Свободное падение в схеме Ньютона.

Может показаться удивительным, но простое описание падения тел, которое было дано Галилеем, плохо вписывалось в грандиозную схему механики Ньютона. Ньютон, превращая необходимость включения результата Галилея в свою систему в достижение, использовал решение этой проблемы в качестве исходного пункта своего закона гравитации.

Исходя из того, что падающее тело совершает ускоренное движение, Ньютон заключил, что должна существовать сила, действующая на это тело, и сила удивительная, которая постоянна по величине, т.к. ускорение постоянно. Где бы не находилось тело, с какой бы скоростью оно не двигалось, эта сила явно не менялась.

Более того, ускорение оказалось одинаковым для всех падающих тел. Это самая удивительная особенность! Есть только один способ объяснить её: сила должна быть пропорциональна массе объекта. Тогда при сравнении двух объектов, один из которых вдвое массивнее другого, сила, действующая на более массивный объект, будет также вдвое больше. Два эффекта компенсируют друг друга, и ускорение остаётся тем же самым.

В этом заключается причина необходимости различать массу объекта и его вес. Вес является той самой таинственной силой, которая заставляет тела падать. По некоторому фантастическому совпадению, она оказывается пропорциональной массе, но даже находясь под действием других сил, или же двигаясь под действием других сил, и даже двигаясь горизонтально, тело продолжает проявлять свою массу. В действительности, при тщательных измерениях можно обнаружить, что вес тела немного различается в разных частях земного шара, но его масса не меняется никогда!

Ньютон правильно подчеркнул различие между универсальным свойством массы и специфическим явлением силы веса, которая связана с массой.

Численно вес объекта равен его массе, умноженной на ускорение свободного падения: .

Таким образом, объект, который имеет массу 1 кг, весит около 9, 8 Ньютон. Это вызывает некоторую путаницу между языком физики и разговорным языком, в котором единицы массы (грамм, килограмм) называются весом. Конечно, то, что в разговорной речи называют весом, ближе всего соответствует физическому понятию массы. Но только из того, что 1 кг золота на экваторе весит несколько меньше, чем на полюсе, не следует, что на экваторе в слитке несколько меньше золота.

То обстоятельство, что сила точно пропорциональна массе, беспокоило несколько поколений физиков после Ньютона. В XX-ом веке оно настолько возмутило Эйнштейна, что заставило его полностью отказаться от физики Ньютона. Но эту историю оставим для 12 главы.