«А в тюрьме сейчас макароны дают», – сказал персонаж известного фильма, хотя находился за многие километры от того места, о котором говорил и, естественно, не мог непосредственно наблюдать происходящих там процессов (наблюдать расположение «шестерён» в том месте). Но ему известно понятие «время», и пользуясь им, он легко определил стадию того процесса, которого не видел.
Не менее важным является и тот факт, что через понятие «время» мы можем определять момент начала некоторых процессов, которые в данный момент не существуют и, естественно, никак себя не проявляют. Например, знаем, что когда стрелки часов покажут такое-то время (определённую метку происходящего сейчас процесса) то по телевизору начнётся такая-то передача (с вокзала отправится электричка, с такого-то аэродрома полетит самолёт, наступит рассвет и т.д.).
6
И всё-таки один очень важный момент мы не затронули. Что такое равномерно протекающий эталонный процесс? Или, применительно к нашему механизму, скорость вращения какой шестерни можно принять за эталон? Из наших рассуждений получилось, что это можно сделать просто «на глазок». Но чисто интуитивно возникает ощущение, что это не так: равномерное движение, равномерное колебание, должны обладать каким-то свойством, чем-то таким, что однозначно отличает его от неравномерного движения (колебания).
Вообще-то, с равномерным движением всё ясно: если все силы, действующие на движущееся тело, уравновешивают друг друга, тогда движение равномерное. В принципе, это вполне объективная оценка равномерности. А что с колебательным процессом? Напрашивается мысль, что и здесь что-то должно уравновешивать друг друга.
Давайте рассмотрим колебания маятника, то есть, движение какого-то грузика, подвешенного на верёвочке. Предположим, что всё идеально, то есть, нет никакого трения и сопротивления воздуха. Тогда колебания будут иметь постоянную амплитуду и период. Ну, постоянство амплитуды мы можем зафиксировать визуально, а как мы можем утверждать, что период колебаний тоже постоянен? Сравнить с каким-то эталоном? А эталон с чем сравнить?
А может, здесь можно найти аналогию с равномерным прямолинейным движением, где «гарантом» равномерности является равновесие действующих на движущее тело сил? Да, по сути, так оно и есть, только со своими особенностями.
В момент, когда грузик маятника находится в крайней боковой точке, то он обладает максимальной потенциальной энергией. Затем, как и положено, под действием гравитации он начинает падать вниз, но верёвочка искривляет траекторию его движения, то есть на грузик действуют несколько сил, причём, их величина и направление меняются. Долетел грузик до самой нижней точки, и под действием разных (по величине и направлению) сил начал подниматься вверх, растрачивая накопленную кинетическую энергию. Где же здесь постоянство?