И. Воронина – Второй практикум. Пятнистая маска (страница 6)

Виктор принялся вышагивать вдоль доски, заложив руки за спину, и стал рассказывать:

– Здравый смысл – понятие субъективное! Любой вывод, сделанный на основе лишь умозрительных заключений, это только предположение! То есть, ваши выводы – это только ваши выводы. Они могут быть ошибочными!

Ученики увлечённо записывали его объяснения в тетради.

– Только объективный ответ имеет вес! Природа объективна! А эксперимент – это вопрос, заданный напрямую природе. Всё должно быть подтверждено экспериментально. Работает, кстати, не только с физикой!

Виктор подождал немного, пока ребята закончат строчить.

– Только Галилео Галилей, то самый, которого чуть не сожгли инквизиторы, догадался экспериментально проверять и подтверждать наблюдения и выводы, сделанные древними учёными. Это, ребята, шестнадцатый век! Только он усомнился, что для прямолинейного движения нужна подпитка энергией извне!

– Так первый закон Галилей придумал?

– Он его предположил, – согласился Виктор, – а сформулировал – Ньютон. А до них все-все-все прославленные натурфилософы занимались исключительно наблюдениями. И да, все они считали, что для движения тело надо постоянно толкать. Догадаетесь, где они все ошибались?

В классе ненадолго повисла тишина.

– Самолёту нужно преодолевать сопротивление воздуха, чтобы лететь… – тихо сказал кто-то со средних рядов.

– Именно! Именно! – вскричал Виктор. – Постоянное воздействие силы в данном случае требуется не для того, чтобы тело двигалось, а для того, чтобы компенсировать воздействие других сил, которые сопротивляются поддержанию этой скорости! Море толкает корабль назад, трение в частях автомобиля заставляет его остановиться, но двигатель прикладывает к нему такую силу, что результирующая всех сил равняется нулю, и движение продолжается!

– А что такое «результирующая»?

– Это сумма всех сил, которые воздействуют на тело. Очень удобно. Я буду вам задавать задачки, в них надо сначала найти результирующую всех сил, а потом один раз посчитать, сколько и куда проедет тело. Так вот, для того чтобы покоиться или двигаться равномерно, телу нужно отсутствие сил. А если оно движется не равномерно?

– Значит, есть какая-то сила! – немного вразнобой отозвались сразу несколько учеников.

– В яблочко! И мы плавно подошли ко второму закону Ньютона, – Виктор встал у доски лицом к классу и продекламировал, – «С фенам, но без панталон, он открыл второй закон!»

Лица ребят вытянулись, а потом грянул хохот.

– Что-о-о? Каким феном?

– Не феном, а фенам! А, ускорение, равняется эф, силе, делёной на эм, массу тела, к которому она приложена[3]. Фе на М! Ну, или сила, приложенная к телу, равняется произведению массы тела на его ускорение. Запишите!

– Про фен? – весело спросил штатный шалопай с последней парты.

– Про фен тоже можно, – улыбнулся Виктор. – Мнемонические стишки полезны, особенно, если они смешны. Так вот, фен… В смысле, этот… Как его? Второй закон Ньютона – это из динамики. То есть, он поясняет причину того, почему точка движется тем или иным образом. А теперь о кинематике этого процесса. То есть, об описании самого движения. Итак, что же такое ускорение, как вы думаете?

– Ну-у, это то, насколько быстрее точка стала двигаться, – неуверенно протянул мальчик с первой парты.

– Не обязательно быстрее. Можно и медленнее.

– Но это же ускорение, – чуть гнусаво возмутился мальчик.

– Ну так вот называется, – развёл руками Виктор. – Ускорение бывает и отрицательным, то есть точка замедляется. А бывает вообще непостоянным, но мы с вами рассматриваем только равноускоренное движение. То есть, такое, у которого ускорение всегда одинаковое.

Виктор сделал паузу, чтобы проверить. Слушают ли его до сих пор. Слушали.

– Ускорение – это изменение скорости движения тела за единицу времени. То есть, оно равняется разности скоростей движения тела, поделённой на время между замерами этих скоростей[4]. Отсюда можно найти и мгновенную скорость.

Виктор вспомнил ещё один стишок:

– Вспомнить легче во сто крат: скорости кричим «Виват!». То есть, мгновенная скорость, вэ один равна начальная скорость, вэ, плюс произведение ускорения, а, на время, тэ.[5]Ви, в, ат.

В классе заскребли ручки и карандаши. Виктор подождал немного и продолжил.

– Ну вот, два закона Ньютона рассмотрели. Последний остался. Ньютон третьему нас учит: «Как толкнуло – так получит!». Нормальными словами: сила действия равна силе противодействия. То есть, если я бью ногой по мячу, то мяч бьёт мою ногу в ответ. При чём, с такой же силой, которую я прикладываю к нему. Взаимодействие всегда идёт в обе стороны!

