.
Происходит это оттого, что пассажиры парохода видят лодку движущейся вовсе не под прямым углом к его движению. Не следует забывать, что они не чувствуют своего собственного движения. Им кажется, что сами они стоят на месте, а лодка несется с их скоростью в обратном направлении (вспомните, что мы видим, когда едем в вагоне железной дороги). Поэтому для них лодка движется не только по направлению стрелки b, но и по направлению стрелки c, – которая равна a, но обратно направлена (см. рис. 6). Оба эти движения – действительное и кажущееся – складываются, и в результате пассажирам парохода кажется, будто лодка движется по диагонали параллелограмма, построенного на b и c. Эта диагональ, обозначенная на рис. 6 пунктиром, выражает величину и направление кажущегося движения.
Рис. 5. Лодка (b) плывет наперерез пароходу (a).
Вот почему пассажиры будут утверждать, что лодка отчалила в B, а не в A.
Когда мы, несясь вместе с Землей по её орбите, встречаем лучи какой-нибудь звезды, то мы судим о месте исхода этих лучей так же неправильно, как и вышеупомянутые пассажиры ошибаются в определении места отплытия второй лодки. Поэтому все звезды кажутся нам немного перемещенными вперед по пути движения Земли. Но так как скорость движения Земли ничтожна по сравнению со скоростью света (в 10.000 раз меньше), – то и перемещение это крайне ничтожно и улавливается только при помощи точнейших астрономических приборов. Явление это носит название «аберрации света».
Рис. 6. Пассажирам парохода (a) кажется, будто лодка (b) плывет из точки B.
Но вернемся к рассмотренной выше задаче о пароходе и лодке.
Если вас подобные явления заинтересовали, попробуйте, не изменяя условий предыдущей задачи, ответить на вопросы: по какому направлению перемещается пароход для пассажиров лодки? К какому пункту берега пароход направляется, по мнению её пассажиров? Чтобы ответить на эти вопросы, вам нужно на линии a построить, как раньше, параллелограмм скоростей. Диагональ его покажет, что для пассажиров лодки пароход кажется плывущим в косом направлении, словно собираясь причалить к некоторому пункту берега, лежащему (на рис. 6) правее B.