Часто на один и тот же предмет одновременно действует несколько сил. Это может привести к тому, что, несмотря на приложение сил, предмет никуда не двинется, что было доказано Лебедем, Раком и Щукой из басни Крылова. Если нужно тащить лодку вверх по течению вдвоем, можно привязать к носу лодки две веревки, и каждый возьмет себе одну из них. Если это небольшая речка среди лугов, и веревки не будут путаться, можно пойти по разным берегам. В результате действий каждого из бурлаков лодка должна была бы пристать к берегу, но так как ее тянут с двух сторон, лодка движется вперед. Чем длиннее веревки, тем меньше усилий будет потрачено впустую.
Другое полезное дело можно совершить с автомобилем, застрявшим в грязи. Если привязать машину к дереву и туго натянуть трос, можно добиться гораздо большего успеха, если прогибать трос, чем если просто толкать увязшую машину.
Чем туже натянут трос, тем легче его порвать. На провисшей веревке, прежде чем ока разорвется, можно повесить гораздо больший груз, чем на тугой. Иногда совсем небольшого количества льда оказывается достаточно, чтобы разорвать туго натянутые провода. По той же причине тросы подвесного моста имеют большой провис — такой мост выдерживает больший вес.
Если мы решим перейти ручей по тонкой и длинной доске, посередине может произойти катастрофа, последствием которой будет купание. Можно было сделать мост из более толстых досок, но можно усовершенствовать и эту конструкцию. Для этого посредине доски нужно прибить брусок так, чтобы образовалось подобие буквы «т» с длинной перекладиной и короткой ножкой, обращенной вниз. Теперь возьмем проволоку и закрепим ее концы на краях доски, а середину на ножке. Теперь можно будет перейти ручей, не сломав доску. Такая система называется «фермой» и используется в строительстве мостов.
Доска прогибается под весом человека и может переломиться. Ферма позволяет избежать прогиба, потому что проволока плохо растягивается и удерживает доску от изгибания.
Как не падать в автобусе
Как только мы появляемся на свет, мы начинаем бороться с силой тяжести, которая пытается нас уронить. Устойчивость — это мечта каждого. По дороге в школу, в коридоре с чашкой чая, на велосипеде, в автобусе мы стараемся сохранить равновесие и не рухнуть. Больно, обидно. И чай был горячий.
Люди, занятые разработкой новых автомобилей, кораблей, чашек и тарелок, телевизоров и стульев, должны сделать свое дело так, чтобы изобретенный ими предмет был устойчивым.
Устойчивость можно повысить разными способами. Например, увеличить массу. Телевизор, отлитый из чугуна, перевернуть гораздо труднее, чем обычный. Можно увеличить площадь основания. Настольная лампа обычно имеет довольно широкую подставку, как и многие другие предметы, которые лучше не переворачивать. Желательно сделать так, чтобы самые тяжелые детали, основная масса предмета была расположена над центром его основания.
Если в автобусе, который едет по неровной дороге, положить тяжелую сумку на плечо, при резком торможении шанс упасть становится гораздо больше, чем в том случае, когда сумку держат в руке. Чем ниже находится центр тяжести, тем устойчивее конструкция, Это полезно знать при укладывании рюкзака перед дальней дорогой. Если положить тяжелые вещи в верхнюю часть рюкзака, то при ходьбе возникнут неудобства, тяжелый верх будет все время стремиться к земле, качая владельца то влево, то вправо, и в результате можно–таки упасть. Известны случаи, когда человек, споткнувшийся с таким рюкзаком, быстро занимал положение «стоя на голове и ногах» и не мог подняться без посторонней помощи из–за рюкзака, съехавшего на затылок. На узкой тропе в горах это просто опасно.
Открытия Ньютона
Кажется странным, что шар весом 1 килограмм падает так же быстро, как двухкилограммовый шар. Почему же тогда чем сильнее бросишь мяч, тем быстрее он летит? Это чем–то напоминает утверждение Аристотеля: чем тяжелее тело, тем быстрее оно должно упасть. Благодаря Галилею мы знаем, что это не так, но с трудом можем объяснить ситуацию с шарами и мячом.