Могут Земля и Луна столкнуться? Их ор-биты вокруг Солнца пересека-ются, и даже не один раз.
Конечно, нет. Столк-новение возможно только в том слу-чае, если бы орбита Луны относитель-но Земли пересекала Землю. При по-ложении же Земли или Луны в пункте пересечения пока-занных орбит (отно-сительно Солнца) расстоя-ние между Землей и Луной в среднем равно 380 000 км. Чтобы лучше в этом ра-зобраться, давайте начертим сле-дующею. Орбиту Земли изо-бра-зил в виде дуги окружности ра-диусом 15см (расстояние от Зем-ли до Солнца, как известно, равно 150 000 000 км). На дуге, равной части окружности (месячный путь Земли), отметил на рав-ных расстояниях пять то-чек, считая и крайние. Эти точки будут центрами лун-ных орбит относительно Земли в последовательные четверти месяца. Радиус лунных орбит нель-зя изобразить в том же масштабе, в каком вычерчена ор-бита Земли, так как он будет слиш-ком мал. Чтобы начертить лунные орбиты, надо выбранный масштаб увеличить примерно в десять раз, тогда радиус лун-ной орбиты составит около 4 мм. После этого ука-зал на каждой орбите положение Луны, начав с полнолуния, и со-единил от-меченные точки плавной пунктирной линией.
Главной задачей было разделить тела отсчета. В опыте с центробеж-ной маши-ной оба тела отсчета одновременно проеци-руются на плоскость стола, по-этому очень трудно сосредоточить внимание на одном из них. Мы решили свою задачу так. Линейка из плотной бумаги (ее можно заменить полоской жести, плекси-гласа и т. п.) будет служить стержнем, по которому скользит кар-тонный кружок, напоминающий шарик. Кружок двой-ной, склеенный по ок-ружности, но с двух диаметрально противо-положных сторон оставлены про-рези, через кото-рые продета линейка. Вдоль оси линейки сделаны отверстия. Телами отсчета служат линейка и лист чистой бумаги, который мы кнопками прикрепили к листу фанеры, чтобы не портить стола. Насадив линейку на бу-лавку, как на ось, воткнули булавку в фанеру (рис.6). При повороте линейки на равные углы последовательно расположенные отверстия оказывались на од-ной прямой линии. Но при повороте линейки вдоль нее скользил картонный кружок, после-довательные положения которого и требовалось отмечать на бу-маге. Для этой цели в центре кружка тоже сделали отверстие.
При каждом повороте линейки остри-ем карандаша отмечали на бумаге по-ложение центра кружка. Когда линей-ка прошла через все заранее намечен-ные для нее положе-ния, линейку сня-ли. Соединив метки на бумаге, убе-дились, что центр кружка переме-щал-ся относительно второго тела отсчета по прямой линии, а точнее по каса-тельной к начальной окружности.
Но во время работы над прибором я сделал несколько интересных открытий. Во-первых, при равномер-ном вращении стержня (линейки) ша-рик (кружок) пере-мещается по нему не равномерно, а ускоренно. По инер-ции тело должно дви-гаться равно-мерно и прямолинейно -- это закон природы. Но двигался ли наш шарик только по инерции, т. е. свободно? Нет! Его подталкивал стержень и со-общал ему ускорение. Это всем будет понятно, если обратиться к чертежу (рис. 7). На горизонтальной ли-нии (касательной) точками 0, 1, 2, 3, 4 отмечены положения шарика, ес-ли бы он двигался совсем свобод-но. Соответствующие по-ложения ради-усов с теми же цифровыми обозначе-ниями показывают, что шарик движется ускоренно. Ускорение шарику сообщает упругая сила стержня. Кроме того, трение между шариком и стержнем оказывает сопротивление движению. Если допустить, что сила трения равна силе, которая сообщает шарику ускорение, движение шарика по стержню должно быль равномерным. Как видно из рисунка 8, движе-ние шарика относительно бумаги на столе криволинейное. На уроках чер-че-ния нам говорили, что такая кри-вая называется «спиралью Архимеда». По та-кой кривой вычерчивают профиль кулачков в некоторых механизмах, когда хотят равномерное вращательное движение превратить в равномерное поступа-тельное движение. Если приставить друг к другу две такие кривые, то кулачок по-лучит сердцевидную форму. При равномерном вращении детали такой формы упи-рающийся в нее стержень будет совершать поступательно-возвратное движение. Я сделал модель такого кулачка (рис. 9) и модель механизма для равномерной на-мотки ниток на катушку (рис. 10).
Я никаких открытий при вы-полнении задания не сделал. Но я многому научился, пока составлял эту диа-грамму (рис. 11). Надо было правильно определить положение Луны в ее фазах, поду-мать о направлении движения Луны и Земли по их орбитам. В чертеже есть неточ-ности. О них я сейчас скажу. При выбранном масштабе неправильно изображена кри-визна лунной орбиты. Она должна быть все время вогнута по отношению к Солнцу, т. е. центр кривизны должен находиться внутри орбиты. Кроме того, в году не 12 лунных месяцев, а больше. Но одну двенадцатую часть окружности легко постро-ить, поэтому я условно принял, что в году 12 лунных месяцев. И, наконец, вокруг Солнца обращается не сама Земля, а общий центр масс системы Земля - Луна.
Заключение
Одним из ярких примеров достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений --«на кончике пера».
Уран -- планета, следующая за Сатурном, который много ве-ков считался самой далекой из планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным гла-зом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных пла-нет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь стро-гая и точная, подверглась испытанию.
Леверье (во Франции) и Адаме (в Англии) высказали пред-положение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него дей-ствует притяжение еще неизвестного тела. Они почти одновре-менно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, произво-дящее своим притяжением эти отклонения. Они вычисли-ли орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на не-бе, где в данное время должна была на-ходиться неведомая пла-нета. Эта планета и была найдена в телескоп на указан-ном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невоору-женным глазом. Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авто-ритет материалистической науки, при-вело к ее триумфу.
Список литературы:
1. М.И. Блудов - Беседы по физике, часть первая, второе издание, переработанное, Москва «Просвещение» 1972.
2. Б.А. Воронцов-вельямов - Астрономия !1 класс, издание 19-ое, Москва «Просвещение» 1991.
3. А.А. Леонович - Я познаю мир, Физика, Москва АСТ 1998.
4. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник - Физика 9 класс, Издательский дом «Дрофа» 1999.
5. Я.И. Перельман - Занимательная физика, книга 2, Издание 19-ое, издательство «Наука», Москва 1976.