Когда мы играем с мячом, то кажется, что стоит его ударить рукой или ногой, и он мгновенно полетит в нужную сторону, а если же мяч налетит на стену, то в тот же миг отскочит назад. Проверим это предположение, а для этого воспользуемся кинематографическим методом: заснимем движение мяча на киноплёнку и рассмотрим положение мяча на получившихся кадрах.
Вот мяч приближается к стене (кадр 1). Вот он её касается (2), значит, на следующем кадре мяч должен полететь обратно. Нет! Мяч летит дальше, сплющиваясь все сильнее (3). И на следующем кадре мяч всё плотнее приближается к стене (4). И лишь после этого, распрямляясь, летит обратно (кадры 5–7). Как видите, мяч не мгновенно меняет скорость, останавливаясь при ударе и разгоняясь в обратном направлении.
Не только упругий мяч, но и вообще абсолютно любое тело не мгновенно изменяет свою скорость – для этого всегда требуется некоторое время. Например, нагруженный самосвал дольше разгоняется и тормозит, чем тот же самосвал, но без груза.
В физике свойство тела требовать некоторого времени для изменения своей скорости называют инертностью тела.
Для изменения скорости тела с большей массой нужно больше времени. То есть инертность тела тем заметнее проявляется, чем больше его масса.
Как вы понимаете, гравитационное притяжение и инертность – это совершенно разные свойства тел. Для их характеристики правильнее было бы использовать две разных физических величины: «гравитационная масса» и «инертная масса». Однако эксперименты не обнаружили их различия, что позволяет нам оба свойства характеризовать одной величиной – «масса».
Мы умеем измерять массу методом взвешивания – при помощи весов (см. § 2-а). Однако свойство инертности позволяет измерять массу и другим способом – методом взаимодействия. Его суть – сравнение инертных свойств изучаемого тела и инертных свойств гирь.
Рассмотрим опыт. Имеются две одинаковые тележки с упругими пластинками. На левой тележке находится «взвешиваемое» тело, а на правой – гири. Подкатим тележки друг к другу, согнув пластинки, и перевяжем их тонкой нитью. Если её пережечь, пластинки начнут распрямляться, отталкивая друг друга. При этом тележки разъедутся в стороны, приобретя некоторые скорости. Говорят, что произошло взаимодействие тележек.
Если масса гирь на правой тележке мала, то за время взаимодействия она приобретёт большую скорость, чем тележка с телом. И наоборот: при избыточной массе гирь скорость тележки с ними будет меньше, чем скорость тележки с телом. Подбирая массу гирь, можно заставить тележки разъезжаться с одинаковыми скоростями. Это значит, что в этом случае масса тела равна массе гирь. Подсчитав массу гирь, мы найдём массу тела.
Весами и методом взвешивания мы не можем воспользоваться в условиях невесомости. Однако метод взаимодействия вполне применим (в этом случае даже не понадобятся тележки).
