-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
| Александр Алексеевич Астахов
|
| Физика движения. Альтернативная теоретическая механика или осознание знания
-------
Физика движения
Альтернативная теоретическая механика или осознание знания
Александр Алексеевич Астахов
© Александр Алексеевич Астахов, 2017
ISBN 978-5-4485-0379-5
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Математика – точная наука. Она с одинаковой точностью отражает законы природы и фантазии физиков. Но физики фантазируют не ради фантазии. Они думают, что открывают законы природы. Поэтому задача официальной науки не запрещать физикам фантазировать, а научиться находить в их фантазиях элементы математики природы.
А. А. Астахов
Удивительно точную мысль по поводу дальнейшего развития физики сформулировал А. П. Смирнов в статье «Осознание знания откровение XXI века». Человечество накопило огромное количество практических, опытных знаний о природе и эмпирически точно установленных закономерностей. Поэтому не нужно искать физические теории в дебрях формально-математических преобразований, чем сегодня увлекается множество современных исследователей. Многие вопросы можно решить, разобравшись с тем, что мы уже знаем достоверно. Этого вполне достаточно для правильных теорий, построенных на основе математики природы.
А. П. Смирнов, А. А. Астахов
«Может быть, мое мнение меня обманывает; поэтому я хочу быть собеседником, а не судьей, исследователем, а не основоположником; я готов учиться у каждого, кто предлагает что-то более правильное и достоверное… Если же читатель увидит, что оснастка моего сочинения равна той, которая имеется у противоположной стороны, тогда он сам взвесит и рассудит, что имеет большее значение: суждение всех просвещенных людей…, всех университетов…, или же частное мнение того или иного человека… Я знаю, в жизни нередко случается, что большая часть побеждает лучшую. Я знаю, что при исследовании истины никогда не лишне добавить свое прилежание к тому, что было сделано прежде».
Эразм Роттердамский
В мире, как он описывается многими науками, отсутствует смысл. Это, однако, означает не то, что мир лишен смысла, а лишь то, что многие науки слепы к нему. Смысл приносится в жертву многими науками.
Виктор Франкл
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая работа посвящена анализу физической сущности формирования механического движения. Появляющиеся в последнее время в современной науке мнения о первичности вращательного движения, основанные на строении микромира, а также на вращении эфирных вихрей, образующих элементарные частицы вещества несостоятельны. Строение вещества и движение материи это разные вещи. Любое движение первоначально возникает как прямолинейное движение, т.к. в природе не существует криволинейных сил. Это непосредственно следует из законов динамики Ньютона, которые на сегодняшний день считаются незыблемыми. Все попытки некоторых современных авторов внести свои коррективы в законы Ньютона не меняют их физической сущности.
В первом законе Ньютона говорится исключительно о прямолинейном движении. Второй закон Ньютона определяет силу и ускорение, которое возникает в направлении действия силы. Естественно, что сила не может самопроизвольно проявляться в направлениях отличных от направления, в котором она была первоначально приложена или возникла, а направление действия мгновенной силы есть прямая. Об этом же говорит и третий закон Ньютона. Попробуйте представить себе силу взаимодействия, которая действует на взаимодействующие тела в противоположных направлениях, но не вдоль одной прямой, а как-либо иначе.
Естественно, что это не возможно, т.к. противоположные направления по определению находятся только на одной прямой, но никак не на кривой линии. Криволинейное движение возникает только при дополнительном силовом воздействии, имеющим иное направление, чем направление текущего активного или так называемого инерционного прямолинейного движения. Криволинейное движение, образующееся за счет множества разнонаправленных прямолинейных взаимодействий, является более сложным движением, чем прямолинейное движение, а, как известно, сложное не может быть элементом простого.
Таким образом, основным элементом механического движения в природе является прямолинейное перемещение в пространстве. Даже если вещество образовано вихрями эфира амерами, то в свободном пространстве между соударениями они, очевидно, движутся прямолинейно.
Вследствие непрерывных разнонаправленных взаимодействий материальных тел между собой, а также с мировой материальной средой прямолинейное движение в чистом виде в природе встречается довольно редко, что дает ложное основание считать основополагающим движением – вращательное движение. Однако в природе так же редко встречается и вращательное движение в чистом виде. Первичность прямолинейного движения непосредственно следует из физического механизма формирования вращательного движения, которое в свою очередь является простейшим базовым элементом любого произвольного криволинейного движения. Вариант такого механизма приведен в настоящей работе.
По некоторым практическим соображениям мы попытались разобраться в физической сущности вращательного движения на уровне физического механизма преобразования движения по направлению и столкнулись с многочисленными противоречиями не только в существующей математической модели вращательного движения во всех его проявлениях, но и с другими проблемами классической физики, связанными с теорией движения в целом. Как выяснилось, в современной физике практически отсутствует описание явлений природы на уровне их физических механизмов.
В большинстве случаев всё сводится лишь к количественному математическому описанию природных закономерностей, в котором нет места физическому, а иногда и элементарному здравому смыслу. За физический смысл природных явлений зачастую выдается лишь краткое словесное описание математических формул. Причем словесное описание даже правильных формул только подтверждает количественную оценку найденной закономерности, но не отражает ее физическую сущность на уровне причинно-следственных связей. Даже популяризаторы науки в основном преподносят широкой аудитории описание природы на уровне её математического отображения в виде условных символов и знаков.
В природе не существует формальных математических правил. Математика это и есть физика, записанная в условных обозначениях: символах и знаках. Однако современный учебный процесс построен так, что в будущих математиках закрепляют знание математических правил в основном на формальном уровне. Во всяком случае, маститые математики практически забывают физическую основу ставших для них привычными стандартных математических операций.
Например, дополнительные множители не нарушают равенство. Однако если речь идёт о физических величинах, в которых этих множителей нет, то такое равенство не является физическим. Тем не менее, некоторые физики от формальной математики, умножая обе части физических формул на одну ту же величину иногда получают новые физические величины, там, где их нет, что есть не что иное, как нарушения главного закона природы – Закона сохранения истины! На формально математических преобразованиях иногда даже строятся новые физические теории, хотя все должно быть наоборот.
В современной теоретической физике спокойно существуют и обсуждаются на самом высоком научном уровне такие понятия, как: «искривление пространства и времени», «кручение пространства», «пространство-время», «вибраторы-струны», «пятые, шестые и энные измерения». Ни один физик на Земле и даже авторы этих понятий не могут объяснить непосвященному человеку и даже специалистам, что это такое, потому что эти понятия не физические. Они получены из формально математических преобразований не физических величин, а предполагаемых допущений – постулатов и из всевозможной замены переменных. Но это уже не наука, а математическая религия.
Найти убедительные аргументы против откровенных глупостей достаточно сложно. Глупость нельзя опровергнуть в принципе т.к. логика против нее бессильна. Особенно если эта глупость складывалась веками и формально подтверждена правильными математическими формулами. Это касается преобразования направления скорости без преобразования ее величины; однонаправленных линейных ускорений, которые изменяют скорость якобы только своего вида движения без взаимного влияния друг на друга; утверждения о фиктивности силы инерции без знания ее природы и при реальных энергетических затратах на ее преодоление; невозможности изменения импульса замкнутой системы физических тел в мировой материальной среде, в которой в принципе не может существовать замкнутых систем и многого другого.
Альтернатива откровенной глупости вовсе не означает альтернативы законам природы. А вот некоторые представители классической физики делают её альтернативной законам природы. Однако, как это ни парадоксально умные люди бояться идти против общественного мнения, поддерживающего глупость, чтобы самим не прослыть глупцами или альтернативщиками (альтами), как обидно называют официалы всех, кто выступает против откровенных глупостей современной науки. Мало кто отважится сказать, что король голый, если все вокруг утверждают, что он прекрасно и изысканно одет. В результате все вокруг считаются умными людьми, а физика 21 века топчется на месте только потому, что в свите короля нет честного человека, который не боится прослыть «глупцом».
В известной сказке эту роль выполняет младенец, который, может позволить себе говорить то, что он видит и вовсе не потому, что он глуп, а потому, что он еще не научился лгать. В сказке младенца послушали, но в науке этого недостаточно. В науке люди, выступающие в роли таких младенцев, в лучшем случае просто игнорируются «умными» людьми из свиты короля. А в худшем случае на них спускают придворных псов.
Любые математические модели должны отражать только сложную связь давно устоявшихся и проверенных опытом элементарных понятий в физике. Только тогда они будут достаточно точно отражать природные явления. Наверное, современной наукой открыты еще не все элементарные инварианты. Однако возможности существующих классических инвариантов для определения физической сущности всех известных на сегодняшний день явлений природы еще далеко не исчерпаны.
Нарушений законов природы не может быть в принципе. Все, что происходит в природе, происходит только в соответствии с законами природы или не происходит вообще. Нарушения могут быть только в нашем понимании законов природы. Поэтому все, что на первый взгляд не вписывается в классические теории, объясняется только несовершенством существующей теории, а не нарушением законов природы.
В настоящей работе приведены многочисленные примеры, когда не вписывающиеся на первый взгляд в классическую физику явления природы находят у различных авторов вполне приемлемое объяснение, основанное на привычных элементарных понятиях. Например, полный импульс движения включает в себя не только линейный импульс, но и вращение. С учетом полного импульса разрешаются многие вопросы, связанные с кажущимся нарушением закона сохранения импульса в линейных взаимодействиях и многое другое.
Главной задачей настоящей работы является ни в коем случае не пересмотр давно открытых и проверенных опытом природных закономерностей, а придание им физического, а значит и здравого смысла, которого в современной физике хронически не хватает. Конечно же, исходя из истинного физического смысла, возможны некоторые уточнения существующих взглядов. Однако сделанные нами уточнения не выходят за рамки здравого смысла, т.к. они основаны на классических элементарных понятиях и принципах причинности, а не на постулатах, не подтверждающихся экспериментально и изобретаемых только для реализации далеких от реальной действительности математических моделей.
В работе предпринята попытка выявления физического смысла вращательного движения и его динамики, силы и ускорения Кориолиса, полного ускорения сложного движения, явления инерции, определяющего формирование сил взаимодействия, через которые осуществляется перераспределение энергии взаимодействия, а также физического смысла законов Ньютона. Рассмотрены вопросы так называемого безопорного движения. Дана критика некоторых авторов, а также современных ученых, которые очень уж рьяно, но, к сожалению, неумело или недостаточно аргументировано выступают в защиту своих консервативных взглядов.
Читатель может не согласиться с предложенными физическими механизмами, позволяющими разрешить существующие противоречия аналогичных классических моделей природных явлений. Однако мы не претендуем на истину в последней инстанции. Все существующие научные знания это только грубые математические и физические модели природных явлений. Реальная действительность значительно сложнее любых ее моделей, создаваемых наукой.
Мы можем сколь угодно близко подходить к истине, но никогда не достигнем ее, поскольку логика, построенная на элементарных понятиях не способна объяснить сами эти элементарные понятия, т.к. они являются её базой, а для объяснения базы необходима другая база, которая нам пока неизвестна. Однако другой логики у нас нет. Поэтому самое важное в любой теории не абсолютная точность во всех её деталях, а её принципиальное соответствие здравому смыслу и проверенным элементарным понятиям. Окончательную оценку любой теории, как всегда, выставит время. Однако если теория не противоречит здравому смыслу, то со временем она никогда полностью не пересматривается, а только уточняется и дополняется.
Конечно же, на бытовом уровне здравый смысл у всех людей разный, поскольку зачастую он отражает законы человеческой психики, не всегда связанной с объективной реальностью. Как говорится правда у всех своя. Однако в науке здравый смысл может быть только один. Он основан на элементарных понятиях, отражающих основные сведения о природе, подтверждающиеся тысячелетним опытом контакта человека с реальной действительностью на доступном ему уровне.
Мы можем не знать всех закономерностей природы и всех причин, происходящих в ней явлений. Однако новые неоткрытые закономерности не могут противоречить тому, что мы уже знаем о ней достоверно, хотя и на уровне элементарных понятий. Это означало бы, что природа противоречит самой себе, чего не может быть в принципе. Непознаваемость природы может быть связана с её бесконечным многообразием, но никак не с отсутствием в ней причинно-следственных связей, которые и определяют и ее, и наш с вами здравый смысл, который основан на образных представлениях.
Природа не оперирует цифрами и формулами, а человек мыслит не цифрами и не формулами, а образами. Человек это тоже часть природы и всё материальное не может не отражаться в его сознании. Образы это и есть отражение материи во всех её проявлениях в нашем сознании. И если математическую модель, какого-либо явления невозможно представить образно, то это вовсе не значит, что природа непознаваема для человека, как, например, говорят в отношении теории относительности Эйнштейна её защитники. Это означает, что теория, скорее всего, не верна. Она не совместима с образами, отражающими природу, т.е. с самой природой. В отсутствие образов искажается даже такая точная наука, как математика. В этом вы так же сможете убедиться, прочитав настоящую работу.
Поэтому не поддавайтесь на утверждение консервативной части научного сообщества, что вы не умны и не способны понять их несостоятельные теории и природу! Они не более умны, чем вы и только прикрываются своими абстрактными математическими формулами, которые без физического обоснования ничего не значат. Возможно у них хорошая память, и они могут запомнить очень много сложных формул и мудрёных научных терминов. Это похвально. Но если отбросить формулы и малопонятные для непосвящённого человека термины, то объяснения природных явлений даже у маститых академиков не выходят за рамки обычной человеческой и даже детской логики. Попробуйте попросить их объяснить формулы, которыми они порой сознательно ставят вас в тупик, в виде образных представлений, и вы в этом убедитесь. И об этом вы тоже прочитаете в настоящей работе.
Ничего позорного и унизительного в ошибках нет. Без ошибок развитие науки не возможно. Но оно невозможно и без признания этих ошибок. Тем не менее, маститые академики, наделавшие эти ошибки и много лет преподающие их студентам и обществу, не хотят их признавать. И руководствуются они в этом вовсе не интересами науки, а собственными низменными интересами. В этих условиях, только накопив критическую массу критических замечаний в обществе, можно стимулировать развитие науки. Поэтому мы обращаемся к вам. Читайте, думайте, анализируйте! И присылайте ваши критические замечания.
И ещё один момент, на который мы хотим обратить внимание читателя. В предлагаемой работе повествование идёт от множественного числа «мы». Это не значит, что нас много. Автор пока практически один. Но выражение «мы» я употребляю по следующим четырем причинам:
Во-первых, когда автор кому-то что-то пытается объяснить, то он приглашает его в собеседники, т.е. он уже не один.
Во-вторых, предлагая своё видение вопроса, каждый автор надеется всё-таки приобрести единомышленников и поэтому ведёт повествование и от имени тех, кто с большой долей вероятности в достаточно большой аудитории может его поддерживать. Если же он говорит «я», то он в некотором смысле противопоставляет себя возможным единомышленникам.
В-третьих, говорить от собственного лица, т.е. «якать» не совсем скромно, потому что каким бы новым не было мнение автора, он всегда в значительной степени опирается на опыт, накопленный другими авторами. Ссылки на них, конечно же, этически необходимы. Однако при этом в любом случае даже самое новое видение автора остаётся не совсем его собственным независимым мнением. Ведь даже свои элементарные знания он получает от общества.
И наконец, в-четвёртых, наверное, именно из приведённых выше соображений обращение «мы» общепринято в практике публичных работ.
1. ИНЕРЦИЯ И СИЛЫ ИНЕРЦИИ
1.1. Двойственность сил инерции в современной физике
Прежде чем приступить к рассмотрению вопросов механического движения необходимо насколько это возможно на современном уровне знаний о природе прояснить физическую сущность явления инерции, поскольку силы инерции принимают непосредственное участие в образовании любого механического движения, в том числе прямолинейного и вращательного движения.
Один из самых известных видов инерции это центробежная сила. Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика» издание второе. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД 952 г. определяет силу инерции следующим образом:



Инерция является неотъемлемым свойством физических тел, которое проявляется в их способности противодействовать любому изменению состояния движения или состояния покоя, являющегося частным случаем движения. По определению Жуковского Н. Е. «Силой инерции называется сила, которая по величине равна произведению массы на полное ускорение, а направлена в сторону, противоположную полному ускорению» (см. фотокопию выше, «Теоретическая механика», издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД 1952 г., §2 Сила инерции).
Таким образом, определение силы инерции у Жуковского по своему смыслу в точности соответствует определению силы противодействия, которая возникает при всяком силовом воздействии на материальное тело в соответствии с третьим законом Ньютона.
Далее Жуковский Н. Е. пишет: «Введение понятия о такой фиктивной силеоблегчает формулировкумногих теорем динамики, особенно в вопросе об относительном движении и о движении несвободной материальной точки». То есть Жуковский относит силы инерции, вводимые в математическую модель ускоренного движения тел к фиктивным силам, которые не оказывают реального влияния на ускоренное движение материальных тел и вводятся в неинерциальных системах отсчета как математический прием только для облегчения формулировок теорем динамики.
В современной физике принято различать «обычные» силы, действующие на тело со стороны других тел в инерциальных системах отсчета и фиктивные силы инерции, возникающие в неинерциальных системах отсчета. А. Н. Матвеев в работе «Механика и теория относительности», 3-е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003 г. дает следующее определение «обычных» сил:
«В инерциальных системах отсчёта единственной причиной ускоренного движения тела являются силы, действующие на него со стороны других тел.Сила всегда есть результат взаимодействия материальных тел».
Однако в неинерциальных системах отсчета наблюдаются ускорения, которые не являются результатом действия на тела каких-либо сил со стороны других тел. По этому поводу Матвеев пишет:
«В неинерциальных системах можно ускорить тело простым изменением состояния движения системы отсчета. Рассмотрим, например, неинерциальную систему отсчета, связанную с автомобилем. При изменении скорости его относительно поверхности Земли в этой системе отсчета все небесные тела испытывают соответствующие ускорения. Ясно, что эти ускорения не являются результатом действия на небесные тела каких-либо сил со стороны других тел. Таким образом, в неинерциальных системах отсчета существуют ускорения, которые не связаны с силами такого же характера, какие известны в инерциальных системах отсчета. Благодаря этому первый закон Ньютона в них не имеет смысла. Третий закон Ньютона в отношении взаимодействия материальных тел, вообще говоря, выполняется. Однако, поскольку в неинерциальных системах отсчета ускорения тел вызываются не только „обычными“ силами взаимодействия между материальными телами, проявления третьего закона Ньютона настолько искажаются, чтоон также утрачивает ясное физическое содержание».
