Принцип суперпозиции[2] и теория относительности, о которых не раз рассказывал Герасиму Григорий Яковлевич, проявлялись в таких тренировках в самом удивительном виде. Тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и без ускорения, если на него не действуют какие-либо силы, либо действие этих сил уравновешено.[3] Именно это состояние испытывали тела людей и предметы, которые находились в спортзале свободно падающего самолёта все тридцать секунд, но только относительно его стен, потолка и пола! Ведь на самом деле они падали вместе с самолётом! А скорость их падения нарастала с каждой секундой. Но этого они не видели – ведь в помещении не было даже иллюминаторов, а потому не ощущали ни приближения земли, ни скорости с которой она приближалась. Они просто висели в пространстве между стенами, потолком и полом, совершенно позабыв о том, что снаружи всё по-другому.
Если человека поднимали и оставляли между полом и потолком, он просто висел в воздухе и никуда не двигался. Мало того, он не мог никуда двигаться, потому что не мог ни от чего оттолкнуться – у него не было точки опоры. Он мог дёргать руками и ногами, пытаться плыть, но оставался на месте – ведь воздух – не вода, и даже в более плотных слоях атмосферы нужен пропеллер с большой тягой, чтобы отталкиваться от воздуха. В общем, в таких поучительных примерах тренируемые барахтались в воздухе как цыплята, бесполезно дёргая руками и ногами.
Если эти беспомощные переставали дёргаться, то наблюдая за висящими в воздухе, со стопроцентной уверенностью можно было сказать, что их тела находятся в состоянии покоя, а если их оттолкнуть, то их движение к потолку или к соседней стене становилось безукоризненно прямолинейным и равномерным. В этом и проявлялась теория относительности, ведь относительно земли и самолёт, и они, находящиеся в нём, приближались к её поверхности всё быстрее и быстрее, и движение это было отнюдь не прямолинейным и уж совсем не равномерным, а с ускорением, создаваемым притяжением планеты и совершенно не уравновешенным никакими другими силами. Уравновешивалось оно только подъёмной силой крыла, когда самолёт выходил из пике, прекратив падение, и движение относительно поверхности земли становилось горизонтальным. Однако ненадолго, так как пилоты «Илюши» снова устремляли его вверх на «горку», с ускорением в два g, чтобы снова и снова продемонстрировать теорию относительности и принцип суперпозиции посетителям этого удивительного спортзала…
Особое внимание в условиях невесомости уделялось приобретению навыков перемещения предметов, сопоставимых по массе с массой человека либо превышающих её. Вися в воздухе и не имея опоры, практически бесполезно было пытаться переместить массивный предмет, так как желая его притянуть к себе, вместо этого ты сам притягивался к нему, а при попытке его оттолкнуть – тоже, лишь сам отталкивался от него, и чем больше была масса предмета, тем бесполезней было это занятие.
Но если у тебя есть точка опоры (например, ухватившись за массивную гирю и имея при этом возможность упереться ногами в пол, ну или в потолок – неважно, в невесомости это уже не имеет значения, от этого будет зависеть лишь то, куда ты её будешь двигать), то ты можешь придать движение предмету массой даже в тонну. Да что там в тонну?! В десять,.. в сто тонн!! И при этом совершенно не обязательно надрываться. Если есть точка опоры, можно переместить груз абсолютно любой массы. Просто времени на то, чтобы, например, гиря в 1000 килограмм начала заметно двигаться, ну, скажем, со скоростью 1 метр в секунду, при приложении силы, равной той, которую мы прикладываем на Земле, когда поднимаем гирю в 20 кг, нужно будет тянуть её на себя в течение аж пяти секунд.[4] Соответственно, гиря в 10 тонн достигнет этой скорости через 50 секунд. Но при этом, для того, чтобы остановить её движение, потребуется приложить такую же силу в течение того же времени, но в противоположном направлении. А для этого, в качестве опоры придётся использовать уже не пол, а потолок. Иначе гиря в 1000 килограмм продолжит своё движение до тех пор, пока не продемонстрирует закон сохранения импульса, а то и того хуже – первый закон термодинамики[5], разрушая всё, что встретится на её пути. В общем, если на Земле приподнять очень тяжёлый предмет не удастся, то в невесомости никакие, даже крохотные усилия не пропадают даром, и для работы в условиях отсутствия веса приобретение этих навыков крайне важно.
4
Для тех, кто любит посчитать. Сила равна массе умноженной на ускорение:
F = m • g
Пусть масса гири будет 20кг , тогда сила, которую требуется приложить, чтобы её поднять, будет примерно равна 200 Ньютонов:
F = 20кг • 9,8м/с² ≈ 200Н
Подставим значение силы 200Н в формулу для случая с гирей в 1000кг :
F = 1000кг • a = 200Н
и найдём ускорение, которое получит эта гиря при приложении к ней этой силы:
a = 200Н / 1000кг = 0,2м/с²
В то же время, существует формула расчёта ускорения:
a = ( v₁ - v₀) / t
Начальная скорость равна нулю, конечная 1м/с , ускорение 0,2м/с² , подставляем и вычисляем время:
0,2м/с² = (1м/с - 0м/с) / t
t = 1м/с / 0,2м/с² = 5с