Тяжесть и вес
Встаньте! Если я скажу вам: «Сейчас вы сядете на стул так, что не сможете встать, хотя и не будете привязаны», вы примете это, конечно, за шутку.
Хорошо. Сядьте же так, как сидит мальчик, изображённый на рис. 16, т. е. держа туловище отвесно и не пододвигая ног под сиденье стула. А теперь попробуйте встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперёд.
Что, не удаётся? Никаким усилием мускулов не удастся вам встать со стула, пока вы не пододвинете ног под сиденье или не подадитесь корпусом вперёд.
Чтобы понять, почему это так, нам придётся побеседовать немного о равновесии тел вообще и человеческого в частности. Стоящий предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, роведённая из центра тяжести, проходит внутри основания вещи. Поэтому наклонный цилиндр (рис. 17) должен непременно опрокинуться; но если бы он был настолько широк, что отвесная линия, проведённая из его центра тяжести, проходила бы в пределах его основания, цилиндр не опрокинулся бы. Так называемые «падающие башни» в Пизе, в Болонье или «падающая колокольня» в Архангельске (рис. 18) не падают, несмотря на свой наклон, также потому, что отвесная линия из их центра тяжести не выходит за пределы основания. (Другая, второстепенная, причина, конечно, та, что они углублены в землю своим фундаментом.)
Стоящий человек не падает только до тех пор, пока отвесная линия из центра его тяжести находится внутри площадки, ограниченной краями его ступней (рис. 19). Поэтому так трудно стоять на одной ноге; ещё труднее стоять на канате: основание очень мало, и отвесная линия легко может выйти за его пределы (рис. 20). Заметили ли вы, какой странной походкой отличаются старые «морские волки»? Проводя всю жизнь на качающемся судне, где отвесная линия из центра тяжести их тела ежесекундно может выйти за пределы пространства, занятого ступнями,— моряки вырабатывают себе привычку ступать так, чтобы основание их тела (т. е. широко расставленные ноги) захватывало возможно большее пространство. Это придаёт морякам необходимую устойчивость на колеблющейся палубе; естественно, что та же привычка сохраняется при ходьбе по твёрдой земле. Можно привести и обратный пример,— когда условие равновесия обусловливает красоту позы. Обращали ли вы внимание на то, какой стройный вид имеет человек, несуший на голове груз? Всем известны изящные изваяния женских фигур с кувшином на голове. Неся на голове груз, по необходимости приходится держать голову и туловище прямо: малейшее уклонение грозит вывести центр тяжести (приподнятый в таких случаях выше обычного положения) из контура основания, и тогда равновесие фигуры нарушено.
Теперь вернёмся к опыту со вставанием сидящего человека. Центр тяжести туловища сидящего человека находится внутри тела, близ спинного хребта, сантиметров на 20 выше уровня пупка. Проведите отвесную линию из этой точки вниз: она пройдёт под стулом, позади ступней. А чтобы человек мог стоять, линия эта должна проходить между ступнями.
Значит, вставая, мы должны либо податься грудью вперёд, перемещая этим центр тяжести, либо же пододвинуть ноги назад, чтобы подвести опору под центр тяжести. Обычно мы так и делаем, когда встаём со стула. Но если нам не разрешают делать ни того, ни другого, то встать невозможно, как вы и убеждаетесь на описанном опыте.
Автор Я.И. Перельман “Занимательная физика”