Силы, которые проявляются в неинерциальной системе отсчета, в отличие от «обычных» сил Матвеев определяет как силы «особой природы». При этом Матвеев отмечает, что этот путь был выбран не им, а сложился исторически и предлагает свой альтернативный вариант:
«При построении теории движения в неинерциальных системах в принципе можно было бы идти по пути коренного изменения представлений, выработанных в инерциальных системах, а именно можно было бы принять, что ускорения тел вызываются не только силами, но и некоторыми другими факторами, которые ничего общего с силами не имеют. Однако исторически был выбран иной путь – эти другие факторы были признаны силами, которые находятся с ускорениями в таких же соотношениях, как и обычные силы. При этом предполагается, что в неинерциальных системах, так же как и инерциальных, ускорения вызываются только силами, но наряду с „обычными“ силами взаимодействия существуют еще силы особой природы, называемые силами инерции».
Таким образом, в современной физике в неинерциальных системах отсчёта наряду с «обычными» силами взаимодействия необходимо учитывать силы инерции, которые Матвеев увязывает с ускоренным движением неинерциальной системы отсчета относительно инерциальной.
«Существование сил инерции обусловливается ускорением движения неинерциальной системы отсчета относительно инерциальной. Силы инерции берутся такими, чтобы обеспечить в неинерциальной системе отсчета те ускорения, которые фактически имеются, но обычными силами взаимодействия объясняются лишь частично».
При этом Матвеев, так же как и Жуковский отмечает, что силы инерции, вводимые в неинерциальных системах отсчета в математической модели теории движения, являются фиктивными силами, т.е. реально несуществующими:
«Введение этих сил в уравнения движения, использование их при объяснении физических явлений и т. д. в неинерциальных системах координат является правильным и необходимым. Однако использование понятия сил инерции при анализе движений в инерциальных системах координат является ошибочным, поскольку в них эти силы отсутствуют».
С точки зрения современной физики, связав неинерциальную систему отсчёта с ускоренно движущимся телом можно, прибавив к нему силу инерции, получить условие равновесия для тела в неинерциальной системе отсчёта. В этом случае ускорение движения тела определяется, как ускорение неинерциальной системы отсчёта относительно инерциальной системы без учета сил инерции. Если же тело движется ещё и относительно неинерциальной системы отсчета, то задача значительно усложняется.
В этом случае абсолютное ускорение будет определяться как сумма относительного ускорения, полученного телом в неинерциальной системе в результате «обычных» взаимодействий и ускорения самой неинерциальной системы отсчёта относительно инерциальной системы отсчета. Силы инерции обуславливают разность между относительным и абсолютным ускорением. При этом сила инерции (Fин) определяется выражением:
Fин = m* (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Несмотря на то, что в современной физике существует четкое математическое выражение для сил инерции, их четкое физическое определение в современной физике отсутствует, что связано, по всей видимости, с явно завышенной ролью математического аппарата теории движения в качественной оценке физического механизма образования сил взаимодействия вообще и силы инерции в частности. В результате сила инерции определяется в современной физике как минимум двойственно.
С одной стороны в математической модели ускоренного движения тел силы инерции считаются фиктивными, т.е. реально не существующими. С другой стороны существование сил инерции признается многими классиками и современными авторами, как объективная реальность. Вот что говорит Н. Е. Жуковский в упомянутой выше работе (стр. 281) о реальности сил инерции:
«Являясь компонентом предполагаемой силы инерции, центробежная сила есть сила фиктивная; она должна быть присоединена к материальной точке, если мы хотим рассматривать вопрос о ее движении, как об относительном равновесии точки. Но в некоторых вопросах центробежная сила является и как некоторая действительная сила, – например, в вопросах об определении давления движущегося тела на препятствия, стесняющие его движение. Но в этом случае центробежная сила приложена не к материальной точке, а к тем телам, которые задерживают материальную точку на ее траектории»
Жуковский признает физическую реальность действия оказываемого силой инерции, однако в этом случае сила инерции превращается в «обычную» силу, которая приложена к телам, задерживающим движущееся тело на его траектории. А. Н. Матвеев также высказывается за то, что с физической точки зрения силы инерции являются вполне реальными силами (стр. 393):
«Являются ли силы инерции реальными силами? Они реальны в том же смысле, в каком являются реальными ускорения в неинерциальных системах координат, для описания которых они введены. Они реальны также и в более глубоком смысле: при рассмотрении физических явлений в неинерциальных системах можно указать конкретные физические последствия действия сил инерции. Например, в вагоне поезда силы инерции могут привести к увечьям пассажиров, т. е. к весьма реальному и осязаемому результату. Поэтому силы инерции столь же реальны, как реален факт равномерного и прямолинейного движения тел в инерциальных системах координат, если отсутствуют „обычные“ силы взаимодействия, как это формулируется в первом законе Ньютона».
Итак, для удобства математического описания ускоренного движения тел в современной физике в неинерциальных системах отсчета вводятся условные фиктивные силы инерции, которые в инерциальных системах отсчета отсутствуют. Однако системы отсчета это только инструменты для математического описания реальной действительности. Фиктивные силы инерции, вводимые в неинерциальных системах отсчета это по сути дела математическая модель реальных сил, порождаемых инерцией в инерциальных системах отсчета.
При переходе в инерциальную систему отсчета фиктивные силы инерции превращаются в «обычные» силы, приложенные к телам, препятствующим движению тел, связанных с неинерциальной системой отсчета. Происходит по сути дела постоянная подмена понятий вполне реальной «обычной» силы, проявляющейся в инерциальной системе отсчета ее математической моделью – фиктивной силой инерции в неинерциальной системе отсчета и наоборот.
В результате, вполне реальное сопротивление изменению движения или покоя физических тел, которое приводит к реальным физическим последствиям, обеспечивается в современной физике фиктивными, т.е. несуществующими силами инерции! Такая подмена понятий, наблюдающаяся практически у всех авторов, описывающих ускоренное движение материальных тел с позиции существующей теории движения. Приведем дословно цитаты некоторых авторов, касающиеся силы инерции.
Н. Е. Жуковский («Теоретическая механика», издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД,1952 г., стр. 281):
«Если, например, некоторый шар М (фиг. 232) движется по цилиндрическому своду, описывая круг, то на него действует сила Р давления свода, которая для шара есть центростремительная. Но по третьему закону динамики шар М сам давит на свод с такой же силой N, равной Р. Эта сила N для шара будет центробежной силой инерции, и можно сказать, что свод находится под действием этой силы».
В этой цитате прослеживается смешение математического и физического понятия о силе инерции. Выражение «…сила N для шара будет центробежной силой инерции…» даже чисто лингвистически означает, что сила N действуют именно на шар. При этом центробежная сила инерции N посредством шара воздействует еще и на свод «… и можно сказать, что свод находится под действием этой силы». Однако если для шара сила N, которая приложена именно к шару и посредством которой он – шар воздействует на свод является фиктивной, т.е. несуществующей силой инерции, то для свода эта же самая сила N, является уже вполне реальной обычной силой.
Но как может шар, являющийся источником силы воздействовать с этой силой на что-то, если для него самого – источника силы она не существует? Как можно производить то, что не существует для самого производителя? Таким образом, в современной математической теории движения физически реальные силы в инерциальных системах координат превращаются в фиктивные силы инерции в неинерциальных системах координат. Это облегчает формулировку теорем динамики, но вносит путаницу в понимание физической природы формирования сил взаимодействия вообще и сил инерции в частности.
А. Зоммерфельд. Механика. Москва. Ижевск. 2001, стр. 82:
«Мы вводим ее (силу инерции – авт.) для того, чтобы свести вопросы движения к вопросам равновесия, что часто оказывается очень удобным. Силы инерции хорошо известны нам из повседневной жизни. Приводя в движение тяжелую вертящуюся дверь, мы преодолеваем не силу тяжести или трение, а инерцию двери. Самой известной формой силы инерции является центробежная сила, проявляющаяся при всяком криволинейном движении. Она также является фиктивной силой.
…Впрочем, «фиктивная» центробежная сила проявляется весьма реально, например, в железнодорожном движении. Превышение наружного рельса над внутренним на криволинейном участке пути подбирается всегда так, чтобы при средней скорости поезда равнодействующая силы тяжести и центробежной силы проходила как раз посредине между обоими рельсами. Этим устраняется не только опасность опрокидывания, но также и вредная односторонняя нагрузка одного из рельсов».
Таким образом, у Зоммерфельда опять же прослеживается двойственность понятия силы инерции. С одной стороны сила инерции, которая в неинерциальной системе действует непосредственно на поезд, является фиктивной силой. Однако с другой стороны в инерциальной системе отсчета, т.е. в реальном физическом мире эта же фиктивная сила инерции приводит к реальному износу рельсов. Причем смешение понятий идет на совершенно недопустимом с физической точки зрения уровне: «фиктивная» центробежная сила проявляется, весьма реально…». Но как может «фиктивная» сила проявляться реально?! Наверное, ученым следует выражаться яснее, в науке ребусов хватает и без словесной неразберихи, если, конечно же, у них у самих такая ясность присутствует, в чем, по крайней мере, в отношении силы инерции иногда приходится сомневаться.
Интересна полемика Зоммерфельда на страницах его «Механики» с Генрихом Герцем (стр. 82, 83):
«Удивительно, что Генрих Герц в прекрасном введении к своей «Механике» возражает против пользования понятием центробежной силы: «Мы вращаем по кругу камень на веревке; при этом мы ощутимо воздействуем на камень с некоторой силой. Эта сила непрерывно отклоняет камень от прямого пути; если мы изменяем эту силу, массу камня и длину веревки, то обнаруживаем, что движение камня действительно происходит в согласии со вторым законом Ньютона. Однако третий закон требует наличия силы, противодействующей той силе, которая передается нашей рукой камню. Ответ на вопрос об этой силе противодействия общеизвестен: говорят, что камень производит обратное действие на руку вследствие центробежной силы и что эта центробежная сила действительно точно равна, но противоположна по направлению силе нашего воздействия. Допустим ли этот способ выражения? Будет ли то, что мы теперь называем центробежной силой, чем-либо иным, чем инерция камня?
На этот вопрос мы должны категорически ответить «нет»: согласно нашему определению (10.3), центробежная сила действительно есть то же самое, что и инерция камня. Но силой, противодействующей силе, с которой мы действуем на камень, или, точнее говоря, на веревку, является тянущее усилие, которое оказывает веревка на нашу руку».
Далее Герц пишет: «Нам не остается ничего иного, как заявить: центробежная сила не является силой в собственном смысле этого слова; этот термин так же, как термин „живая сила“, имеет историческое происхождение, и сохранение его можно скорее извинитьсоображениями полезности, чем оправдать».
На это Зоммерфельд отвечает: «По поводу этого замечания Герца мы хотели бы сказать, что термин „центробежная сила“ не нуждается ни в каком оправдании, так как он так же, как и более общий термин „сила инерции“, основан на ясном определении. Впрочем, как раз эта мнимая неясность понятия силы побудила Герца построить его „Механику“, освобожденную от этого понятия, которая хотя и очень интересна, но мало плодотворна».
Итак, Герц предлагает вообще обойтись без понятия «сила инерции». Зоммерфельд же утверждает, что силы инерции не нуждаются в оправдании, т.к. они основаны на ясном определении, в соответствии с которым они имеют право на существование, только действуют они не на свой источник, а на ответное тело, в нашем случае – это камень и верёвка соответственно. Причиной (источником) инерционного воздействия на руку, безусловно, является камень. С этим соглашаются все классики теоретической механики. Однако с точки зрения современной физики сила инерции для камня является фиктивной.
В соответствии с этим якобы ясным определением сила инерции камня, минуя сам камень, может воздействовать только сразу на веревку или непосредственно на руку. Однако эта ясность заключается только в том, что она исключает какое-либо иное толкование текста определения силы инерции, но не вносит никакой ясности в его суть, о чём собственно и говорит Герц. Эта ясность означает примерно следующее, если на куске хлеба у вас намазано масло, то для хлеба оно вне всяких сомнений является маслом, но в самом масле – масло уже вроде бы и не масло.
Но как может источник силы, производить силу, не существующую для него самого? Ведь это противоречит здравому смыслу. Не поэтому ли Герц и построил свою механику без сил инерции? Однако его механика также ничего не проясняет. Не найдя ясности в природе сил инерции, Герц исключает не только их, но фактически и их источник, что вообще лишает массу свойства инерции. Естественно, что по этой причине он не нашёл сторонников своей теории. Для оппонентов Герца ясность текста в определении сил инерции, даже в отсутствие ясности его сути оказалась привлекательнее, чем полное отсутствие сил инерции, Однако и то, и другое одинаково ошибочно.
Далее видимо для лучшего уяснения четкого представления о силе инерции, основанного на «ясности» определения её текста Зоммерфельд предлагает в своей «Механике» следующую задачу (Задача 3 к главе II):
«II.3. Центробежная сила при увеличенной скорости вращения Земли.
С какой скоростью должна вращаться Земля (тело на уровне её поверхности) для того, чтобы на экваторе сила тяжести и центробежная силавзаимно уничтожались? Какова была бы при этом продолжительность суток?»
Однако, как можно уничтожить фиктивную центробежную силу инерции, которая и так не существует по причине её фиктивности? По крайней мере из «ясного» определения Зоммерфельда – это никак не ясно. Известно, что сила тяжести действует на каждый элемент тела, т.е. математически она приложена к материальной точке центра масс тела, что моделирует приложение силы к самому телу. В этой же точке действует и фиктивная центробежная сила инерции. При этом в соответствии с определением Зоммерфельда реальной сила инерции является только для ответного тела.
Очевидно, что в гравитационных явлениях ответным телом является само материальное тело поля тяготения, т.е. само поле. Следовательно, центробежная сила реальна, образно говоря, только в центре масс «верёвки» тяготения, связывающей центр масс тела и центр масс Земли. Где находится центр масс такой верёвки сегодня не знает никто. Однако не вызывает сомнений только одно – он не совпадает с центром масс нашего тела. Но тогда эти две силы никогда не взаимоуничтожатся, т.к. они приложены к разным точкам.
Для того, чтобы они взаимоуничтожились, они должны пересечься в одной точке. Однако, как только они сойдутся в одной точке одна из них в соответствии с «ясным» определением Зоммерфельда сразу же превратится в фиктивную, т.е. несуществующую силу инерции, что так же исключает их взаимоуничтожение. А поскольку в реальной действительности эти силы принципиально всё-таки могут быть взаимно уничтожены, то это свидетельствует о двойственности сил инерции в современной физике. С одной стороны, они фиктивные, а с другой – вполне реальные силы.
И эта двойственность в современной физике пока ещё не имеет исчерпывающего объяснения. Даже если считать, что силы инерции реально приложены только к ответному телу, то ведь они приложены к нему в точке соприкосновения (контакта) с ускоряемым телом. Следовательно, это общая точка, которая одинаково принадлежит обоим телам. Но тогда сила инерции одновременно является, как реальной, так и фиктивной, что свидетельствует о двойственном отношении современной физики к силам инерции именно в одной и той же точке и о полном отсутствии ясности в определении сил инерции.
Ещё одни подобный казус приводит Г. С. Ландсберг. «Элементарный учебник физики», Том 1, ФИЗМАТЛИТ. 2004, стр. 267:
«Вследствие вращения Земли на ней также должна наблюдаться центробежная сила инерции (которой мы до сих пор пренебрегали). В §133 мы нашли, что центростремительное ускорение на экваторе равно 0,034 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Это составляет примерно 1/300 часть ускорения свободного падения g. Значит, на тело массы т, находящееся на экваторе, действует центробежная сила инерции, равная mg/ЗОО и направленная от центра, т. е. по вертикали вверх. Эта сила уменьшает вес тела по сравнению с силой притяжения Земли на 1/300 часть».
Как и в задаче Зоммерфельда, приведенной выше, для уменьшения силы тяготения, действующей на тело центробежная сила инерции должна действовать именно на то же самое тело, на которое действует и сила тяготения. Причём, если у Зоммерфельда об этом открыто не говорится, хотя однозначно вытекает из логики физических взаимодействий, то у Ландсберга об этом сказано открытым текстом: «Значит, на ТЕЛО массы т, находящееся на экваторе, действует центробежная сила инерции…».
Можно конечно сослаться на то, что речь идет о неинерциальной системе отсчета и центробежная сила в данном случае является фиктивной. Но как фиктивная сила может реально уменьшить вес вовсе не ответного, а прямого тела, в какой бы то ни было системе?! Очевидно, только реально компенсируя силу тяготения в центре масс прямого тела. Иначе никакого уменьшения веса не получится.
Поскольку дальнодействия не существует, то надо полагать, что поле тяготения – это вполне материальная среда. Но если материальная среда заставляет двигаться небесные тела навстречу друг другу, следовательно, она реально воздействует на каждое тело, противодействуя реальным факторам, препятствующим этому воздействию при вращении тел. Таким реальным фактором и является центробежная сила инерции, реально воздействующая на те же тела, противодействуя реальной силе тяготения или реальной силе упругости связующего физического тела при механически связанном вращении.
Р. Фейман, Р. Лейтон, М. Сэндс, ФЕЙНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ, 2. ПРОСТРАНСТВО. ВРЕМЯ. ДВИЖЕНИЕ, стр. 78,79:
«Когда мы держим гантели горизонтально, то никакой работы не производим. Выпрямляя руки в стороны и сгибая их, мы тоже не можем произвести никакой работы. Это, однако, верно только, пока нет никакого вращения! При вращении же НА ГАНТЕЛИ действует центробежная сила. Они стремятся вырваться из наших рук, так что, сгибая во время вращения руки, мы преодолеваем противодействие центробежной силы. Работа, которая на это затрачивается, и составляет разницу в кинетических энергиях вращения. Вот откуда берется этот добавок».