– Это как так? – выкрикнул кто-то с дальних рядов.

– А так. Вы идёте по Земле. Ногами вы толкаете Землю назад, но она же в ответ толкает вас вперёд! Земля такая большая, что ей на ваши попытки в общем-то плевать. Зато ваше движение очень заметно!

Последний окрашенный пониманием происходящего ученический взгляд расфокусировался. Виктор вздохнул и стал расписывать:

– Если в бассейне толкнёте кого-то, то отлетите сами. Намерение, то есть действие, только ваше, а эффект на обоих. Корабль, стоящий на якоре, зацепленном за камень, тянет камень, но и камень тянет корабль назад. Понимаете?

Класс нестройно загомонил утвердительно, но Виктор не купился. Он взглянул на часы и понял, что времени от урока осталось не так и много. Можно было и остановить скучную теоретическую лекцию.

– Так! Домашка: выучить законы Ньютона, вывести формулу перемещения при прямолинейном равноускоренном движении. Если не получится, то найти формулу в учебнике и «размотать» до известных вам формул. Только после этого читаем параграф шесть.

На этот раз карандаши зашуршали с гораздо большим энтузиазмом.

– Теперь к интересному! Я же не могу быть голословным, правильно? – заговорщически улыбнулся Виктор.

Класс затих. Все привыкли, что на уроках Виктора Петровича обязательно будет что-то интересное. В самом начале учебного года учитель забубенил такое лазерное шоу, что собранные им установки до сих пор хранились в школьном музее, туда же пришлось перенести часть уроков, поскольку толпа учеников требовала зрелищ. Класс взалкал зрелищ и затих.

Виктор выудил из учительского стола витиеватый ключ и загремел в замке лаборантской. Он оглянулся через плечо и спросил класс:

– Попробуем на примерах продемонстрировать законы Ньютона. Иначе зачем бы нужны были все эти уроки, если то, что написано на бумажке, нельзя увидеть в жизни, правда?

Учитель открыл дверь и зашебуршал в лаборантской. Вскоре оттуда донёсся вопрос:

– Кто-нибудь умеет складывать бумажные кораблики?

– Я! – отозвался один из учеников.

– Сделай два, пожалуйста! – попросил Виктор.

Учитель вышел из лаборантской, неся в руках аквариум, в котором лежал тряпичный мяч, стопка исписанных листков и какие-то мелкие железяки. В другой руке у него болтался штатив, цифровой фотоаппарат на верёвочке и моток синей изоленты. Виктор водрузил всё это на стол и продолжил.

– О! У Вас новый аквариум, Виктор Петрович? – чуть ехидно спросила Даша.

Класс захихикал. История о бесславной гибели предыдущего аквариума разошлась по всей школе со скоростью лесного пожара.

Тогда, на уроке одиннадцатого класса, учитель в тандеме с учеником, Сашей Кривовым, второгодником из 11В, расквасили демонстрационный аквариум, чуть не устроили пожар, залили класс из огнетушителя и перепугали целую параллель. Долго после этого Виктор прятался по углам от господина Лютэна, грозного школьного завхоза.

– Даша, раз уж ты сама вызвалась, – мстительно оскалился Виктор, – вот тебе черновики, скомкай из них мячик примерно вот с этот размером!

Виктор вынул из аквариума и поднял повыше потёртый тряпичный мяч.

– Жень, вот тебе цветочный горшок, натаскай, пожалуйста, воды в аквариум!

Ученик с первой парты принялся наполнять аквариум водой, а Виктор вынул длинную линейку, с которой они чертили на доске, и начал с помощью синей изоленты отмечать на столе равные промежутки. Учительский стол был длинным, меток получилось пять.

– Спасибо. Жень, хватит! – Богданов остановил ученика, когда аквариум был наполовину полон. – Подержи, пожалуйста!

С помощью той же линейки Виктор изолентой отметил середину аквариума. Продолжая болтать, он пошёл к первой парте и начал крепить цифровой фотоаппарат на штатив. Класс с интересом следил за его манипуляциями.

– Итак, попробуем поставить эксперимент для иллюстрации первого закона Ньютона. Обычно тут учителя начинают показывать интересные опыты с инерцией. И первый закон Ньютона иногда называют законом инерции, но это не совсем про то. Чтоб вы не путались: по закону инерции тело стремится сохранять то движение, которое у него есть в данный момент. Поняли?

Ответом была тишина. За три недели Виктор научился понимать все оттенки молчания и сразу пояснил:

– Когда машина, в которой вы едете, тормозит, вас толкает вперёд. Чувствовали такое? Это потому, что ваше тело двигалось в машине прямолинейно и равномерно. Так оно и хочет продолжать. Остановиться вас заставляет сила упругости ремня безопасности. И чем больше масса движущегося или покоящегося тела, тем труднее заставить его изменить скорость или направление.

Виктор увлечённо крутил винт на штативе, пытаясь направить аппарат на стол.