Припустимо, що є велике замерзле озеро або, можливо, це великий ставок.
Отож, ось це є велика поверхня льоду.
Я намагався якнайкраще зобразити рівну поверхню льоду.
На ній я збираюсь розмістити 2 блоки льоду.
Один блок я розміщу ось так
один блок льоду буде ось тут.
Тоді інший блок я збираюсь розмістити тут.
Ці льодяні брили є однаковими.
Кожна з них важить 5 кг. Давайте я це запишу. Вони важать 5 кг кожна
або, краще сказати, маса кожної з них становить 5 кг.
Єдине, що їх відрізняє,
відносно ставка,
це те, що одна є нерухомою, а інша рухається зі сталою швидкістю.
Стала швидкість направлена праворуч.
Припустимо, що стала швидкість становитиме 5 м/с.
Єдиною причиною чому я розмістив льодяні брили зверху на льоду,
це тому, (припустимо, принаймні в цьому відео)
що силою тертя можна знехтувати.
Перший Ньютонів закон руху стверджує,
що тіло не рухається
чи розглядається як таке, що має сталу нульову швидкість або
просто сталу швидкість.
Що ж, перший закон Ньютона стверджує,
що тіла будуть зберігати сталу швидкість або залишатися нерухомими,
що є сталою нульовою швидкістю,
доки не станеться дисбалансу,
доки на тіло не подіє якась рівнодійна сила.
Давайте, подумаємо про це.
У будь-якому з цих випадків на них не повинна діяти жодна незрівноважена сила
або жодна рівнодійна сила.
Але подумайте про це, якщо припустити, що ці тіла на землі,
то на них діє рівнодійна сила.
Вони обидва знаходяться на поверхні Землі,
вони обидва мають масу. Тому на них буде діяти сила тяжіння.
На обидві брили льоду діятиме сила тяжіння, направлена вниз.
І низхідна сила тяжіння буде дорівнювати
гравітаційному полю поблизу поверхні Землі (що є векторним),
помноженому на масу тіла. Отже множимо на 5 кг.
Ось, це становить 9,8 м/с^2.
Тож, множимо це на 5 і отримуємо 49 кг*м/(с^2),
те ж саме, що 49 Ньютонів.
Тут якась загадка!
Перший закон Ньютона говорить,
що тіло в стані спокою таким і залишатиметься або тіло, що рухається, продовжуватиме рух,
до моменту дії незрівноваженої або рівнодійної сили.
Але виходячи з того, що в нас зображено, здається, що тут діє рівнодійна сила.
Здається, що сила в 49 Н тягне це тіло донизу.
Але ви заперечите: "Ні, ні, Сел, очевидно, що тіло не буде прискорюватись донизу
тому, що там - лід. Брила лежить на поверхні великого замерзлого ставка."
А я вам відповім: "Що ж,
якщо ви так вважаєте, тоді якою буде результуюча сила, що зрівноважується з тяжінням,
щоб утримати ці брили льоду від падіння до ядра Землі.
Від, по суті, вільного падіння або прискорення до центру Землі?"
Ви скажете: "Що ж, гадаю, вони б упали, якби не лід,
це лід створює протидіючу силу."
І тут ви цілком праві.
Лід створює протидіючу силу у протилежному напрямку.
Тож маємо точну величину сили, яка направлена в протилежному напрямку.
І якщо низхідна сила тяжіння на кожен з цих блоків становить 49 Н,
вона повністю компенсується висхідною силою, з якою лід діє на блок.
І, в будь-якому разі, ця сила становитиме 49 Н та буде направлена вгору.
Сподіваюсь, це пояснює, чому досі діє перший закон Ньютона.
У нас немає рівнодійної сили у цьому вертикальному напрямку.
Взагалі її немає, у жодному з напрямків.
Ось чому вони мають сталу швидкість.
Це тіло має нульову швидкість у горизонтальному напрямку,
а це - сталу швидкість у вертикальному напрямку.
І жодне з них не прискорюється у вертикальному напрямку тому,
що на них діє лід.
Лід утримує блок, що повністю протидіє тяжінню.
І ця сила у прикладі називається нормальною силою.
Вона становить 49 Н і направлена вгору.
Ось це також сила нормальної реакції.
Про нормальну силу ми поговоримо більш детально у наступних відео.
Нормальна сила - це сила, що діє на тіло, яке знаходиться на певній поверхні і є перпендикулярним до цієї поверхні.
Не менш важливим тут буде згадати про силу тертя.
В наступних відео ми розглянемо випадки, коли тіло знаходиться на похилій площині.
Припустимо, у нас є блок на ось такій похилій площині.
Нормальна сила від цієї призми до цього блоку є перпендикулярною до поверхні.
Якщо ви задумались над тим, що тут відбувається, то, по суті, це діє електромагнітна сила.
Адже якщо це збільшити до молекул льоду чи навіть до атомів льоду...
Це те, що утримує блок від падіння.
Щоб це відбулося, молекулі потрібно стиснутися
або наблизитися до молекули води чи окремих атомів у цьому льоді.
Атоми ж [давайте я зображу це на рівні атомів.
Я намалюю будову молекули]
Отже, є атом Оксигену та два атоми Гідрогену,
що утворюють гратчасту структуру. І ми поговоримо про це більше у розділі "Хімія".
Зараз давайте поговоримо про одну з цих молекул льоду.
Отож, можливо, вона виглядає, як ця та має 2 атоми Гідрогену.
Те, що утримує ці два атоми від стиснення,
що утримує цей блок від падіння униз -
це відштовхування електронів цієї молекули від електронів цієї молекули.
Тож, на макрорівні, ми розглядаємо це як протидіючу силу,
але на мікроскопічному або на атомному рівні це просто діє елекромагнітне відштовхування.
Переклад на українську: Катерина Демченко, рев’ювер Оксана Кузьменко, благодійний фонд “Magneticone.org”