Обратите внимание, что и здесь прослеживается, как минимум словесная путаница, из которой абсолютно неясно, что к чему приложено и, что есть фиктивное, а, что реальное. Фейнман чётко указал, что центробежные силы действуют на гантели. И это не случайно. Иначе, двигая гантели, мы просто не совершили бы никакой работы или совершали бы её безо всяких гантелей, двигая саму силу, что является явным абсурдом, т.к. силы вне материи не существуют. Таким образом, опять налицо смешение физического и математического понятия силы инерции, что свидетельствует, на наш взгляд, скорее об отсутствии ясного определения силы инерции в современной физике, чем о его наличии, а значит, наверное, и об отсутствии ясного понимания явления инерции.
Можно привести еще множество примеров двойственного подхода к понятию силы инерции и до бесконечности спорить, о какой системе отсчета идет речь и является ли сила инерции фиктивной или реальной в каждом конкретном случае. Однако однозначный ответ о природе сил инерции у классиков теоретической механики найти вряд ли удастся.
Среди современных авторов также нет четкого представления о природе силы инерции, впрочем, как и о природе «обычных» сил. Например, Н. В. Гулиа, являющийся ярым сторонником фиктивности сил инерции независимо от систем отсчета, в которых они рассматриваются в своей книге «Удивительная физика» в главе «Инерция: сила или бессилие?» противореча самому себе, так же дает двойственную оценку силе инерции.
Н. В. Гулиа
С одной стороны, он категорически отрицает существование силы инерции, причем не только, как математической абстракции, но и как физической реальности. С другой стороны он вынужден, противореча самому себе признавать физическую реальность сил инерции в тех случаях, в которых ее действие невозможно объяснить математической абстракцией. В «Удивительной физике» Гулиа пишет:
«Начиная с 1936—1937 гг. возникла даже общесоюзная дискуссия о силах инерции, где участвовали многие известные инженеры и ученые, и не последнее место в этих дискуссиях занимал журнал „Под знаменем марксизма“. В последней такой публичной дискуссии в актовом зале МВТУ в 1985 г., где присутствовали ведущие профессора-механики Москвы, довелось участвовать и автору, более того, он был основным докладчиком на этой дискуссии. Результат дискуссии был однозначен – сил инерции нет, не было и не может быть, потому что в существующей механике им места нет. Дискуссия велась в основном вокруг книги автора [11], и автор был этими результатами доволен, потому что и в докладе, и в книге говорилось одно и то же – „нет“ силам инерции».
Примечательна логика Гулиа: «…Сил инерции нет, не было и не может быть, потому чтов существующей механике им места нет». Это логика типа: этого не может быть, потому что не может быть никогда. Правда Гулиа ведет речь об отсутствии сил инерции в существующей механике. Может быть, профессор имел в виду не саму действительную реальность, а ее математическое описание? Ведь в современной науке, как это ни странно, физические представления о реальной действительности часто формируются именно на основе ее математического описания, хотя должно быть всё наоборот.
Однако вряд ли столько лет дискуссия велась бы только в рамках абстрактного математического аппарата теоретической механики, не имеющего отношения к реальности! Поэтому приведенное высказывание Гулиа, скорее всего, следует понимать, как полное отрицание сил инерции в реальной природе. Далее в главе «Реальны ли центробежные силы?» этой же книги Гулиа приводит убийственный, по его мнению, пример, подтверждающий именно физическое отсутствие сил инерции в природе:
«Приведем простейший, но, тем не менее, убийственный для этих сил пример. Известно, что Луна вращается вокруг Земли. Спрашивается, действуют ли на нее центробежные силы? Спросите, пожалуйста, об этом своих товарищей, родителей, знакомых. Большинство ответит: «Действуют!» Тогда вы поспорьте с ними, на что хотите и начинайте доказывать, что этого не может быть.
Основных довода – два. Первый: если бы на Луну действовала центробежная сила (то есть сила, направленная от центра вращения наружу), то она могла бы действовать только со стороны Земли, так как других тел поблизости нет. Думаю, что напоминать о том, что силы действуют на тела только со стороны других тел, а не «просто так», уже не надо. А если все так, то, значит, Земля не притягивает, а отталкивает Луну – от себя наружу. Между тем, как мы знаем, существует закон всемирного тяготения, а не отталкивания. Поэтому на Луну может действовать со стороны Земли только одна-единственная сила – притяжения P, направленная точно наоборот – от Луны к Земле. Такая сила называется центростремительной, и она реально есть, она-то и сворачивает Луну с прямолинейного инерционного пути и заставляет вращаться вокруг Земли. А центробежной силы, извините, нет (рис. 54).
Второй довод. Он для тех, кто не знает о существовании закона всемирного тяготения или забыл его. Тогда если бы на Луну действовала центробежная сила (естественно, со стороны Земли, так как других тел, как мы уже знаем, поблизости нет), то Луна не стала бы вращаться вокруг Земли, а улетела бы прочь. Если на Луну не действовало бы вообще никаких сил, то она спокойно пролетела бы мимо Земли по инерции, то есть по прямой (мы же забыли о всемирном тяготении!). А если бы со стороны Земли на Луну действовала центробежная сила, то Луна, подлетая к Земле, свернула бы в сторону и под действием этой силы улетела бы навсегда в космическое пространство. Только бы мы ее и видели! Но раз этого не происходит, стало быть, центробежной силы нет. Вы выиграли спор, причем в любом случае. А появилась эта центробежная сила оттуда же, откуда и силы инерции в прямолинейном движении – из принципа Даламбера. Здесь, во вращательном движении, этот принцип еще более облегчает решение задач, чем в прямолинейном. Еще бы, прикладываем к существующей центростремительной силе несуществующую центробежную – и Луна как бы зависает на месте! Делайте с ней, что хотите, определяйте ускорения, скорости, радиусы орбиты, периоды обращения и все остальное. Хотя все это можно определить и без использования принципа Даламбера».
Наш взгляд, доводы Гулиа не только абсолютно не корректны с точки зрения физики, они просто по-детски наивны. Гулиа пытается судить о физической сущности силы инерции даже не на основе существующей математической модели движения и не на уровне современных знаний о природе тяготения и явления инерции, а на уровне наивного детского лепета.
Гулиа совершенно прав напоминая, «… что силы действуют на тела только со стороны других тел, а не «просто так»…». Поэтому ему, профессору физики, а вовсе не ребёнку следовало бы знать, что сила притяжения тоже существует «не «просто так»…», ведь прямого контакта между Землей и Луной нет. Следовательно, сила тяготения осуществляется через что-то материальное вокруг Луны и Земли, даже если обтекаемо назвать это что-то просто и поле тяготения!
А поскольку небесные тела реально подталкивает друг к другу вполне материальное поле тяготения, но при этом они не падают друг на друга, то надо полагать, что они сопротивляются ему при помощи вполне реальной центробежной силы. И направлена эта реальная центробежная сила в нашем случае вовсе не со стороны Земли на Луну или наоборот, а со стороны Луны и со стороны Земли на материальное поле тяготения. (Напомним, что оба тела вращаются вокруг общего центра масс, поэтому мы говорим, как о вращении Луны, так и Земли.) Причём далее Гулиа сам вступает в противоречие со своей собственной же позицией:
«Но ради справедливости заметим все-таки, что центробежные или просто направленные от центра силы все-таки бывают, но действуют они вовсе не на то тело, которое вращается, а на связь, удерживающую это тело (рис. 57). То есть не на автомобиль, а на дорогу, не на Луну, а на Землю, не на камень в праще, а на веревку и руку человека и т. д.»
С точки зрения классической физики всё верно. Вот только Гулиа почему-то забыл, что между Землёй и Луной также есть некая «верёвка» тяготения, на которую по его же словам и должны быть направлены центробежные силы Луны и Земли при их вращении вокруг общего центра масс. Следовательно, источником НЕ фиктивной, а вполне реальной центробежной силы является сама Луна и Земля. Но силы, зарождающиеся внутри Луны и Земли, не могут не действовать, прежде всего, на сами эти тела.
Ближайшие к Земле элементы вещества Луны, удерживаемые силой тяготения Земли в первую очередь, поддерживают своё прежнее движение за счёт более удаленных элементов Луны. Эти взаимодействия последовательно распространяются на всё тело Луны, т.е. реальные силы инерции Луны действуют не только на «верёвку» тяготения, но на саму Луну изнутри. То же самое можно сказать и в отношении Земли. Это и есть механизм поддержания движения за счет вполне реальных сил инерции поэлементной поддержки (см. ниже).
При математическом моделировании физических взаимодействий современная физика рассматривает физические тела как материальные точки. Это, так же как и принцип Даламбера значительно облегчает математическое описание физических процессов. Однако некоторые профессора вроде Гулиа пытаются делать физику из математики. Конечно же, материальная точка не может действовать «сама на себя». Именно из этого и вытекает классическая фиктивность сил инерции. Однако физическому телу абсолютно все равно за что его принимает современная наука.
Силы инерции зарождаются, прежде всего, внутри каждого физического тела и распространяются по всему его объему, а уже затем передаются другим телам. Причём даже самые упертые профессора вроде Гулиа, хотя бы «ради справедливости» иногда все-таки признают реальность сил инерции. Так что если вы поверили Гулиа, который втянул вас в этот спор и проиграли крупную сумму, то все претензии – к нему. Выходит, его физика – больше удивительная, чем справедливая.
В статье «Алфизики ХХ века» Н. Гулиа пишет:
«Силы инерции – это всего лишь математический прием, но тогда я верил, что они существуют реально и даже могут совершать работу. И предложил „центробежный“ инерцоид».
В этой цитате Гулиа недвусмысленно опять отрицает реальность сил инерции и соответственно возможность совершения ими какой-либо работы. Сначала Н. В. Гулиа был ярым сторонником инерцоидов, т.е. устройств, движущихся без опоры на окружающую материальную среду. После изучения классической механики, Гулиа стал таким же ярым их противником, считая, что силы инерции нереальны и, следовательно, не способны производить реальные действия:
«Сейчас мне стыдно, что, уже окончив институт, я думал, что центробежные силы реальны и могут действовать на грузы, совершая работу. Но, увы, именно так думает множество людей, имеющих дело с техникой, даже инженеры и некоторые ученые, ничуть не задумываясь над тем, что их представления в принципе неверны. Как заметил Т. Эдисон, к сожалению, большинство людей предпочитают безмерно трудиться, вместо того чтобы немного подумать».
Изучив теоретическую механику Гулиа, полагает, что приобрел верные представления о явлении инерции, хотя, как известно природа инерции на сегодняшний день не установлена и поэтому исчерпывающих сведений об инерции в современной теоретической механике Гулиа при всем его желании, тяге и таланте к учению почерпнуть никак не мог. Тем не менее, Гулиа считает («Алфизики ХХ века»), что теперь он свободно ориентируется в лабиринтах теоретической механики, читай в вопросах инерции:
«Теперь, став профессором механики, я довольно свободно ориентируюсьв тех лабиринтах, куда попадают по своей воле создатели инерцоидов. Мне особенно близки и понятны эти ситуации, ибо я не забыл еще, как сам в них оказывался. И я хочу рассказать читателям правду об инерцоидах, почему они движутся по реальным поверхностям и не могут двигаться без опоры и как самому посредством несложного опыта убедиться в этом».
Еще раз адресуем уже «немного подумавшему» Гулиа тот же вопрос, так, в чем же все-таки заключается реальная справедливость, в том, что силы инерции есть, хотя бы ради справедливости или их все-таки нет? Свободно ориентироваться в лабиринтах существующей теоретической механики вовсе не означает свободно ориентироваться в реальной действительности, это несколько разные вещи.
В книге «Удивительная физика» в главе «Кто стоял на плечах гигантов?» Гулиа отмечает, что суть понятия инерции отражена в первом законе Ньютона:
«К сожалению, многие из нас часто неправильно толкуют термин „по инерции“. По инерции крутится маховик, по инерции я ударился лбом о стекло, когда автомобиль затормозил… Все это бытовые понятия инерции. Строгое же только то, которое определяется первым законом Ньютона. Который до него, может, не так точно, но сформулировал… нет, не Галилей – Декарт!»
Причем Гулиа считает определение великого Ньютона неточным, т.к. по его мнению, не то движение считается движением по инерции, в котором отсутствуют «обычные» силы взаимодействия, т.е. отсутствуют какие-либо взаимодействия с другими телами, а то в котором все силы, действующие на тело, скомпенсированы. Но в чём здесь собственно разница? Гулиа пишет:
«Возьмем первый закон Ньютона (это тот, который иногда несправедливо приписывают Галилею). Сам Ньютон сформулировал его очень уж мудрено, как, кстати, и во многих школьных учебниках. Автор полагает, что более кратко и проще всего говорить так: «Тело пребывает в покое или движется равномерно и прямолинейно, если равнодействующая внешних сил, приложенных к нему, равна нулю». Вроде бы и придраться тут не к чему. А то пишут в некоторых учебниках: «…если на тело не действуют силы или другие тела…». Неточно это,…»
С точки зрения физики никаких неточностей в классической формулировке первого закона Ньютона нет. Если тело испытывает реальные «внешние» воздействия внутри себя и при этом продолжает двигаться равномерно и прямолинейно, то это означает, что другие тела, вызывающие эти воздействия движутся синхронно вместе с этим телом, т.е. являются частью одной замкнутой системы. Следовательно, это внутренние взаимодействия замкнутой системы, равнодействующая сила которых естественно равна нулю.
Не соответствует действительности так же и утверждение Гулиа о том, что строгое понятие инерции «определяется первым законом Ньютона». В формулировке первого закона Ньютона, данной классиком, ни слова не говорится об инерции. Не встречается определение инерции и в формулировке первого закона динамики, данной самим Гулиа. Более того, в первом законе Ньютона внешние силы отсутствуют. Следовательно, в нём не могут проявляться и ответные силы инерционного противодействия, т.к. в отсутствие внешних сил противодействовать собственно и нечему! Поэтому называть первый закон Ньютона законом инерции нет никаких причин не только по тексту его формулировки, но и по смыслу.
Правда, Гулиа считает силы инерции фиктивными, т.е. несуществующими. Однако никто не отменял третий закон Ньютона, в соответствии с которым даже фиктивные силы инерции появляются только как реакция на обычные внешние силы, которых в первом законе Ньютона нет. В «Удивительной физике» в главе «Инерция: сила или бессилие?» Гулиа приводит слова Ньютона, которые, по его мнению, определяют смысл сил инерции, как несуществующих сил:
«Врожденная сила материи – есть присущая ей способность сопротивления, по которому всякое отдельно взятое тело удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения».
Гулиа утверждает, что термин «сила» в приведенном высказывании Ньютона употреблен ошибочно, и эту ошибку впоследствии исправил сам Ньютон, а раз так, то сил инерции по Ньютону не существует. Вот, что говорит сам Гулиа по этому поводу:
«Что же это такое – врожденная сила материи, которую сам Ньютон позже назвал „силой инерции“? Да это же просто инерция, не „сила“, а фундаментальное свойство материи. Раньше, во времена Ньютона, все, что угодно, любили называть „силой“: „сила движения“, „сила убеждения“, „сила любви“, наконец. Тем более сам Ньютон потом поясняет, что термин „сила“ может быть растолкован как „свойство“. Итак, „силы инерции“ по Ньютону – совсем не силы».
Оказывается, силу инерции, по мнению Гулиа, назвали силой только потому, что во времена Ньютона«все, что угодно, любили называть „силой“! Из этого Гулиа делает „логический“ вывод, что „силы инерции“ по Ньютону – совсем не силы», а значит, сил инерции в природе не существует! Как вам такое «строго научное» обоснование? На наш взгляд, в этом заключении логика начисто отсутствует. Более того это заключение просто противоречит всем законам логики.
Во-первых. Термин «сила» в переводе с латинского означает действие. Он действительно может быть растолкован как свойство, но свойство действовать. Однако из этого вовсе не следует, что само слово свойство отменяет действие. Наоборот, свойство материи оказывать сопротивление ее выходу из состояния покоя или равномерного и прямолинейного движения вряд ли можно реализовать в отсутствие действия (силы). Сопротивление и сила – это практически синонимы.
К тому же разве чему-нибудь противоречит объяснение понятия силы, как свойства тел сообщать ускорение другим телам при взаимодействии с ними или противиться ускорению других тел при помощи сил инерции?! Может быть, как раз именно это имел в виду Ньютон, поясняя впоследствии, как говорит Гулиа, «что термин «сила» может быть растолкован как «свойство»?
Во-вторых, Гулиа или не понимает, или умышленно искажает смысл высказывания Ньютона. Вопрос ведь не в том, что оказывает сопротивление выходу материальных тел из состояния покоя или равномерного и прямолинейного движения «сила» или «свойство», а в том, что такое сопротивление по Ньютону все-таки возникает. А вот для удержания равномерного движения или покоя, которому в отсутствие сил ничто собственно не угрожает, не требуется никакого силового сопротивления!
В переводе с латинского языка инерция обозначает бездействие. Это действительно очень подходит для обозначения физической сущности первого закона Ньютона. Но это прямо противоположно термину сила – действие. Поэтому Гулиа собственно не зря поднял проблему неправильных терминов. Однако и решил он её неправильно. Если есть два чётких определения двух физических явлений, существование которых никто не оспаривает и которые имеют разный физический смысл, то решать проблему следует не по смыслу неверных терминов, приспосабливая под них смысл явления, а по смыслу физических явлений, приспосабливая термины под них.
Из первого закона Ньютона следует, что состояние равномерного прямолинейного движения или покоя может быть изменено только при наличии других тел или под воздействием внешних сил, что в принципе одно и то же. Следовательно, если возникла проблема удержания состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, то это свидетельствует о появлении внешней силы. При этом движение перестаёт подчиняться первому закону Ньютона. Внешние силы и вызываемые ими силы инерции определяются вторым законом Ньютона.
