Теорема 16 Всякое тело, движущееся по кругу, как, например, камень в праще, постоянно определяется к движению в направлении касательной.
240
женил пращи в обратном направлении от С к В камень необходимо должен (по акс. 18) продолжать движение в направлении, противоположном линии BF, и потому будет стремиться к K, а не к С, что противно допущению. Но так как * кроме касательной через точку В нельзя провести линии, образующей с линией Н с обеих сторон равные углы, подобно DBH и АВH, то лишь одна касательная в состоянии не противоречить одному и тому же допущению, как бы ни двигалась праща, от L к В или от С к В, и, следовательно, можно принять лишь касательную как линию, по которой камень стремится двигаться, что и требовалось доказать.
Другое доказательство. Возьмем вместо круга шестиугольник, вписанный в круг АВН, и пусть тело С на одной стороне АВ находится в покое, затем представим себе линейку DBE (один конец которой укреплен в центре D, а другой подвижен), которая движется вокруг центра и притом постоянно пересекает линию АВ. Очевидно, что при таком движении линейки DBE она встретит тело С в то мгновение, когда она пересечет линию АВ под прямым углом, и что своим толчком она заставит тело С двигаться по прямой линии FBAC по направлению к С, т.е.
по стороне АВ, продолженной в бесконечность. Но мы взяли здесь шестиугольник совершенно произвольно, то же верно и для всякой иной фигуры, которую можно себе представить вписанной в круг. Именно, если тело С, находящееся в покое на одной стороне фигуры, получит толчок от линейки DBE в то мгновение, когда она пересекает эту сторону под прямым углом, то тело будет приведено__________________
* Это очевидно из т. 18 и 19, кн. III «Элементов» Эвклида,
241
линейкой в движение по направлению этой стороны, продолженной в бесконечность. Поэтому если вместо шестиугольника представим себе прямолинейную фигуру с бесконечным числом сторон (т.е. круг, по определению Архимеда), то очевидно, что линейка DBE, где бы она ни встретила тело, всегда встретит его в то время, когда она пересечет одну сторону такой фигуры под прямым углом. Поэтому она никогда не встретит тела С, не приведя его одновременно в движение в направлении линии, продолженной в бесконечность. Но так как всякая сторона, продолженная по обоим направлениям, всегда должна пройти вне фигуры, то такая неопределенно продолженная сторона фигуры с бесконечным числом сторон, т.е. круга, будет всегда касательной. Если же представить себе вместо линейки пращу, движущуюся в круге, то она постоянно будет приводить камень в движение в направлении касательной, что и требовалось доказать.
Следует заметить, что оба доказательства можно отнести к любой криволинейной фигуре.