§ 20. Динамика криволинейного движения

Сила, приложенная к телу, способна изменить его движение двумя совсем разными способами. Иногда она только разгоняет или тормозит тело, не сбивая его с прямой линии. В других случаях она непрерывно разворачивает вектор скорости, и путь тела получается кривым. От чего зависит, какой именно из двух результатов получится? Ответ даёт сравнение двух направлений — куда смотрит скорость и куда смотрит приложенная сила. Разберём это на двух простых опытах с одним и тем же шариком на резиновом шнуре.

Положим лёгкий шарик на гладкий стол и привяжем его резиновым шнуром к вбитому в столешницу гвоздику. Оттянем шарик в сторону: шнур растянется, и в нём появится сила упругости, тянущая шарик обратно к месту закрепления. Отпустим шарик — он начнёт разгоняться и полетит прямо к гвоздику. Здесь вектор скорости и вектор силы лежат на одной прямой, ускорение направлено туда же, куда и скорость. Растёт только числовое значение скорости, а её направление не меняется ни на градус. Поэтому траектория остаётся отрезком прямой — этот случай нарисован в левой части рис. 1.

Повторим опыт иначе. Оставим шарик на прежнем месте, но вместо того чтобы просто отпустить, толкнём его вбок, перпендикулярно шнуру. Сам по себе шарик по инерции ушёл бы по прямой линии. Однако, удаляясь от гвоздика, он понемногу растягивает шнур, и упругость снова тянет его к месту закрепления. Теперь скорость смотрит вдоль касательной, а сила — вбок от неё, под углом. Каждое мгновение эта сила чуть-чуть доворачивает вектор скорости, и вместо прямой шарик прочерчивает плавную дугу — правая часть рис.