Чому вдома не йдуть під землю телеканал «наука»

З усіх ідей, якими Ньютон збагатив сучасну фізику, кращі і геніальні стосуються взаємодії різних сил. А найпростіші і фундаментальні викладені в трьох рівняннях, які називаються законами руху.

Перша з них (вона ж - перший закон Ньютона) стверджує, що об'єкт знаходиться в стані спокою до тих пір, поки на нього не почне діяти якась сила. Цей закон слід пам'ятати, коли ви забуваєте, куди поклали ключі від машини або окуляри: речі самі по собі не рухаються.

Другий закон Ньютона розповідає, що відбувається з об'єктами, коли до них прикладається сила, що змушує їх рухатися. Ви б'єте ногою по м'ячу (прикладаєте до нього силу), і він злітає в повітря, набуваючи прискорення.

Третій закон в багатьох сенсах найцікавіший. Він говорить, що, коли на об'єкт діє якась сила, їй протидіє точно така ж по величині сила. Часто цей закон записується в такій формі: «Усі тіла діють один на одного з силами, рівними за модулем і протилежними за направленням».

Як це може бути застосовано до будівель? У разі хмарочоса, який височіє усією своєю громадою в центрі міста і нікуди не рухається, перший і другий закони Ньютона дозволяють зробити висновок, що на нього не впливають ніякі сили.

Але ми знаємо, що гравітація - сила земного тяжіння - впливає на будівлю постійно. Якщо Ньютон був прав, то ми можемо сказати, що всі будівлі повинні були б під впливом гравітації весь час «вгризатися» в землю. Хоча б до того часу, поки їх не розтопить в киплячий суп жахливий жар ядра нашої планети.

Так чому цього не трапляється? Коли сила земного тяжіння діє на тіло строго вертикально вниз, земля з такою ж силою протидії виштовхує будівлю вгору. Дві сили компенсують один одного, і будівля нікуди не рухається.

Чому ж його фундамент не йде в землю? Тому що земля виштовхує його наверх. Навіть найвищі і важкі хмарочоси рідко дають усадку понад допустиму. Багато з них покояться на палях, забитих глибоко в грунт. Ці палі зазвичай або досягають міцних скельних шарів, або утримуються на місці за рахунок високої сили тертя між їх поверхнею і грунтом.

Рух виникає тільки тоді, коли протилежні сили перестають компенсувати один одного. Якщо будівля починає «плисти» в м'якому грунті, то, з точки зору фізики, пояснюється це тим, що він не створює достатньої протидіє сили, яка утримувала б будівлю від догляду під землю.

Надлишок сили, яка діє у напрямку вниз (різниця між вагою будівлі і виштовхує його вгору силою), і створює той рух, який забезпечує «усадку».