Крученые мячи

Мы настойчиво советуем читателю поразмыслить обо всем, что он узнал, перед тем как приступать к дальнейшему чтению. Возможно, таким образом удастся найти объяснение множеству явлений, с которыми читатель сталкивается и которые пока что оставались непонятными.

Мы тоже попробуем сделать кое-какие выводы из экспериментов с палкой и последовавшей за ними новой формулировки первого закона Ньютона. Главный вывод таков: говоря о движении тела, мы должны принимать во внимание, по меньшей мере, два различных движения или, если угодно, два вида одного и того же движения. Первое — движение центра масс. Как было установлено, центр масс движется (или остается неподвижным) в полном соответствии со вторым законом Ньютона.

Второй вид движения — это движение тела относительно центра масс. Второй вид движения, конечно, также совершается в полном соответствии с основными законами механики. Секрет в том, чтобы научиться применять эти законы по отдельности к движению центра масс и к движению относительно центра масс. Последнее замечание приводит нас к одному важному наблюдению.

Говоря, что состояние покоя или равномерного прямолинейного движения может быть нарушено воздействием какого-либо другого тела, мы не уточняли, каким именно образом совершается подобное воздействие. Теперь мы видим, что последнее также весьма существенно. Всякое взаимодействие двух тел может быть оценено величиной и направлением силы взаимодействия. Мы столько говорили о силе взаимодействия, что теперь читатель поймет нас с полуслова.

Так вот, весь вопрос в том, как направлена сила взаимодействия? Если направление этой силы проходит через центр масс, изменения коснутся только движения центра масс. Движение тела относительно центра масс останется неизменным. Лучшим примером может послужить метатель копья. Если вам доводилось наблюдать этот интересный вид спорта, вы наверняка обратили внимание, что перед броском копье свободно лежит в руке метателя, оставаясь параллельным или почти параллельным поверхности земли. Из опытов с палкой мы уже знаем: так бывает, если держать палку в месте, где находится центр масс. После броска все точки копья движутся по одной или почти по одной и той же траектории.

Иначе будет обстоять дело, когда направление силы взаимодействия не проходит через центр масс. Вспомним, что мы сознательно просили экспериментатора держать палку перед броском за один из ее концов. Когда сила взаимодействия не проходит через центр масс, возникает сложное движение: центр масс движется по заданной траектории, а, кроме того, палка вращается вокруг своего центра масс.

Так же объясняется секрет крученых мячей в футболе и волейболе. Игрок сознательно ударяет мяч таким образом, чтобы направление силы удара не совпало с центром масс, который, к слову сказать, находится в геометрическом центре мяча. В результате мяч устремляется вперед и, кроме того, начинает вращаться вокруг своего центра масс. Взаимодействуя с окружающим воздухом, он может описать весьма замысловатую траекторию и, как результат, ускользнуть от рук неопытного вратаря.