Причём поскольку внешнюю силу и силу инерции одной и той же массы, движущейся с одним и тем же ускорением, определяет один и тот же второй и третий закон Ньютона, то сила инерции равна по величине внешней силе. А поскольку сила инерции сопротивляется внешней силе, то они имеют противоположное направление. Следовательно, равнодействующая этих сил должна быть равна нулю, что противоречит второму закону Ньютона, в котором внешняя сила является неуравновешенной силой, и одновременно первому закону Ньютона, в котором внешние силы отсутствуют по определению!
Это не оставляет никаких сомнений в том, что первый закон Ньютона и закон инерции Ньютона имеют разный физический смысл. Гулиа не зря упоминал, что движение «по инерции» стало бытовым понятием. Это значит, что всеобщее понимание этого термина вопреки его дословному переводу связано с реальными силами, которые настолько реальны, что могут привести к серьёзным повреждениям, как техники, так и людей. Следовательно, термин инерция фактически давно уже приобрёл смысл не бездействия, а действия. Поэтому название закона инерции, несмотря на несоответствие ему дословного перевода термина инерция, следует сохранить.
Это не нанесёт ущерба так же и первому закону Ньютона, т.к. в его формулировке термин инерция просто отсутствует. Необходимо только Гулиа и другим популяризаторам, и творцам современной науки прекратить вредные для науки попытки перестраивать её сообразно своим лингвистическим познаниям и поучать своих древних предшественников, на которых большинство из них собственно и заработали свои учёные степени и звания. Не следует рубить сук, на котором сидишь! И потом это просто нечестно. Сначала откажитесь от своих степеней и званий, которые вы заработали на своих древних предшественниках, а потом делайте свою физику и зарабатывайте за неё свои звания честно.
В «Удивительной физике» Гулиа жестко критикует Галилея и уличает в неточности Ньютона, однако логика самого профессора, мягко говоря, не всегда понятна, а порою просто отсутствует. В статье «Алфизики ХХ века» Гулиа с пафосом пишет:
«Мне хочется посоветовать молодым изобретателям, рационализаторам, конструкторам не поддаваться авантюрным увлечениям „сумасшедших“ идей, противоречащих науке. Ведь сама наука предлагает нам столько нового, столько интересного… Не пасть жертвой алфизики, не сделать свою жизнь бесплодной и полной разочарований и неудач – одна из задач занимающихся научно-техническим творчеством. Путь к ее решению – через науку, через непрерывное систематическое учение. И я желаю вам удачи в этом!»
Никто не против систематического учения, только не совсем понятно, что подразумевает Н. В. Гулиа под словом «наука». Складывается впечатление, что наука это только то, что соответствует его личным нынешним взглядам на природу вещей. В связи с этим не совсем понятно, кому Гулиа желает удачи в науке? Всем кто хочет установить истинную природу вещей или только тем, чьи взгляды соответствует нынешним взглядам бывшего алфизика и нынешнего профессора механики Гулиа.
Вспомните, ведь когда-то по его же словам он видимо с не меньшим энтузиазмом, чем тот с которым он сегодня отрицает существование силы инерции, ругал тех, кто как раз не признавал инерцию, как реальную силу (см. «Алфизики ХХ века»):
«Как и следовало ожидать, я обругал (про себя) экспертов, назвал их неучами, ограниченными людьми и пожаловался на них, куда следует за то, что они из-за узости мысли не могут разглядеть проблему века».
Конечно же, очень хорошо, когда человек признает свои ошибки, тем более публично. Однако не рановато ли Гулиа переметнулся в лагерь своих тогдашних идеологических противников, ведь относительно физической сущности явления инерции никто еще ничего никому твердо не доказал вопреки мнению самого Гулиа, что он все всем доказал. Так что неплохо напомнить слова самого Гулиа, приведенные в «Удивительной физике» в главе «Аристотель был прав?»:
«Так что не стоит слепо верить мнениям, даже авторитетным. Правильно говорил Козьма Прутков, что если на клетке слона прочтешь „буйвол“, не верь глазам своим!»
А на каком основании можно верить Гулиа? Все примеры Гулиа с тележками никакого отношения к принципам безопорного движения не имеют. Как можно утверждать, что он Гулиа все и всем доказал, если с другой стороны можно со сто процентной уверенностью сказать, что сам Гулиа ничего толком не знает о природе инерции. И это не голословное утверждение. На сегодняшний день природа инерции официальной наукой, приверженцем которой является Гулиа, не установлена. Не известны и революционные работы самого Гулиа о природе инерции. Все его нынешние доводы не выходят за рамки средней школы.
Сейчас Гулиа стыдно за свои прошлые взгляды. Но как бы ему не было стыдно позднее за то, что он отрекся от этих взглядов, не имея на то никаких объективных оснований. Молодой Гулиа и нынешний профессор Гулиа одинаково знают о природе инерции, т.е. ничего толком о ней не знают. Скорее всего, Гулиа просто сумел рассмотреть на клетке современной физики «табличку» «нет» силам инерции» и даже не выясняя, кто и почему эту табличку прибил, слепо поверил этому, да еще и других теперь пытается учить тому, чего сам толком не понимает.
А что касается его ложного стыда, если, конечно же, он не рисуется, то ничего стыдного в том, что человек ошибается, нет. Профессорами не рождаются. Великий Циолковский тоже изобретал инерцоиды. А вот отказаться от своих взглядов, не убедившись на сто процентов в их ошибочности стыдно. Скорее всего, Гулиа просто расписался в своем бессилии решить проблему и переметнулся в лагерь своих бывших идеологических противников.
По крайне мере на сегодняшний день Гулиа не представил никаких объективных доказательств своего личного глубокого понимания явления инерции, кроме своих нынешних взглядов более или мене соответствующих официальной науке. Единственное его доказательство определяется известным выражением «этого не может быть, потому что не может быть никогда»!
В статье «Алфизики ХХ века» Гулиа пишет:
«Есть люди, которые лихорадочно работают в этом направлении, тратя впустую свое, а также чужое время и материальные ресурсы, не без успеха привлекают в свои ряды все новых алфизиков. Таким образом, проблема „безопорного движения“ не так уж невинна, и внимание ей нужно уделить такое же пристальное и серьезное, как когда-то „вечным“ двигателям».
«Жажда быстрой и шумной славы, престижные публикации, мишура, а не серьезная и вдумчивая работа – вот их маяк».
И это пишет человек, который сам когда-то изобретал подобные вещи, если верить его словам, в чем мы почему-то глубоко сомневаемся. Во всяком случае, он запомнился нам еще из давних телевизионных передач, только как человек громче всех других оппонировавший Толчину опять же по принципу «этого не может быть потому, что не может быть никогда» и по принципу «не верь глазам своим».
Неужели молодой Гулиа, если он действительно изобретал инерцоиды, мечтал обо всем том, о чем он пишет (выделено жирным шрифтом в последней цитате). Иначе откуда ему известно такое про других? Гулиа говорит, что образ алфизиков у него сложился из писем и многочисленных бесед с ними:
«По их письмам (а у меня сотни таких писем, адресованных как мне, так и а редакции различных журналов), а также по весьма частым беседам с ними я составил достаточно полный образ современного алфизика».
Но неужели молодые в основном, как мы полагаем, и некоторые немолодые изобретатели сами говорили Гулиа, что хотят только славы, почестей и денег! Мы в этом глубоко сомневаемся, скорее всего, Гулиа лукавит. В большинстве случаев люди особенно в молодом возрасте или молодые по духу, да и большинство просто нормальных людей стремятся к «чуду» и к познанию чуда. Это стремление всегда и двигало науку, за которую так ратует Гулиа.
Конечно же, нормальные люди хотят и признания общества, в том числе, и в большинстве случаев пытаются его честно заслужить, и в этом ничего плохого нет. Это тоже один из двигателей прогресса. Нельзя же во всем видеть только плохое и корыстное, если это не соответствует пусть даже общепризнанным на сегодняшний день взглядам в науке. Кстати на сегодняшний день изобретатели инерцоидов не имеют абсолютно никаких дивидендов от своих изобретений, кроме критики и презрения официальной науки.
Ничего такого, что Гулиа приписывает изобретателям инерцоидов в статье «Алфизики ХХ века», скорее всего, нет на самом деле. Нарисованный Гулиа собирательный образ алфизика он, по всей видимости, списал с себя, ведь он сам в прошлом алфизик, поэтому точно знать какие корыстные мысли обуревают истинными алфизиками, он мог только на своем собственном примере. Мы просим откликнуться всех, с кем лично беседовал на эту тему Гулиа, и если среди них есть те, кто думал только о своей корысти, мы готовы извиниться перед Гулиа.
А вообще все эти околонаучные рассуждения Гулиа о нравственности и личности «алфизиков» никакого отношения к существу вопроса не имеют. Доказывать свою правоту в науке нужно научными аргументами, но никак не с помощью разбора личности пусть даже собирательной. Что же касается научных аргументов, то ничего существенного, чего не знали бы «алфизики», среди которых, по словам самого же Гулиа есть и ученые, он в подтверждение своей позиции не привел.
Те аргументы, которые он приводит сегодня, хорошо известны каждому школьнику и скорее всего, были известны и молодому Гулиа, а не только профессору Гулиа. Ведь никаких новых научных открытий в области инерции за эти годы сделано не было. Природа инерции за период кардинального изменения взглядов Гулиа не стала в представлении официальной науки не только до конца раскрытой, но даже хотя бы более понятной и непротиворечивой. Сам Гулиа в этом вопросе также науку ни сколько не продвинул, лишь только стал более «свободно ориентироваться» в том, во что сам раньше не верил.
Таким образом, профессор просто сменил идеологию, может быть как раз для достижения тех целей, которые он приписывает всем «алфизикам» и теперь банально пытается просто обратить в свою веру других. Но наука это не религия, чтобы в нее поверить, нужны веские научные аргументы. Расплывчатость и двойственность понятий в науке этому не способствует.
Создается впечатление, что шельмование, которое зачастую происходит как раз именно в религии это характерная черта некоторых представителей современной науки и в частности профессора Гулиа. А ведь ему доверено учить студентов, будущих Ньютонов и Ломоносовых, которые благодаря его стараниям могут и не состояться! Его негативное отношение к «алфизикам» приведено выше. Более подробно об этом можно прочитать в его статье «Алфизики ХХ века».
В «Удивительной физике» он критикует практически всех классиков, причем не только в научном плане, что само по себе не вызывает никаких возражений, т.к. профессор ХХ века, какой бы он ни был, знает естественно намного больше, чем его предшественники, жившие более 400 лет назад. Негативную реакцию вызывает тот факт, что Гулиа пытается затрагивать нравственные и личностные вопросы в отношении своих предшественников. Особенно достается Галилею, что прослеживается на протяжении почти всей книги. В главе «Аристотель был прав?» его негативное отношение к Галилею просто граничит с неприличностью:
«Все, наверное, еще из школьных учебников помнят, что великий ученый древности Аристотель утверждал: легкие тела падают медленнее тяжелых. Кстати, в этом может легко убедиться каждый из нас, даже не выходя из комнаты. Но Галилей будто бы доказал, что и легкие, и тяжелые тела падают совершенно одинаково. Раз уж речь снова пошла о Галилее, не мешало бы нам познакомиться кратко с его биографией. Ведь о Галилее думают и пишут, кто что хочет. Вот результаты опроса автором своих студентов о том, кто такой Галилей:
– это тот ученый, которого инквизиция сожгла на костре за проповедование учения Коперника;
– это тот мученик, который сидел в каземате в инквизиционной тюрьме, а на суде, топнув ногой, крикнул: «И все-таки Земля движется!», за что ему накинули срок;
– это ученый, придумавший подзорную трубу, называемую с тех пор «трубой Галилея»;
– это тот ученый, который первым сформулировал закон инерции, который почему-то называется «законом Ньютона».
Были и такие ответы, где Галилей представлялся монахом-отшельником; ученым, обнаружившим, что Земля круглая; тем, кто впервые доказал вращение Земли вокруг Солнца; был даже такой респондент, который утверждал, что Галилей – воспитатель Иисуса Христа, которого из-за этого называли «галилеянином». Более того, широко известны картины «Галилей в темнице» художника Пилоти, а особенно картина «А все же движется!» художника Гаусмана, где изображен суд инквизиции над героическим ученым.
Откуда все это? Почему именно Галилей оказался объектом столь разноречивых мнений, причем совершенно неверных. Ни одно из приведенных выше мнений не верно. Не сжигали Галилея на костре, не сидел он в каземате, не применялись к нему пытки, не топал он ногой, восклицая: «А все-таки Земля движется!» – это все мифы и легенды. Да, были у него столкновения с инквизицией, но общий язык был быстро найден.Из протокола заседания инквизиционной комиссии следует, что Галилея только «увещевали», и он быстро согласился с этими «увещеваниями». Когда же Галилей высказал папе Павлу V свое опасение, что его будут беспокоить и впредь, то папа утешил его, сказав, что он может жить спокойно, потому что он пользуется таким весом в глазах папы, что пока он, папа, жив, Галилею не грозит никакая опасность.
Нужно лишь отметить, что правда взаимоотношений Галилея и инквизиции была определена лишь путем анализа оставшихся документов с помощью новейших средств – рентгена, ультрафиолетового излучения, даже графологического исследования в 1933 г. Дело в том, что документы, относящиеся к процессу Галилея, были неоднократно подчищены, фальсифицированы самым хитрым способом, причем часть строк оказалась подлинной, а часть – вписанной уже после. Но правда была восстановлена, и она не в пользу принципиальности и героизма Галилея. Так что картины о Галилее могут иметь только художественную ценность.
В 1589 г. 25-летний Галилей был назначен профессором университета в Пизе. В этом же университете Галилей и получил свое образование; правда, 3 года проучившись на медика, он потом передумал и занялся математикой и астрономией. Автор не зря это отмечает: сомнения и «передумывания» очень уж характерны для Галилея. В 1597 г. при переписке с Кеплером Галилей получает в подарок от великого астронома только что вышедшую его книгу «Космографическая тайна», где Кеплер развивал учение Коперника, и предложил ему, Галилею, делать то же. Но Галилей даже не ответил на последнее письмо Кеплера, испугавшись того, что переписка с протестантом Кеплером могла набросить на него тень в глазах церкви. Очень уж осторожен был «герой-мученик».
К тому же периоду пребывания Галилея в Пизе относится миф о том, что ученый делал опыты по бросанию тяжелых тел с наклонной Пизанской башни (рис. 34). Невероятность этого мифа, как подчеркивают исследователи Галилея, состоит в том, что ученый, ведший очень скрупулезные записи своих наблюдений и опытов, ни словом об этом не упоминает. Он просто катал тяжелые шары по желобу, это было.
В Пизанском университете Галилей получает жалованье в 60 флоринов в год, но ему этого показалось мало и он, бросив «альма-матер», переезжает в Падую, где ему предложили втрое больший оклад. И вдруг ему назначают оклад аж в 1 тысячу флоринов и пожизненно закрепляют за ним кафедру в университете за то, что он «изобрел» подзорную трубу и предоставил ее в распоряжение венецианского правительства. Это произошло в 1609 г., а за год до этого подзорную трубу изобрел (но уже без кавычек) голландец Иоганн Липпершей (1570—1619) и запатентовал ее в Нидерландах, о чем Галилею было известно, а венецианскому правительству – нет (рис. 35). Это что касается мифа о подзорной «Галлиевой» трубе».
Просто полное развенчание и ниспровержение Галилея и как учёного, и как личности! Откуда такое мягко сказать явно не дружеское отношение к Галилею? Неужели лавры жившего более 400 лет назад Галилея не дают покоя, не отмеченному таким вниманием современников профессору Гулиа? Он делает все возможное, чтобы развенчать Галилея, хотя его придирки не только не всегда корректны по форме, но и порой не оправданы научно.
Даже по поводу одинаковой скорости падения на Землю различных по массе тел под действием притяжения Земли Гулиа счел нужным внести свои не совсем уместные в данном случае поправки только для того, чтобы подчеркнуть некомпетентность Галилея:
«Об ошибках Галилея в определении „инерционного“ движения уже говорилось выше. Да и доказательство того, что тяжелые и легкие тела падают одинаково быстро, сформулированное Галилеем, также оказалось неверным. Тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, – эта совершенно правильная мысль Аристотеля уже почти 500 лет, со времени Галилея, считается ошибочной. Не верьте на слово даже Галилею, проверьте сами. Что, пушинка и гиря, выброшенные из окна, приземлятся за одно и то же время? Ах, сопротивление воздуха мешает? Тогда проведите этот же опыт хоть на Луне, где почти нет атмосферы, да только время падения измеряйте поточнее. И увидите, что даже в вакууме тяжелые тела падают быстрее легких, а детям в школах уже сотни лет морочат голову, что гиря и пушинка падают за одно и то же время».
Что же такое «время падения тела?» Это время, прошедшее между моментом освобождения тела (отпусканием груза) и его приземлением (прилунением и т. д.). Определим его. По закону всемирного тяготения на груз и на саму планету (Землю, Луну, астероид, и т. д.) действуют одинаковые по величине и направленные друг к другу силы:
F = γ * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
где γ – гравитационная постоянная; М, m – массы планеты и груза;
r – расстояние между центрами масс этих тел.
Ускорение груза: a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=F/m, ускорение планеты: a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F/M (ускорения m и M для простоты считаем постоянными). Скорости груза и планеты:
V гр = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t; V пл = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t,
где t – время.
Скорость сближения этих тел (скорость падения): Vпад= (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) t, при этом средняя скорость падения:
V пад. ср = V пад. к. / 2
где Vпад. к – скорость приземления тела. Время падения (оба тела приближенно считаем точками):
t = 2r / Vпад. к.
