Сколько весит тело, когда оно падает?

Заметили ли вы, какое странное ощущение испытываете вы в тот момент, когда начинаете опускаться на лифте? Ненормальная лёгкость, вроде той, какую испытывает человек, летящий в пропасть... Это - не что иное, как ощущение невесомости: в первый момент движения, когда пол под вашими ногами уже опускается, а вы сами не успели ещё приобрести той же скорости, тело ваше почти не давит на пол и, следовательно, весьма мало весит. Проходит мгновение, и странное ощущение прекращается; ваше тело, стремясь падать быстрее, чем равномерно движущийся лифт, давит на его пол и, значит, снова приобретает свой полный вес.

Привесьте гирю к крючку пружинных весов и следите, куда двинется указатель, если весы с гирей быстро опустить вниз (для удобства поместите кусочек пробки в прорезь весов и заметьте изменение его положения). Вы убедитесь, что во время падения указатель показывает не полный вес гири, а гораздо меньше! Если бы весы падали свободно и вы имели возможность во время падения следить за их указателем^*, вы заметили бы, что гиря при падении вовсе ничего не весит: указатель находится у нуля.

^* (Это до известной степени осуществляется в приборах, придуманных проф. Н. А. Любимовым, а позднее - проф. П. Поспеловым (см. мою книгу "Знаете ли вы физику?").)

Самое тяжёлое тело становится как бы совершенно невесомым в течение всего того времени, пока оно падает. Легко понять, почему это так. "Весом" тела мы называем силу, с которой тело тянет точку привеса или давит на свою опору. Но падающее тело не производит никакого натяжения пружины весов, так как пружина опускается вместе с ним. Пока тело падает, оно ничего не натягивает и ни на что не напирает. Следовательно, спрашивать о том, сколько весит тело, когда оно. падает, всё равно, что спрашивать: сколько тело весит, когда оно не весит?

Ещё основатель механики, Галилей, в XVII веке писал^*: "Мы ощущаем груз на наших плечах, когда стараемся мешать его падению. Но если станем двигаться вниз с такою же скоростью, как и груз, лежащий на нашей спине, то как же может он давить и обременять нас? Это подобно тому, как если бы мы захотели поразить копьём^** кого-либо, кто бежит впереди нас с такою же скоростью, с какою движемся и мы".

^* (В "Математических доказательствах, касающихся двух отраслей новой науки". В 1934 г. вышел полный русский перевод этого замечательного сочинения.)

^** (Не выпуская его из рук.- Я. П.)

Следующий легко исполнимый опыт наглядно подтверждает правильность этих рассуждений.

На одну чашку торговых весов положите щипцы для раскалывания орехов так, чтобы одно колено их покоилось на чашке, другое же привяжите за конец ниткой к крючку коромысла (рис. 28). На другую чашку поместите столько груза, чтобы весы были в равновесии. Поднесите к нитке зажжённую спичку; нитка перегорит, и верхнее перегорит, и верхнее колено щипцов упадёт на чашку.

Рис. 28. Опыт, иллюстрирующий невесомость падающего тела

Что же произойдёт в этот момент с весами? Опустится ли чашка с щипцами в то время, пока колено ещё падает, поднимется ли она или останется в равновесии?

Теперь, когда вы знаете уже, что падающее тело не имеет веса, вы можете заранее дать правильный ответ на этот вопрос: чашка должна подняться на мгновение вверх.

В самом деле: верхнее колено щипцов, падая, хотя и остаётся в соединении с нижним, всё же давит на него меньше, чем в неподвижном состоянии. Вес щипцов на мгновение уменьшается,- и чашка, естественно, поднимается вверх (опыт В. Л. Розенберга).