Подставляя Vпад. к., получим:
t= корень (2 *r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (γ (M+ m))
Запомните эту формулу – вот истинное время падения одного тела на другое. Так как в знаменателе под корнем сумма масс тел, то при постоянной массе планеты М чем больше масса груза m, тем меньше время падения, т. е. тем быстрее тело падает. Уж если мы хотим быть корректными, то надо говорить, что ускорение одновременно падающих в пустоте тел одинаковое, но при падении порознь тяжелое тело даже в пустоте шлепнется с высоты быстрее, чем легкое, согласно Аристотелю. Потому что сама планета, или пусть даже астероид, на который падает тело, будет тем быстрее двигаться навстречу, чем тяжелее (массивнее) падающее тело.
Так что не стоит слепо верить мнениям, даже авторитетным. Правильно говорил Козьма Прутков, что если на клетке слона прочтешь «буйвол», не верь глазам своим!
Но позвольте, если Галилей не проводил опытов по бросанию шаров с наклонной Пизанской башни, то откуда его доказательство, что быстрота падения тел не зависит от их тяжести?
Доказательство это построено на формальной логике, и, на взгляд автора, это чистой воды софистика. Посудите сами, вот цитата из Галилея: «Уважаемые сеньоры, представьте, что вы взошли на башню, имея две монеты в 5 и 3 скудо. Первая должна падать быстрее, вторая – медленнее. Если вы свяжете монеты бечевкой, вес возрастет, и они должны падать быстрее, но, с другой стороны, монета в 3 скудо, как более легкая, должна тормозить 5 скудо. Получаемое противоречие снимается одним утверждением – вес предмета не влияет на скорость свободного падения».
Давайте задумаемся, какое падение Галилей имел в виду: в воздухе или пустоте? Конечно, в воздухе, потому что пустота, или вакуум, был открыт только его учеником Торричелли, причем гораздо позже; да и никому в голову еще долго после этого не могла прийти мысль бросать тела в пустоте – об аэродинамике тогда не имели понятия, а пустота существовала только в крохотном верхнем конце трубочки ртутного барометра Торричелли. Но тогда быстрее всего будет падать монета в 5 скудо, медленнее – связка из двух монет, а наиболее медленно – монета в 3 скудо, причем в связке эта последняя аэродинамическим сопротивлением будет именно тормозить монету в 5 скудо. Таким образом, рассуждение Галилея неверно, можно сказать, «скудно».
А теперь послушайте предложенное автором доказательство того, что тяжелые тела падают быстрее легких, и опровергните, если можете: «Представьте себе, что вы взошли на башню, имея две матрешки: большую тяжелую, и маленькую полегче. При этом большая падает быстрее меньшей – так выбраны массы и аэродинамика этих матрешек. Если мы вложим меньшую в большую, то полученное тело будет падать быстрее всего, так как большая матрешка „берет на себя“ все аэродинамические сопротивления, в этом можно убедиться экспериментально. Значит, тяжелые тела падают быстрее легких».
Что же произойдет в пустоте или вакууме? И в первом (Галлиевом), и во втором (автора) случаях связка монет или две матрешки упадут на Землю быстрее, чем эти тела порознь, причем более тяжелое тело упадет быстрее. Почему – уже было сказано выше.
Что же касается падения тел в так называемой трубке Ньютона, то тут, простите, все правильно (рис. 36). И дробинка, и пушинка приземлятся в вакууме одновременно, потому что летят вместе, притягивая к себе Землю совместно, общей массой. А вот попробуйте сбросьте на Землю легкий астероид с высоты Луны, а потом и саму Луну (предварительно остановив ее, конечно, и убрав с земли астероид, для точности!) И измерьте разницу во времени падения, которую, кстати, несложно вычислить. А потом и говорите, кто прав: Аристотель или Галилей!
Рис. 36. Трубка Ньютона
Совершенно очевидно, что Аристотель имел в виду падение тел в условиях земной атмосферы. С этим согласен и сам профессор Гулиа, т.к. он пишет, что в «…этом может легко убедиться каждый из нас, даже не выходя из комнаты». А раз так, значит, Аристотель был абсолютно прав, что «…легкие тела падают медленнее тяжелых», но только в атмосфере. Гулиа же ссылаясь на Аристотеля, считает, что тяжелые тела и в атмосфере и в вакууме падают быстрее легких, если их бросать порознь.
Нам же кажется более очевидной версия Галилея, в соответствии с которой ускорение падения легких и тяжелых тел, которое не зависит от их массы, как при синхронном падении, так и при раздельном падении, если масса ответного тяготеющего тела остается при этом неизменной. Галилей нисколько не виноват в том, что «детям в школах уже сотни лет морочат голову» в этом вопросе. Да собственно никто детям голову и не морочит, по крайней мере, в этом вопросе. На наш взгляд, именно Гулиа пытается заморочить голову не только детям, но и всем остальным.
Во-первых, Земля в поле тяготения пробных тел действительно движется навстречу им, так же, как и они движутся навстречу Земле в ее поле тяготения. Ускорение Земли в поле тяготения пробных тел зависит от массы пробных тел. Поэтому точка встречи каждого из этих тел с поверхностью Земли при бросании их по отдельности будет изменять свое положение в пространстве в зависимости от массы пробных тел. Соответственно будет изменяться и время встречи пробных тел разной массы с поверхностью Земли при их раздельном падении.
Однако в соответствии с законом всемирного тяготения скорость падения и у гири и у перышка в поле тяготения Земли будет одинаковая при любой последовательности бросания этих тел к Земле с одинаковой высоты, конечно же, при условии прохождения ими одинакового расстояния по высоте. То есть тела с разной массой в поле тяготения Земли с неизменной массой будут ускоряться совершенно одинаково.
Таким образом, обоснованием (подтверждением) закона всемирного тяготения, соответствующим его физическому смыслу явилось бы не одинаковое время встречи пробных тел разной массы с Землей, а одинаковое время прохождения ими одинаковых расстояний в поле тяготения Земли относительно независимой абсолютной системы отсчета, т.е. их одинаковая скорость и ускорение в поле тяготения Земли.
Земля разумеется не является абсолютной системой отсчета, т.к. в соответствии с законом всемирного тяготения сама ускоряется в поле тяготения пробных тел. Однако при существующем соотношении масс перышка и гири с массой Земли разница во времени встречи пробных тел с Землей при их раздельном бросании будет исчезающе мала. К тому же на погрешность определения времени движения пробных тел влияет точность измерения расстояния до точки встречи, разность которого для гири и перышка также будет исчезающе мала.
Поэтому в некотором приближении в пределах существующей во времена Галилея погрешности измерений поверхность Земли можно принять за абсолютную систему отсчета. В этом случае одновременность падения пробных тел разной массы, как раз и свидетельствует об одновременности прохождения ими одинакового расстояния, а, следовательно, и об одинаковом ускорении их падения. По-видимому, именно такой вывод и сделал Галилей, который естественно мог не знать формулы закона всемирного тяготения Ньютона.
Как мы уже говорили, под словами Галилея «совершенно одинаково», раз уж ему отводят такую историческую роль, следует понимать одинаковую скорость падения пробных тел в поле тяготения Земли. Галилей полагал, что определяет скорость падения на одинаковом по высоте отрезке для каждого из бросаемых тел. Именно поэтому по одинаковому времени падения пробных тел на Землю Галилей вправе был сделать вывод и об их одинаковой скорости падения. Другого способа определения скорости просто не существует. Причем совершенно очевидно, что Галилей имел в виду именно скорость падения пробных тел.
Однако Гулиа называет доказательства Галилея «чистейшей воды софистикой» (см. выше). Тем не менее, из этого доказательства однозначно следует, что Галилей имел в виду одинаковую скорость падения предметов разной массы: «…Получаемое противоречие снимается одним утверждением – вес предмета не влияет на скорость свободного падения». Скорость и время падения, хотя и взаимосвязанные понятия, тем не менее, их нельзя отождествлять друг с другом буквально!
Во-вторых, Гулиа, безусловно, известно, что кроме закона всемирного тяготения детям в школе еще «морочат» голову вторым законом Ньютона, в соответствии с которым с увеличением силы тяготения между двумя массами за счёт увеличения массы одной из них, ускорение той массы, которая осталась неизменной, естественно увеличится. Однако специфика закона всемирного тяготения в рассматриваемом контексте состоит лишь в том, что все пробные тела в поле тяготения одного и того же ответного тела имеют одинаковое ускорение свободного падения.
При увеличении массы одного из взаимодействующих тел его ускорение в поле тяготения другого неизменного тела не изменяется, т.к. сила тяготения, действующая на первое тело, изменяется. пропорционально его же массе. Поэтому акцентирование внимания на теоретической разнице времени встречи пробных тел разной массы с Землей при рассмотрении специфики закона всемирного тяготения очень напоминает разговор «про Фому» и «про Ерему», уводящий читателей в сторону от главного вывода, сделанного Галилеем из своих пусть несовершенных в метрологическом отношении опытов.
Кроме того, излишне дотошному Гулиа, придирающемуся с высоты современных знаний к чисто теоретическим неточностям, неизвестным во времена Галилея, которые к тому же приводят к исчезающе малым погрешностям, следовало бы учесть, что в момент бросания массы всех пробных тел фактически изымаются из массы Земли. Поэтому, какую бы пробную массу ни взял Галилей время её падения всегда останется одинаковым. Это легко видеть, подставив в выведенную Гулиа формулу для времени, уменьшившуюся массу Земли в результате изъятия из её массы пробного тела и появившуюся в результате этого массу пробного тела:
t= корень (2 *r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (γ (M – m + m))
Как видно, суммарная масса тяготеющих тел всегда остаётся неизменной и всегда равна (М). Следовательно, время встречи всегда остаётся постоянным! По общепринятому мнению Галилей правильно истолковал результаты своих опытов. Более того, как видно это непосредственно подтверждается формулой самого скептика Гулиа применительно к неизменной общей массе пробных тел и оставшейся Земли. Ведь Галилей не имел возможности экспериментировать с неземными пробными телами! Для этого необходимо запустить космический корабль, добыть в космосе внешние пробные тела и сбросить их на Землю.
С исторической ролью Галилея не согласен, пожалуй, один только Гулиа, решивший поумничать с высоты современных знаний. Однако совершенно неизвестно какие выводы сделал бы сам Гулиа во времена Галилея, не зная закона всемирного тяготения, и получи он на месте Галилея разное время падения пробных тел разной массы. Если бы он рассуждал как Аристотель, то возможно это отодвинуло бы появление закона всемирного тяготения на неопределенный срок. Так что софистикой в этой ситуации являются не рассуждения Галилея, а придирки самого Гулиа.
Трудно определить, чем руководствовался Гулиа в этом заочном споре с Галилеем. Его желание показать современникам свою ученость по сравнению с людьми, жившими более 400 лет назад, прикрываясь благородной целью защиты истины, выглядит, по меньшей мере, смешным и наивным. Может быть, Гулиа хочет показать свою принципиальность и бескомпромиссность по сравнению с беспринципностью Галилея? Однако его «принципиальность» сегодня полностью противоречит его же «принципиальности» в молодости, когда он изобретал инерцоиды.
Понятно, что взгляды ученых со временем могут меняться, и в этом нет ничего предосудительного. Но тогда почему Гулиа так несправедлив к Галилею, забывая собственную историю становления, которая не отличается особой бескомпромиссностью? Лучше бы Гулиа проявил свою принципиальность и ученость в разгадке природы инерции, а не повторял сведения давно известные до него. Популяризировать науку означает не только пересказывать ее достижения. Популяризатор должен уметь находить новые аргументы в подтверждение известных фактов и теорий, раскрывая их физическую сущность, если уж этого не смогли сделать сами ученые. Однако Гулиа не привел ни одного нового аргумента в подтверждение его сегодняшней позиции.
Среди «алфизиков», как говорит Гулиа, есть инженеры и даже ученые, которым не нужно пересказывать учебники, чем в основном и занимается Гулиа. Они высказывают свой особый взгляд на явление инерции не, потому что не читали учебников, иначе они просто не стали бы учёными, а потому что не согласны с официальной физикой. Гулиа же, видимо не знавший взглядов современной физики на явление инерции в молодости, теперь согласен с ней во всех вопросах, только это никому ничего не доказывает. Ни одного вопроса и ни одного противоречия в области современных представлений об инерции Гулиа на сегодняшний день не снял и не разрешил.
Это не предвзятое отношение лично к Н. В. Гулиа, хотя иногда на некоторые не корректные высказывания Гулиа по отношению к личности других ученых мы пытаемся возражать. Однако мы не случайно так много полемизируем именно с Н. В. Гулиа.
Во-первых, Гулиа в основном за некоторыми исключениями практически точно воспроизводит официальную точку зрения на вопросы, связанные с явлением инерции.
Во-вторых, Гулиа вызвался популяризировать науку, т.е. дать качественное описание физическим явлениям, которые в научной литературе излагаются в основном на языке математических формул.
Поэтому, опираясь на разъяснения Гулиа, мы можем, проанализировав их составить более точное представление о позиции современной физики по тем или иным явлениям, если конечно Гулиа достоин, представлять современную физику. Имеется в виду не общие сведения о физических явлениях, для этого есть многочисленные справочники, а их физический смысл.
В «Удивительной физике» в главе «Что мешает двигаться по инерции» при рассмотрении сопротивления качению Гулиа видимо исходя и своего предвзятого отношения к силам инерции или по какой-либо другой причине, упустил один важный момент, касающийся реальности сил инерции. Гулиа объясняет сопротивление качению следующим образом:
«Что же происходит с „мягким“ колесом при его движении? В контакте с дорогой его немного расплющивает, и из-за гистерезиса (неупругих потерь, которые всегда есть в любом упругом теле при его деформациях, мы о них еще поговорим) сила давления дороги N чуть смещается вперед по движению (рис. 48). Вот и появилось плечо силы a, которое надо преодолевать, а значит, и трение качения! Чем больше диаметр колеса и чем тверже оно (при твердой дороге), тем меньше оно сопротивляется качению».
Рис. 48 (нумерация оригинала)
Гулиа утверждает, что в отсутствие деформации («расплющивания») сопротивление качению отсутствует. Однако в классической механике известен эффект зависимости линейного импульса тел вращения с одинаковой массой и геометрическими размерами от пространственного распределения их массы относительно центра вращения. Например, при качении без проскальзывания сплошной цилиндр скатывается с наклонной плоскости быстрее полого. Это прямое подтверждение реальности сил инерции и центробежной силы в частности, на преодоление которой расходуется часть энергии передаваемой телам вращения при линейном взаимодействии.
Гулиа считает, что сила инерции фиктивно противодействует внешней силе, однако в приведенном выше примере такое «фиктивное» противодействие прямолинейному движению за счет инерции вращения вполне реально влияет на линейный импульс тел вращения с разным пространственным распределением массы относительно центра вращения. Это ли не ключ к разгадке движения инерцоидов, который не нашел в свое время Гулиа и по этой причине легко отказался от «своей» идеи, порочащей сегодня его ученое звание, как он наверное считает?
1.2. Формирование сил взаимодействия. Механизм явления инерции. «Безопорное» движение, как неизбежное следствие всех несимметричных взаимодействий в природе
Вся путаница в современной физике, в том числе и двойственность сил инерции, связана с отрывом математических моделей от реального механизма физических явлений. Математические модели часто создаются для отдельных частей физического явления. При этом математическая модель локально выделенной части явления упрощает решение локальной физической задачи, подменяя механизм физического явления его частными закономерностями в виде связи начальных условий с конечными результатами выделенной части явления. Однако для того чтобы выявить механизм физического явления в целом результаты, полученные после решения локальных задач необходимо рассматривать в комплексе, что в современной физике соблюдается не всегда.
В классической физике речь часто идёт не о смысле физических явлений, а только о том, что видит субъективный наблюдатель в локальной системе отсчёта. При этом абстрактные математические модели, описывающие только частные случаи единого физического явления, получают статус фундаментальных законов природы. В результате вместо единого фундаментального закона физического взаимодействия в классической физике существует множество частных «фундаментальных» законов. Это все законы динамики Ньютона, законы динамики вращательного движения, а также закон сохранения импульса и закон сохранения углового момента. При этом иногда появляются новые физические теории и новые физические законы. Типичный пример таких теорий это СТО и ОТО А. Эйнштейна.
Доходит даже до вопроса о применимости «фундаментальных» законов физики в той или иной системе отсчёта, что свидетельствует об их частной «фундаментальности» только в своих системах отсчёта! Причём даже сторонники классической физики не имеют на этот счёт единого мнения! С точки зрения А. Н. Матвеева, например, первый закон Ньютона в неинерциальной системе отсчета не выполняется, в то время как третий закон Ньютона, хотя и с некоторыми оговорками выполняется (см. выше). О. Ф. Кабардин, также выступающий с позиций классической физики, считает, что третий закон Ньютона в неинерциальных системах отсчета не выполняется безо всяких оговорок: «Третий закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета». («ФИЗИКА», МОСКВА, «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1991, 8 ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА, стр. 21.)
Нет ничего более абсурдного в физике, чем рассуждать о применимости законов природы к абстрактным локальным математическим моделям. Вопрос о применимости законов природы в той или иной математической модели не должен ставить под сомнение сами законы природы. Если в какой-либо математической модели перестают действовать законы природы, то речь может идти не о неприменимости к ней законов природы, а либо об абсурдности таких моделей, либо, как минимум об их локальном характере для выделенной части физического явления. Именно такой локальной моделью физического взаимодействия материи и является современная математическая модель неуравновешенного движения.
В неинерциальных системах, связанных только со своим ускоряемым телом ответные тела и ответные силы отсутствуют, т.к. они попадают в отдельную ответную неинерциальную систему отсчёта. Однако это вовсе не означает, что силы инерции в природе не существуют. В современной физике они всего лишь условно математически отделены от ускоряемого тела и поэтому остаются за рамками рассматриваемой неинерциальной системы отсчёта, в которой остаются только их фиктивные фантомы.
При переходе из неинерциальной системы координат, связанной с одним из взаимодействующих тел в неинерциальную систему координат, связанную с ответным телом взаимодействия, фиктивные силы инерции из первой неинерциальной системы тут же превращаются в реальные «обычные» силы для ответного тела во второй неинерциальной системе. И наоборот «обычные» силы для первого тела превращаются в фиктивные силы инерции для ответного тела из второй неинерциальной системы.
Таким образом, в классической модели неуравновешенного движения в одной и той же абсолютной системе координат, в которой находятся обе неинерциальные системы координат, одни и те же «обычные» силы взаимодействия в зависимости от их привязки к разным неинерциальным системам взаимодействующих тел могут быть как «обычными» силами, так и фиктивными силами инерции!
Естественно, что при этом никаких физических перевоплощений «обычных» сил в фиктивные силы инерции и обратно в реальной действительности не происходит, т.к. это противоречило бы закону сохранения материи и энергии. Все силы, возникающие в соответствии с третьим законом Ньютона, как прямые, так и ответные это проявление только одной вполне «обычной» реальной скалярной силы инерции. А её разные направления ошибочно связывают с разным направлением движения взаимодействующих тел относительно их общего центра масс (см. ниже).
В отсутствие ответного тела взаимодействия в неинерциальной системе координат внешнюю силу, независящую от ответного импульса можно смоделировать, как силу взаимодействия ускоряемого тела с абстрактным физическим телом с бесконечно большой инертной массой, гипотетическим образом, движущимся синхронно с ускоряемым телом. Именно такое абстрактное тело с бесконечно большой массой и представляет собой неинерциальная система отсчёта, связанная с ускоряемым телом.
Инерция бесконечно большой массы исключает возможность её преодоления. Поэтому вся сила взаимодействия полностью отражается от абстрактного тела с бесконечно большой массой в направлении движения ускоряемого тела. Естественно, что никакая ответная сила при этом не обнаруживается. Но при этом вся система под действием абстрактной заданной силы может двигаться только абстрактно, т.к. для движения бесконечной массы с любым ускорением необходима сила несколько большая бесконечности, а не та, которая рассчитывается по движению самого ускоряемого тела!
Причём в классической физике эта абсурдная математическая абстракция послужила основой для серьёзных дискуссий о природе сил инерции. И как было отмечено в главе 1.1, в этих дискуссиях силам инерции официальной физикой под «методическим руководством» профессора Н. В. Гулиа было твёрдо отказано в праве на реальное существование. Однако отсутствие реального инерционного сопротивления эквивалентно полному отсутствию массы физических тел и соответственно отсутствию сил взаимодействия, чего в реальной действительности не наблюдается.
Таким образом, как выяснилось, в классической физике отсутствует ясное понимание не только сил инерции, но и, как оказалось, самого понятия силы. Поэтому прежде чем перейти к выяснению механизма формирования сил взаимодействия следует установить, что такое сила вообще.
1.2.1. Мера взаимодействия
Результатом взаимодействия является преобразование относительного движения физических тел в их новое относительное движение через общее напряжение взаимодействия, т.е. любое взаимодействие состоит из двух симметричных этапов: движение-напряжение и напряжение-движение. В классической физике силу называют мерой взаимодействия, а импульс мерой движения. Однако сила, вызывающая движение массы во взаимодействии, тут исчезает, как сила, превратившись в импульс. И наоборот импульс, вызвавший силу, тут же исчезает как импульс, превратившись в силу. Следовательно, меру текущего взаимодействия следует искать в сочетании этих двух физических величин.
В классической модели неуравновешенного движения для каждого отдельно взятого ускоряемого тела в неинерциальной системе отсчёта ответное тело фактически не рассматривается. При этом в отсутствие второй половины взаимодействия, система перестаёт быть замкнутой. В результате возникает иллюзия движения неуравновешенной силы вместе с ускоряемым телом отдельно от замкнутой системы взаимодействия. Поэтому вектор скорости ускоряемого тела в классической физике ошибочно связывают с вектором некой абстрактной неуравновешенной силы, искусственно оторванной от взаимодействия.
Однако сила во взаимодействии никуда не движется. Она рождается по мере остановки прежнего движения и умирает по мере возникновения нового движения. Это означает, что когда исчезает сила, появляется движение без силы, а когда исчезает движение, появляется сила без движения. Отсюда следует, что сила – это всегда скалярное напряжение, а движение – это всегда перемещение массы без силы.
Как только элементарная масса встречает материальное препятствие в виде другой элементарной массы, тут же возникает напряжение в виде силы (F = m * a), которая собственно и является напряжением или силой инерции. Однако, как только в результате напряжения инерции появляется новое движение (P = m * V) сила инерции, причастная к этому движению тут же исчезает. При этом остаётся только ещё не реализованная в движение сила. То есть сила – это остановленное движение, а импульс – это бывшая сила. Следовательно, сила не может перемещаться в пространстве. Она образуется вместо движения, а движение образуется вместо силы.
Это, конечно же, противоречит нашим привычным представлениям о движении материи, т.к. по определению – движение материи как раз и связано с изменением её положения в пространстве, т.е. с последовательным занятием материей соседних точек пространства. Эту параллель мы бессознательно переносим и на силу. Однако сила – это не материя, это свойство материи, а свойства материи изменяются не в пространстве и времени, а, прежде всего, в материи и времени. Не движется в пространстве собственно и самое известное свойство материи – движение. Ведь движется не само движение, а материя, что и является свойством материи – движением.
Но это не просто движение само по себе без материи. Другое свойство материи сила так же не перемещается в пространстве, т.к. сила – это не материя. Сила, так же, как и движение не существует сама по себе. Это свойство материи, которое проявляется или не проявляется в той неподвижной точке пространства, в которой в данный момент времени находится материя. Причём сила проявляется вместо движения материи. Соответственно движение образуется вместо силы. Это означает, что сила и движение – это взаимоисключающие понятия.
В физике известен принцип Аристотеля, в соответствии с которым природа боится пустоты. В нашей же интерпретации всё происходит как раз наоборот, природа боится не пустоты, а тесноты и ликвидирует её при помощи взаимопревращения силы и движения. Движение это свойство материи последовательно и непрерывно занимать соседние точки в пространстве, а сила это свойство материи противиться появлению другой материи в занятой первой материей точке пространства, т.е. противиться движению другой материи.
Но другая материя имеет точно такое же свойство. По этой причине сила отнимает старое движение у обоих тел, претендующих на одну и ту же точку пространства, и вынуждает их занять соседние свободные точки пространства при помощи нового движения. При этом сама сила никуда не движется. С исчезновением тесноты сила просто исчезает в той же мере, в какой исчезает теснота и в какой сила преобразуется в движение, разряжающее тесноту. А мерой этого строго взаимоисключающего процесса, т.е. процесса взаимодействия. является энергия.
Таким образом, сила – это законсервированное движение, а движение – это расконсервированная сила. Поэтому преобразование напряжение-движение – это такое же равноправное свойство материи, как и движение, с той лишь разницей, что движение определяется перемещением материи в пространстве, а сила возникает только при остановке этого перемещения.
Физическая сущность свойства материи преобразование напряжение-движение отражена в законе Бернулли для несжимаемой жидкости (m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 + Р * V = const). Объём неизменного массового элемента в неразрывном потоке жидкости остаётся неизменным. Поэтому когда поток жидкости встречает на своём пути сужение трубопровода, давление перед сужением увеличивается. При этом потенциальная энергия (Р * V), образованная силой давления, так же увеличивается. Эта потенциальная энергия тут же реализуется в движение массового элемента жидкости внутри сужения, что сопровождается увеличением его кинетической энергии (m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2). На выходе из сужения происходит обратный процесс.
Но это и есть не что иное, как преобразование напряжение-движение. При этом взаимоисклющие свойства силы и движения неизменной массы и обеспечивает закон сохранения материи и энергии. Это означает, что Бернулли фактически открыл закон взаимосвязи двух свойств материи движения и напряжения, который представляет собой третье свойство материи: преобразование напряжение-движение, что и есть инерция, обеспечивающая закон сохранения материи и энергии.
При взаимодействии тел, состоящих из множества элементарных масс, по всему пространству, занимаемому телом последовательно перемещается волна точечных взаимодействий, что и создаёт иллюзию движения силы подобно эффекту «бегущие огни». Однако огонь-сила при этом никуда не движется. Сила всего лишь последовательно со сдвигом во времени «зажигается» в одних и тех же стационарных точках-лампочках пространства, через которые проходит волна взаимодействий. При этом создаётся только иллюзия движения огня-силы.
Не будем отрицать, что приведённое объяснение отсутствия движения силы и отсутствия силы у движения скорее больше философское, чем строго математическое. Однако у науки, кроме математики обязательно должна быть и своя философия, которая важнее любой математики, т.к. вся математика основана на элементарных физических понятиях, которые и есть философские категории науки.
При этом материя это и есть самое исходное элементарное философское понятие, которое не имеет объяснений именно потому, что в философии науки отсутствуют более простые элементарные понятия, на основе которых оно может быть объяснено в свою очередь. Врождённое свойство материи – взаимопревращение тесноты (напряжения) и движения (импульса) это для нас такое же исходное элементарное философское понятие природы, как и сама материя.
Элементарные понятия вообще не имеют объяснений в принципе, т.к. для их объяснения требуются ещё более элементарные понятия, чем они сами, которых у нас пока нет. Но тогда мы должны принять как объективную реальность, что наряду с бесспорным для нас сегодня свойством материи – движением с мерой движения – импульсом существует ещё и другие свойства материи: напряжение с мерой тесноты – силой и взаимопревращение свойств материи напряжение-движение (сила-импульс).
Совершенно очевидно, что именно эти три свойства материи и определяют меру её взаимодействия. Математически объединить меру напряжения взаимодействия – силу с другой мерой процесса преобразования напряжение-движение скоростью можно следующим образом. Очевидно, что искомая нами мера текущего взаимодействия, назовём её движущей силой (Fд), пропорциональна массе и ускорению.
Как мы только что выяснили в движение, превращается скалярная сила напряжения, равная (Fн = m * а). Кроме того, мгновенная текущая мера взаимодействия – движущая сила (Fд) должна быть прямо пропорциональна скорости той же самой массы, т.к. это второй фигурант взаимодействия. Но поскольку масса и для статической силы, и для импульса общая, то в математическом выражении для текущей мгновенной меры взаимодействия движущей силы она является общим множителем. Тогда движущая сила равна мощности взаимодействия:
Fд = m * a * V = Fн * V= Р * a = N [Вт](1.2.0)
При этом энергия соответственно равна:
Е =Fд * t
Таким образом, мерой интенсивности взаимодействия является не что иное, как мощность, а энергия – это мера достигнутого на текущий момент количества взаимодействия.
Мощность (движущая сила), как мера взаимодействия – величина давно известная в классической физике. И в этом вопросе мы вовсе не оригинальны. В электродинамике, например, давно используется фактически понятие движущей силы. Это не что иное, как сила тока, т.е. количество носителей заряда, проходящих через сечение проводника в единицу времени. Есть в составе движущей силы тока и аналог силы статического напряжения. Это и есть электрическое напряжение, которое образуется на сопротивлении электрической цепи.
На большом сопротивлении создаётся большое напряжение, а движущая сила, т.е. мгновенный поток носителей заряда при этом наоборот мал, т.к. носители заряда рассеиваются на сопротивлении. Но это и есть взаимопревращение скорости и напряжения! И хотя в электродинамике под силой тока однозначно понимается количество элементарных движущихся зарядов в единицу времени, на практике её измеряют той же самой механической силой статического напряжения между двумя параллельными проводниками.
С таким же успехом силу тока можно измерять и как напряжение на сопротивлении. Однако это точно такая же ошибка современной физики, как и мера интенсивности взаимодействия в виде фактически статической силы в механике. Это явное недоразумение классической физики, которое мы и пытаемся исправить на примере механических взаимодействий.
Материя является основным объективным инвариантом природы. При этом все многочисленные явления природы связаны с многообразием проявления свойств материи. Однако сама материя, как единственная вещественная сущность природы при этом никуда не исчезает, не возникает ниоткуда и не изменяется количественно, как материальная сущность в штуках самой материи. Изменяются только её свойства, что и обеспечивает всё многообразие состояния материи и многообразие явлений природы.
Это означает, что количество материи в штуках (килограммах) есть самая основная, самая стабильная и самая неизменяемая субстанция и инварианта природы. Поэтому во всех уравнениях связанных с количеством материи – массой, она, как мера материи не может быть коэффициентом пропорциональности своих свойств. Масса это скорее фундаментальная константа для каждого конкретного замкнутого взаимодействия. Это единственный и самый значимый аргумент всех функций, описывающих явления природы, связанных с изменением её свойств, т.к. именно масса является носителем этих свойств.
Поэтому в уравнении силы (F = m * a) коэффициентом пропорциональности является не масса, как принято считать в современной физике, а ускорение, которое является коэффициентом изменения свойств материи силы и движения. Соответственно коэффициентом самого движения материи в уравнении импульса (P = m * V) является скорость, состоящая из двух коэффициентов (V = a * t)). Ведь сущность коэффициента вовсе не в его постоянстве, как считают некоторые современные авторы. Коэффициент это, прежде всего мера (степень) интенсивности преобразования того, что может изменяться, как, например, переменные свойства неизменной материи.
Движущая сила (мощность) в ускоренном движении одновременно состоит из импульса, т.е. из движения материи и из напряжения материи, которое появляется только в результате ликвидации движения материи. Однако такое совместное существование силы и движения не противоречит взаимоисключающему принципу их существования. Физически это означает, что импульс в составе движущей силы это уже преобразованная в движение сила предыдущего точечного взаимодействия, а сила – это начальное условие для изменения движения в следующем или в текущем точечном взаимодействии.
Мы не первые, кто задумался о физическом смысле силы действия в механике. Например, Смирнов А. П. в статье «Осознание знания – откровение XXI века» задолго до нас так же пришёл к выводу, что сила не является мерой взаимодействия:
«В динамике И. Ньютона причиной изменения состояния является не сила, а действие, необходимое для свершения элементарного акта изменения состояния, которое оценивается произведением действующей силы F на скорость ее действия V, то есть мгновенной мощностью F*V. Ибо сила сама по себе ничего не может совершить, не будучи приложенной с определенной скоростью» (выделение наше – авт).
Но по нашему мнению Смирнов всё-таки не совсем прав.
Как показано выше, сила, безусловно, является не только одной из причин изменения состояния движения, но и сама является следствием этого изменения. Именно сила и порождает движение масс, как собственно и сама она порождается их движением. В переводе с древнегреческого языка сила это и есть действие. Однако действие действию – рознь.
Сила это статическое действие, т.е. результат остановленного движения. Следовательно, сила не прикладывается с определенной скоростью, как предлагает считать А. П. Смирнов. Прикладываются друг к другу движущиеся физические тела, которые до наступления взаимодействия не несут в себе никакой силы (и никакой энергии). А сила появляется только при исчезновении скорости, т.е. сила не может двигаться. Поэтому скорость в произведении (Fд = F * V) принадлежит не силе, т.к. она всегда статическая, а движущейся массе.
Сила это наша субъективная (академическая) оценка тесноты масс, претендующих на одно пространство. Но и импульс это так же только наша субъективная оценка количества движения. Но тогда скорость изменения силы (F * V) или ускорение импульса (P * a), т.е. движущая сила или мощность, а также энергия – это наша субъективная оценка преобразования напряжение-движение.
Вообще говоря, оценка движения материи – скорость присутствует не только в выражении для движущей силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), но и в самом выражении для статической силы. Например, силу можно представить в следующем виде:
F = m * a = m * V / t = V * (m / t)
Но и здесь пространственная скорость массы (V) определяет не движение силы, а скорость ещё не преобразованного движения массы, что и образует тесноту (m / t), изменяющуюся во времени по мере изменения скорости массы.
С учётом такой интерпретации второго закона Ньютона движущая сила равна:
Fд = (m / t) * V * V = (m / t) * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда энергия равна:
Е =Fд * t = ((m / t) * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * t = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Понятно, что при непрерывном изменении движения в процессе преобразования напряжение-движение общее перемещение массы определяется средней скоростью массы. Следовательно, энергия равна:
Е =Fд * t = (½) * m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Если ввести понятие скорость изменения тесноты (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m / t), то мощность равна:
Fд = Е / t = (½) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
В такой интерпретации движущая сила-мощность, как мера энергии, даже внешне принципиально не отличается от энергии. При этом только скорость изменения массы в фиксированном объёме (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m / t) в составе мощности свидетельствует о том, что мощность это мера мгновенной текущей энергии в единицу времени. Полная же энергия всего процесса равна:
Е =Fд * t = (½) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t
Уважаемый нами учёный Смирнов А. П. намного раньше нас задумался о невозможности движения под действием статического напряжения или о неестественности движения под действием статической силы (m * a). Он отказал силе в возможности производить «действия по изменению состояния». И это действительно верно, т.к. действие производит не сила и не скорость, а материя. Однако именно поэтому мощность, вопреки утверждению Смирнова, так же не производит никаких действий по изменению состояния. И мощность, и энергия это всего лишь оценка действия самой материи.
Однако, придав статической силе скорость, т.е. перейдя к мощности, Смирнов А. П., тем не менее, опять вернул ей возможность производить «действия по изменению состояния». Но тем самым он фактически тут же лишил силу в составе мощности скорости, т.к. при производстве действия по изменению состояния движения скорость исчезает.
Таким образом, одно заявление Смирнова противоречит другому. Сила догоняет тело-мишень не сама. Его догоняет другая масса. Однако сама гонка осуществляется в отсутствие, каких-либо сил и действий. Это означает, что движущихся сил нет, есть движущие статические силы напряжения, которые объединяют статическую силу, только ещё подлежащую реализации в движение и импульс, и уже реализованную предыдущую силу, т.е. скорость. Это и есть две составные части движущей силы – мощности.
Поскольку понятия сила, мощность и энергия – синонимы, то во избежание лингвистической путаницы термин мощность можно упразднить, заменив его термином движущей силы (Fд), так как сила традиционно связана с интенсивностью любого действия материи. При этом сила останется традиционной мерой взаимодействия, хотя бы по названию, хотя это теперь движущая сила. А статической силе (Fн) можно придать статус напряжения (Н), чтобы не было одноимённых терминов, обозначающих разные физические величины. Тогда индекс «д» для обозначения движущей силы можно не применять, а статическую силу в формуле движущей силы заменить напряжением:
F = Н * V
В плане «осознания знания» следует уточнить и физический смысл работы (энергии). Ни статическое напряжение (Н), ни движущая сила (Fд), ни импульс (Р) работу не совершают, т.к. напряжение (Н), движущая сила (Fд) и импульс (Р) это не материальные (не вещественные) категории, так же как собственно и сама энергия. Энергия (работа) это количественная оценка (наш субъективный расчёт) процесса преобразования свойств массы – движения и напряжения, а свойства не могут работать, они только проявляются и наблюдаются, как не материальная, а качественная характеристика материи.
В природе нет ничего вещественного, кроме самой материи. Следовательно, она сама и работает по изменению своих свойств. Поэтому привычные выражения «работа силы» или «энергия частицы», «вложить энергию», «выделить энергию», «получить энергию», «передать энергию», «сообщить энергию», «затратить энергию» – отражают ошибочную логику. Материя не имеет (не носит с собой или в себе) энергию, которая определяет количество действия, не имеющего конкретного вещественного наполнения, т.к. одна и та же работа (действие) количественно может быть совершена с любым количеством материи.
Невозможно иметь или носить с собой то, что в принципе нельзя иметь или носить, т.е. энергию (работу). Работу можно только работать, но не носить с собой, а потом затрачивать. С собой можно носить только внутреннюю энергию, и то только в виде внутренних взаимодействий, а вовсе не в виде чего-либо вещественного. Поэтому вместо термина энергия, которую все привыкли как-то иметь, где-то хранить, в чём-то носить и кому-то передавать, лучше употреблять, например, термин: «полный параметр преобразования скорость-напряжение» или просто полный показатель (HV), т. е. ПНV. Показатель нельзя носить или передавать, он только показывает действие материи.
Например, если вместо выражения энергия электрона сказать ПHV электрона, то вряд ли у кого это вызовет ошибочную ассоциацию, что вещественный электрон, имеет или несёт невещественную энергию. Причём под ПНV следует понимать, что это полное преобразования силы в движение от (F) до (V), т.е. скорости от нуля до (V) и силы от (F) до нуля. А так же полное преобразование движения от (V) до (F), т.е. скорости от (V) до нуля и силы от нуля до (F). Если происходит частичное преобразование полной скорости в напряжение и наоборот, то это удобно обозначить термином «показатель ЧНV». При этом расстояние и время этого преобразования это для энергии всего лишь сопутствующие факторы, которые определяются движущей силой (мощностью).
Статическая сила взаимодействия подобна силе, формирующей излучение волн, которая образуется в то мгновение и в той точке пространства, в которой в это мгновение начинает работать излучатель. При этом абсолютно никого не удивляет, что, несмотря на сколь угодно быстрое движение излучателя, сила, образующая волну не движется вместе с излучателем. Сила излучения всегда статическая относительно пространства, в котором движется только сам излучатель.
Именно поэтому и скорость звука, и скорость света не зависит от скорости их источников. Очевидно, что и статическая сила, «излучающая» движение масс при их взаимодействии не является исключением в этом плане. Она, как и сила излучения может образовываться в системе движущихся масс. Но едва образовавшись, она тут же превращается в движение, т.е. исчезает, как сила. А движение и сила, которые после этого остаются в движущей силе – это уже реализованная в скорость предыдущее напряжение и ещё не реализованное текущее напряжение.
Статическое напряжение, как мера тесноты не может быть фиктивным, т.к. оно всегда упирается во взаимодействующие тела или, например, в два конца динамометра, показания которого вряд ли можно назвать фиктивными. При этом все силы (напряжения) вполне реальные, что убедительно свидетельствует о реальности сил инерции, как остановленного движения. Они так же реальны, как и показания динамометра. А поскольку движение после снятия упоров динамометра всё-таки происходит, то внутренняя сила действия всегда больше якобы противодействующих сил инерции. Точнее противодействие оказывает не сила напряжения, которое общее для всех взаимодействующих тел, а ещё не реализованное в силу движение, если оно есть.
Внутренняя сила действия это полностью законсервированное в области упругой деформации в виде напряжения относительное движение тел. Это означает, что к моменту окончания формирования упругой деформации (тесноты) снаружи взаимодействующих тел никакой движущейся материи, которая могла бы препятствовать образованию нового движения, подпирая и пополняя законсервированное движение (напряжение) не остаётся. Поэтому в первоначальный момент при разрядке деформации новому движению ничто не противодействует.
В этот момент превышение сил действия (в отсутствие противодействия) абсолютное, что, по всей видимости, и породило в классической физике иллюзию фиктивности, т.е. полного отсутствия сил инерции (как минимум в третьем законе). Однако такое полное отсутствие сил инерции длится только очень короткое мгновение. При этом если силы инерции и отсутствуют, то только в отсутствие среды и в отсутствие преобразования напряжение-движение.
Как только внутреннее напряжение превращается в движение первой же наружной элементарной массы каждого тела, то даже в отсутствие мировой материальной среды, т.е. какой-либо наружной материи и соответственно её прямого противодействия, элементарная масса теоретически стремится оторваться от тела. Однако, оторвавшись, она в то же самое мгновение лишается напряжения, порождающего её новое движение.
Следовательно, набрав какую-то скорость, она перестаёт ускоряться. Но тогда в следующий же момент её догоняет следующая за ней элементарная масса, ещё движущаяся с ускорением. При этом первая масса уже является для неё реальным материальным препятствием. Это материальное препятствие и есть первое пока ещё очень малое, но вполне реальное начальное противодействие реальных внутренних сил инерции для всего тела. Это силы инерции поэлементной поддержки (см. ниже). После некоторого момента сила противодействия будет уменьшаться, т.к. с приобретением телом нового движения уменьшается и законсервированное в зоне упругой деформации старое движение. При этом до самого отрыва тел по указанным выше причинам, внутреннее давление всегда больше наружного давления.
Наверное, это и есть хоть какое-то разумное объяснение элементарного понятия инерции. В нём есть два вида инерции. Это прямое противодействие передних элементов тела его разгоняющимся изнури элементам. Но в основе этого противодействия лежит врождённое свойство материи преобразование напряжение-движение, что и есть врождённая инерция. Из этого объяснения можно так же уяснить и физическую сущность конечного ускорения, как коэффициента преобразования движение-напряжение или коэффициента (a) силы в формуле силы (F = m * a).
Конечное ускорение в процессе преобразования напряжение-движение определяется отрицательной обратной связью этого процесса. По мере преобразования напряжения в движение происходит отрыв движения от напряжения или, по крайней мере значительное ослабление их контакта (интенсивности преобразования). Это в свою очередь приводит и замедлению прибавки движения, т.е. ускорения и восстановлению контакта. При этом ускорение возобновляется, но уже на более низком уровне, т.к. общее напряжение в результате предыдущего преобразования напряжение-движение уменьшилось, превратившись в движение.
Таким образом, инерция – это свойство материи-массы преобразование напряжение-движение-напряжение, которое регулирует переменное ускорение и напряжение взаимодействия. Следовательно, коэффициентом напряжения инерции, т.е. силы и коэффициентом движения инерции, т.е. импульса является не масса, как это следует из классической физики, а ускорение. Масса же – это не переменный коэффициент силы и импульса, это постоянный и неизменный для каждого физического тела носитель своих свойств.
В классической же физике с массой обращаются даже как-то неприлично. То она – мера инертности, то просто всего лишь коэффициент при ускорении, то мера количества материи. И всё это ошибочно называют тремя свойствами массы. Но это не есть свойства массы. Это всего лишь три её интерпретации в современной физике, что вовсе не одно и то же. В реальной действительности масса – это количество материи в физических телах, измеряемое в штуках-килограммах. Естественно, что когда речь идёт о свойствах материи, то все их количественные и качественные проявления не могут не зависеть от количества самой материи. Однако это не повод для того, чтобы путать количество материи с качеством её свойств.
Поскольку инерция – это преобразование напряжение-движение, т.е. взаимодействие, то законом инерции является не первый, а второй закон Ньютона. Первый закон Ньютона – это закон свободной локализации материи-массы в пространстве, при которой изменения состояния тел не происходит. Поэтому его правильнее назвать «закон отсутствия взаимодействия». Это не самостоятельный фундаментальный закон, а только следствие из второго закона Ньютона, который в свою очередь является следствием из явления инерции. Традиционное же понимание третьего закона Ньютона о равенстве сил действия и противодействия вообще не соответствует действительности.
Третий закон Ньютона фактически свидетельствует лишь об одинаковом для взаимодействующих тел скалярном стационарном напряжении (давлении) в зоне взаимодействия. Конечно, давление в зоне деформации в процессе взаимодействия изменяется. Оно возрастает в первой фазе взаимодействия и разряжается в его второй фазе. Однако при этом в каждый момент времени оно остаётся одинаковым для каждого тела, как статическое давление внутри одного и того же сосуда, стенки которого могут раздвигаться, а давление успевает равномерно распределиться по всему его новому объёму. Вот это стационарное давление и подтверждает третий закон Ньютона и закон сохранения импульса.
Но противодействует это давление не само себе, как это следует из третьего закона Ньютона. Внутреннему давлению не противодействует, а преобразуется в него в прямой фазе взаимодействия или образуется из него в обратной фазе взаимодействия внешнее движение. Поэтому третий закон Ньютона – это закон общего для всех тел взаимодействия скалярного напряжения, а вовсе не равенства сил действия и противодействия. Однако есть основания полагать, что в динамике силы действия и противодействия, наверное, всё-таки не равны.
В сторону меньшего тела, которое движется быстрее, напряжение взаимодействия также разряжается быстрее, чем в сторону большего тела. Поэтому при выравнивании давления элементы области деформации быстрее разгоняются также в сторону меньшего тела. Они обладают не только большей энергией, но и прикладываются к меньшему телу с большей силой, чем предписывает третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Соответственно для большего тела эти показатели ниже законных. При этом возникает эффект «безопорного» движения всей системы в сторону меньшего тела. Однако разницу сил напряжения на границах взаимодействующих тел с зоной деформации современными методами невозможно.
Напряжение тут же превращается в движение тел, которые и являются подвижными стенками образного сосуда области деформации. При этом давление по всему сосуду тут же выравнивается. Именно поэтому мы и вынуждены использовать в составе движущей силы не напряжение на границе каждого тела и зоны деформации, а общее усреднённое напряжение всей зоны деформации. И именно поэтому третий закон Ньютона нельзя представить в виде равенства мгновенных мощностей действия и противодействия « (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или D -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -D -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)», как предлагает Смирнов А. П. Это выражение справедливо только для частного случая одинаковых масс. Для разных масс оно превращается в неравенство « (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠ -F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или D -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠ -D -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)».
Одинаковое для всех тел взаимодействия только усреднённое статическое напряжение, которое и отражает третий закон Ньютона. Однако в нём нет разделения сил на силы действия и силы противодействия, т.к. это фактически закон статического напряжения одной силы. Именно поэтому классическая физика категорически отрицает возможность движения замкнутой системы за счёт одной внутренней статической силы системы, в которой сила инерции является ничем иным, как математической абстракцией, вводимой в физику для облегчения решения уравнений движения. Однако, как показано выше, в реальной действительности разделение сил вполне возможно.
Причём это не нарушает законов природы. Это свидетельствует лишь о том, что замкнутых систем в природе в принципе не существует. Это такая же математическая абстракция, как и фиктивные силы инерции в составе одной реальной моно силы. Но в природе нет моно сил, т.к. даже общее для взаимодействующих тел напряжение взаимодействия образуется в процессе охваченного отрицательной обратной связью регулирования свойства материи преобразование напряжение-движение. В природе есть только одна единственная замкнутая система – это вся вселенная, а замыкается она через мировую материальную среду. Только в этой системе в точности выполняются все законы динамики современной физики. Как это может быть, мы покажем чуть ниже.
А пока, раз уж мы поменяли статус силы на статус напряжения, то в плане всё того же «осознания знания» следует уточнить и понятие самой статической силы напряжения (F = m * a) или просто напряжения (H). Сила (напряжение) это есть свойство материи, которое проявляется при нарушении её свободной локализации в пространстве. Нарушение локализации материи в пространстве происходит когда две единицы материи (единичные материи) претендуют на одно и то же пространство. Таким образом, сила (напряжение) это мера нарушения локализации материи в пространстве или тесноты. Отсюда следует, что природа боится не пустоты, а тесноты.
Сила-напряжение не препятствует движению в традиционном понимании термина «препятствовать», т.е. не пускать, задерживать. Напряжение не задерживает движение, оно в него преобразуется, как впрочем, и наоборот. Ну, а признаком задерживания движения, сила может служить в том случае, когда она рассеивает движение, контактирующего с ним тела.
При этом мы просто не видим полной картины преобразования силы в новое движение конкретного ответного тела, что ассоциируется с потерей движения за счёт внешнего препятствия. А если мы не видим и самого внешнего препятствия, например в виде мировой материальной среды, но задерживание движения налицо, то это вполне может ассоциироваться с силами инерции. Такая инерция имеет вполне реальные силы инерции. Они вовсе не фиктивные. Поэтому, для того, чтобы отличать их от напряжения самой инерции, как врождённого свойства материи преобразования напряжение-движение, назовём их истинными силами инерции, о которых речь пойдёт ниже.
***
С классической точки зрения все силы являются векторными величинами, что неразрывно связано с направлением движения. В неинерциальной системе отсчёта, связанной с ускоряемым телом, к нему якобы приложен вектор силы в направлении его ускоренного движения и равный ему вектор силы инерции, направленный навстречу движению. Но поскольку в неинерциальной системе координат вектор силы инерции на движение тела не влияет, то естественно, что сила, якобы направленная против движения, но не останавливающая и даже ни в коей мере не изменяющая это движение, считается фиктивной.
В нашей версии свойства материи – силы нет никаких векторов сил. Есть врождённое свойство материи – взаимопревращение статического напряжения и движения. Поэтому и обычная сила, и фиктивная инерция это одно и то же скалярное статическое напряжение, реальность которого подтвердит любой динамометр, независимо от того как это напряжение называть: обычной силой или силой инерции. При этом направление ускорения ускоряемого тела в любой системе координат определяет вектор относительной скорости ответного ему тела ещё перед наступлением взаимодействия.
Это объясняется тем, что хотя до взаимодействия скорость каждого из взаимодействующих тел постоянная, но именно она и определяет направление активного, т.е. ускоренного движения противоположного тела взаимодействия. Ведь направление ускоренного движения тела не зависит от направления его собственного инерционного движения, которое может и не совпадать с его ускорением. Однако это не означает, что в состав движущей силы входит скорость ответного тела. И скорость, и ускорение движущей силы относятся именно к массе ускоряемого тела. Это именно его достигнутое движение и его ускорение, рассчитанное из ещё нереализованного именно для него напряжения.
Из этого следует, что в уравнении (F = m * a) напряжение не имеет направления. Поэтому ускорение, которое является всего лишь коэффициентом напряжения инерции, это, так же величина скалярная. Этот коэффициент показывает приращение скорости только по абсолютной величине, а направление этого приращения определяется её источником, т.е. скоростью исходного движения ответного тела, преобразуемой в новую скорость через напряжение взаимодействия.
Пока скорость не равна нулю её направление является только её направлением, но не направлением коэффициента силы – ускорения. При переходе скорости через нуль любое новое направление скорости это опять же только её направление при любой мгновенной величине скорости. А коэффициент силы – ускорение отвечает только за абсолютную величину мгновенной скорости в любом из её направлений, т.е. за расчётную абсолютную величину приращения скорости, причём только с некоторым запаздыванием.
Из этого так же следует, что никакого деления сил на обычные силы и фиктивные силы инерции в природе не существует. Есть общее и единое для всех взаимодействующих тел статическое напряжение инерции. А направление ускоренного движения каждого тела, которое и отделяет в классической физике обычные силы от фиктивных сил инерции, определяется направлением скорости ответных им тел ещё до наступления взаимодействия. Направление имеет не статическое напряжение, а скорость движения, образующаяся из этого напряжения. Но о фиктивных скоростях, что-то никто не говорит.
С использованием взаимоисключающих свойств материи движения (P = m * V) и силы инерции (F = m * a) можно объяснить инерционное сопротивление без каких-либо неинерциальных систем отсчёта и фиктивных сил инерции. Однако без среды приведённое выше объяснение элементарного понятия инерции на основе череды последовательных взаимодействий элементарных масс взаимодействующих тел имеет один, но очень существенный недостаток.
Без внешнего давления среды ближняя к центру взаимодействия элементарная масса не смогла бы догнать внешнюю, т.к. внешняя масса получает своё ускорение при наибольшем напряжении взаимодействия, которое с каждым новым импульсом элементарных масс уменьшается. При этом все взаимодействующие тела неизбежно разлетались бы на элементарные массы.
Более того, без внешнего связующего давления среды под вопрос ставится само существование совокупности элементарных масс в виде физических тел и вещества. Именно среда, по всей видимости, и удерживает материю в составе физических тел и вещества. Мировая материальная среда может ответить практически на все неразрешённые вопросы современной физики, а о наличии среды косвенно свидетельствует очень большое количество природных явлений, в том числе и само строение вещества:
Во-первых, что что-то всё-таки очень сильно мешает проявлению законов динамики Ньютона и законов сохранения в их чистом академическом виде, да так, что иногда приходится даже сомневаться в их правильности. Для вывода современной физики из этого тупика, как раз и не хватает среды, которую она однажды опрометчиво упразднила в угоду СТО. Учёт среды после восстановления её прав в физике поможет понять физическую сущность эмпирических и разрозненных сегодня законов физики, которые фактически являются всего лишь разным проявлением единого закона мироздания – явления инерции.
Во-вторых, даже если бы среды изначально не было бы, то она непременно должна была появиться в результате распада вещества в процессе многочисленных контактных взаимодействий и процессов, происходящих в звёздах. Да и строение вещества свидетельствует о том, что оно собрано из чего-то элементарного, находящегося в пространстве помимо готовых тел, иначе ему просто негде находится. И нет никаких оснований считать, что весь строительный материал уже давно закончился.
Кроме того, без среды невозможно объяснить дальнодействие. Даже баллистические теории, которые на первый взгляд обходятся без среды, тем не менее, предполагают её наличие. Ведь так называемые «снаряды» дальнего контактного взаимодействия и неизбежные осколки такого взаимодействия это и есть не что иное, как среда.
В-третьих, как известно все физические тела и вещество, более чем на 90,99% состоят из пустоты. Следовательно, при контактных взаимодействиях физические тела должны как минимум очень глубоко проникать друг в друга. Однако в реальной действительности этого не наблюдается, следовательно, что-то заставляет тела останавливаться при взаимодействии задолго до сколько-нибудь значительного их проникновения друг в друга. В отсутствие какой-либо жесткой сплошной оболочки тел это может означать только одно: во время взаимодействия пустое пространство между структурами вещества тел, заполняется чем-то упругим, принимающим участие во взаимодействии наряду со структурами вещества.
В-четвёртых, если внутренняя среда физических тел и вещества непроницаема для крупных структур вещества, то она не может не взаимодействовать, в том числе и с внешней средой пространства, какой бы разряжённой та ни была. Вот вам и парус взаимодействия. Однако после прекращения взаимодействия инерционное сопротивление исчезает. Следовательно, после прекращения взаимодействия исчезает и внутреннее наполнение тел, т.е. парус взаимодействия. Это хорошо согласуется с беспрепятственным движением практически пустых тел сквозь очень разряжённую среду практически с любыми по величине постоянными скоростями, т.е. по инерции.
В-пятых, в разных типах (видах) взаимодействия одни и те же тела, т.е. одно и то же количество одной и той же материи испытывают разное инерционное противодействие. При наличии единого для всей материи врождённого свойства – инерции это можно объяснить только различным наполнением внутреннего пространства вещества элементарными материальными частицами при взаимодействии, что сказывается на внешнем сопротивлении среды для них. Следовательно, механизм инерции во всех типах взаимодействия определяется двумя факторами: врождённым свойством материи взаимопревращения движения и силы и привнесённым сопротивлением мировой материальной среды.
Внешнее привнесённое сопротивление нарушает беспрепятственный, происходящий без потери энергии процесс преобразования напряжение-движение подобный закону Бернулли. Естественный врождённый процесс взаимопревращения движения и силы подобен абсолютно упругому удару, в котором движение, чередуясь с напряжением, последовательно по цепочке беспрепятственно передаётся всем объектам цепочки.
Привнесённое беспорядочное сопротивление нарушает этот стройный однонаправленный процесс, внося в него хаос беспорядочного рассеивания элементов взаимодействия, что делает его подобным неупругому взаимодействию. При этом происходят реальные потери действия. В результате привнесённое сопротивление среды влияет на ускоренное движение в значительно большей степени, чем это обусловлено естественным врождённым процессом взаимопревращения движения и силы видимых элементов материи.
И, наконец, в-шестых, поскольку разница сил взаимодействия в разных типах взаимодействия, например в инертных и гравитационных взаимодействиях просто огромна, то из этого мы должны сделать единственно возможный вывод. При едином и одинаковым для всей материи врождённом свойстве инерции, силы сопротивления среды, которые в сильных контактных взаимодействиях образуют больший парус, чем в слабых гравитационных взаимодействиях, играют в механизме инерции главную и определяющую количественную роль. Таким образом, инерционность массы определяется не только самой массой физического тела (врождённой инерцией), но и преимущественно материей мировой материальной среды, в которой происходит взаимодействие???
***
С учетом среды появляется возможность создать непротиворечивую модель формирования сил взаимодействия на основе явления инерции, как врождённого свойства материи и сил инерции, как сопротивления мировой материальной среды. Назовём силы сопротивления мировой материальной среды «истинными силами инерции». Это позволит дифференцировать сопротивление мировой материальной среды от лежащего в основе любого сопротивления вообще – врождённого свойства материи взаимопревращения напряжения и движения. Но прежде чем предложить механизм инерционного сопротивления на основе мировой материальной среды следует прояснить вопрос, как среда удерживает элементарные массы в составе физических тел.
Внутренние связи физических тел и вещества, по всей видимости, обеспечиваются внешним давлением со стороны мировой материальной среды. Естественная передача энергии в природе всегда осуществляется только в прямом направлении, т.е. по ходу движения любых носителей энергии, будь то физические тела или элементарные частицы материи. Элементы материи естественным образом могут только выталкивать друг друга из зоны их повышенной концентрации в пространство, в котором материи меньше или она отсутствует, но никак не наоборот.
Пустое пространство не может втягивать материю по той простой причине, что в отсутствие материи в пустом пространстве втягивать в него другую материю просто нечем. Даже если материальное тело увлекает за собой другое тело по типу «буксира» происходит прямая передача энергии, т.к. тело с избыточной энергией передает её пассивному телу по ходу, своего движения «выталкивая» его в освободившееся после себя пустое пространство за счет своей геометрической конфигурации, обеспечивающей контакт типа «буксир».
Таким образом, любые внутренние связи всегда обеспечиваются внешним давлением, в то время как внутреннее разряжение имеет к этому только формально-опосредованное отношение, как место, в котором образуются физические тела с внутренними связями. За счёт внешнего давления мировой материальной среды осуществляется и упругое взаимодействие между структурными элементами физических тел, которое обеспечивает равномерное распределение энергии между ними по всему объёму тел после прекращения действия сил.
Упругое взаимодействие между структурами вещества невозможно в отсутствии инерционного сопротивления среды открытого пространства, т.к. в противном случае мы получим безопорное изменение направления движения внутренних элементов тела при отражении их от границ тела и абстрактную ничем не обеспеченную их упругую взаимосвязь между собой. Это относится и к электрическим взаимодействиям, к которым классическая физика относит природу сил упругости. Теперь перейдем к возможному механизму явления инерции на основе мировой материальной среды.
По всей видимости, вещество физических тел и мировая материальная среда в конечном итоге состоят из одинаковых элементов, которые представляют собой мельчайшие первокирпичики материи на каком-то базовом для нашего мира уровне деления материи. В веществе базовые элементы присутствуют в более концентрированном виде и приобретают дополнительные связи, образуя укрупнённые структуры вещества и физических тел. Но не исключено, что в структурах вещества материальных тел присутствуют свободные элементы мировой материальной среды, подобно существованию свободных электронов в проводниках.
В невозбужденных физических телах элементы мировой материальной среды и материи компактно концентрируются в непосредственной близости к устойчивым мельчайшим структурам вещества. Свободные элементы материи должны удерживаться в веществе не столь сильно в отличие от элементов, непосредственно формирующих структурные образования вещества. Тем не менее, они должны быть связаны с материей физических тел некоторой энергией связи, удерживающей их в составе вещества.
Поскольку расстояния между структурами вещества несоизмеримо больше их собственных размеров, т.е. вещество преимущественно состоит из «пустоты», то вероятность непосредственного контакта между структурами вещества и элементами среды открытого пространства относительно мала. Это обстоятельство, очевидно, и обеспечивает инерционное движение, т.е. практически беспрепятственное равномерное и прямолинейное движение физических тел в мировой материальной среде, что и отражено в первом законе Ньютона.
Сопротивление возникает только при непосредственном контакте элементов среды с веществом. Однако поскольку вещество состоит преимущественно из пустоты, то прямые столкновения маловероятны, а если все же и происходят, то они относительно не многочисленны и не оказывают существенного сопротивления движению. Если элементы среды проходят в непосредственной близости от вещества, то они, прежде всего, взаимодействует с его свободными элементами, находящимися вблизи структур вещества в концентрированном виде.
Поскольку свободные элементы связаны с телом относительно небольшой энергией связи, то при их взаимодействии с элементами среды, последние в соответствии с механизмом абсолютно-упругого удара останавливаются по отношению к телу и захватываются им, а собственные свободные элементы покидают тело. Такое замещение практически эквивалентно беспрепятственному сквозному прохождению элементов среды через физическое тело. И даже в очень редких случаях захвата элементы среды изменяют энергию тела на относительно незначительную величину.
С началом взаимодействия, сопровождающегося деформацией тел, внутренние связи возбуждаются. При этом собственные свободные элементы выделяются в промежуточное между структурами вещества пространство, многократно увеличивая плотность внутренней среды в физическом теле, образуя объёмный парус взаимодействия с внешней средой. Этот парус и тормозит тело, т.к. теперь мировая материальная среда оказывает ему вполне ощутимое инерционное сопротивление на достаточно большой площади сечения тела, а так же по всему его объему.
Поскольку количество высвободившихся свободных элементов и соответственно объёмная (совокупная) площадь контакта паруса взаимодействия с мировой материальной средой пропорциональны его массе, а сила сопротивления пропорциональна ещё и ускорению тела, то инерционное сопротивление прямо пропорционально массе и ускорению тела, что и отражено во втором законе Ньютона.
После прекращения взаимодействия упругая деформация разряжается, и физическое тело вновь приходит в равновесное состояние. При этом свободные элементы вновь захватываются структурами вещества, а площадь взаимодействия тела с мировой материальной средой восстанавливается до состояния невозбужденного тела, т.е. парус сворачивается. Не встречая инерционного сопротивления мировой материальной среды, практически пустое тело без паруса продолжает двигаться равномерно и прямолинейно с достигнутой на текущий момент скоростью.
Такая схема образования инертности в некоторой степени подтверждается круговым орбитальным движением и свободным падением в космосе. Поскольку в этих движениях сила тяготения воздействует на ускоряемое им тело на уровне мельчайших структур вещества, то все элементы ускоряются одновременно. При этом сколько-нибудь значительная деформация, необходимая для образования большого паруса взаимодействия, отсутствует. Однако очень слабая регулирующая ускорение деформация всё же есть. Иначе тело приобрело бы ускорение значительно большее существующего ускорения свободного падения.
Ближайшие к центру тяготения структуры вещества ускоряются быстрее, чем дальние, что приводит к радиальной деформации растяжения тела, что и регулирует ускорение за счёт отрицательной обратной связи в точном соответствии с ускорением свободного падения. Причём это справедливо, даже если радиальная толщина тела составляет всего два атома. Даже если оба атома получат очень близкие ускорения, то дальний от центра тяготения атом получит его всё же на мгновение позже ближнего атома. Этого вполне достаточно для растяжения, т.к. первый атом может удалиться достаточно далеко от дальнего атома, во всяком случае, в масштабе внутренних структур вещества.
В круговом орбитальном движении воздействие силы тяготения и центробежной силы инерции так же осуществляется на уровне элементарных структур. Поэтому центростремительная сила тяготения и центробежная сила инерции так же регулируются очень слабым парусом. Но и в том и в другом случае парус, обеспечивающий инертность за счёт сопротивления мировой среды, всё же есть. Поэтому ни свободное падение, ни орбитальное движение нельзя назвать третьим состоянием покоя, как предлагает считать Юрий Иванов, проводя параллель с равномерным прямолинейным движением (см. гл. 1.3 «Ритмодинамика»).
Предложенная схема образования инерционного сопротивления мировой материальной среды неуравновешенному движению физических тел за счёт свободных первокирпичиков материи в их составе позволяет достаточно непротиворечиво, хотя всего лишь схематично объяснить и физический механизм перераспределения энергии взаимодействия, а также механизм формирования сил взаимодействия. Причём этот механизм не требует никаких постулатов. Нужна только среда, которую хотя напрямую и не открыли, но косвенные признаки её существования не вызывают никаких сомнений.
При взаимодействии физических тел или вещества первоначально в контакт вступают, в том числе и плотные структуры вещества. При их деформации в каждом теле образуется парус взаимодействия, роль которого в образовании сил инерции мы рассмотрели выше. Но выделившиеся свободные элементы образуют не только связанный с телами парус взаимодействия, но и дополнительную силу взаимодействия. В результате повышенной концентрации таких элементов в зоне взаимодействия создаётся внутреннее избыточное давление мировой материальной среды. Это и есть дополнительная по сравнению с естественной инерцией сила взаимодействия.
Рассмотрим для простоты сначала механизм взаимодействия двух одинаковых по массе физических тел. Пусть так же для простоты взаимодействующие тела имеют одинаковую скорость движения во встречных направлениях. При этом под действием внутреннего избыточного давления элементарных масс, выделившихся в зону взаимодействия, взаимодействующие тела получат одинаковое ускорение в направлении противоположном своему первоначальному движению.
Причём парус взаимодействующих тел встретит повышенное инерционное сопротивление со стороны среды открытого пространства. Поэтому они получат не ускорение и скорость, обеспечиваемые только врождённым явлением инерции, а несколько меньшее ускорение и в конечном итоге одинаковую скорость, равную скорости их первоначального движения. Это есть полное соответствие законам сохранения энергии, импульса и законам динамики Ньютона, которое легко обосновать, хотя бы полной симметрией такого взаимодействия.
Теперь рассмотрим разные по массе тела. Пусть для простоты взаимодействующие тела представлены параллельными рядами структурных элементов, расположенных друг напротив друга. Причём меньшее по массе тело состоит из одного ряда структурных элементов, а большее тело из двух таких же рядов. В первоначальный момент первые ряды структурных элементов взаимодействующих тел получат одинаковые ускорения. Но в большем теле есть ещё и второй ряд структурных элементов.
При взаимодействии рядов большего тела между собой выделится дополнительное количество элементарных масс. Часть из них присоединится к внутренней среде между телами, которая и образует общую движущую силу взаимодействия. Другая часть останется в промежуточном пространстве между элементами большего тела в связанном состоянии. Эта часть, как отмечалось выше и образует парус взаимодействия.
Элементы, связанные с меньшим телом так же образуют парус и подпитывают силу взаимодействия. Но поскольку в двух рядах большего тела вдвое больше структурных элементов, в нём распустится практически вдвое больший по объемной площади парус. В результате мировая материальная среда открытого пространства со стороны большего тела оказывает ему вдвое большее инерционное сопротивление, чем меньшему телу. Следовательно, при одинаковой силе внутреннего давления большее тело получит вдвое меньшее ускорение, чем меньшее тело.
Но больший парус одновременно представляет и большее препятствие для движущей силы. Это приведёт к отражению элементов силы взаимодействия от большего тела в сторону меньшего тела. При этом меньшее тело будет испытывать большую силу, чем предписывает третий закон Ньютона, а большее тело соответственно получит силу меньше законной. Получив большую силу, меньшее тело ускорится несколько больше, чем предписывает закон сохранения импульса, а большее тело после оттока движущей силы получит ускорение меньше законного.
Возросшая сила, приложенная к меньшему телу, приведёт к его дополнительной деформации и соответственно к повышению его инерционного сопротивления, что приведёт к его замедлению. Одновременно от него в сторону большего тела отразится и часть движущей силы, что так же способствует замедлению меньшего тела. При этом большее тело, получив отражённую силу обратно, наоборот дополнительно ускорится, после чего движущая сила снова отразится в сторону меньшего тела, и весь процесс повторится на меньшем энергетическом уровне, т.к. увеличение расстояния между телами и боковые объемные потери силовых элементов приводят к уменьшению внутреннего давления.
Таким образом, через регулирование сил взаимодействия осуществляется отрицательная обратная связь между импульсами взаимодействующих тел, в результате чего происходит постепенное выравнивание сил и импульсов. Это и есть механизм формирования третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса и энергии на основе второго закона Ньютона. Однако поскольку в меньшем теле в любом случае всегда меньшее количество выделившихся элементарных масс, то при каждом отражении к большему телу устремляется меньшее количество движущей силы и, наоборот, в сторону меньшего тела всегда отражается большая движущая сила.
Это приводит к тому, что на меньшее тело вопреки третьему закону Ньютона должна действовать большая сила, чем на большее тело. Но законы природы не могут нарушаться, ни с какой погрешностью. Недостающее до полного выполнения законов природы противодействие силе, направленной в сторону меньшего тела – есть, только оно осуществляется уже за внешней границей большего тела. Происходит это следующим образом. Элементы мировой материальной среды отражаются от паруса противоположного тела, в том числе и наружу в открытое пространство, где им уже вне тел оказывается недостающее до полного выполнения законов сохранения и законов динамики Ньютона инерционное сопротивление.
При этом если на уровне физических тел дисбаланс энергии и сил оказался в пользу меньшего тела, то за границами тел в среде открытого пространства дисбаланс отражённых элементов среды складывается в обратную сторону, т.к. от большего тела отражается больше элементов среды. При этом вся система взаимодействующих тел получает импульс движения в сторону меньшего тела (см. ниже), но с учётом всего взаимодействующего вещества во всём окружающем пространстве общий баланс восстанавливается в полном соответствии с законами сохранения и с законами Ньютона.
Таким образом, все фундаментальные законы природы выполняются только для полной совокупности всех массовых элементов непосредственно участвующих во взаимодействии. Это массовые элементы, остающиеся связанными с телами и массовые элементы, которые завершают свои взаимодействия в отрыве от тел, т.е. в среде открытого пространства. Естественно, что последние не оказывают влияние на движение самих тел, поэтому без их учёта взаимодействие тел осуществляется с отклонением от законов сохранения импульса, энергии и третьего закона Ньютона.
Предложенный механизм позволяет разрешить парадокс, состоящий в том, что неуравновешенное движение возможно в условиях кажущегося равенства сил действия и сил противодействия. В классической физике этот вопрос разрешается формально математически. Но как мы только что показали, силы противодействия инерции не менее реальные, чем силы действия, ведь даже в классической физике они оказывают вполне реальное действие на ответные тела.
Причём силы действия всегда больше сил противодействия среды, хотя бы по той простой причине, что в зоне взаимодействия между телами образуется повышенное давление свободных элементов. Именно это и приводит к неуравновешенному движению в условиях противодействия реальных, а вовсе не фиктивных сил инерции. Однако измерить мы можем только внутреннюю силу действия, например, поместив датчик давления между взаимодействующими телами. Прямые измерения на уровне мировой материальной среды современной науке недоступны.
Вот эту внутреннюю силу классическая физика фактически и принимает одновременно, как за силу действия на ускоряемое тело, так и за силу противодействия на ответное тело. А поскольку это одна и та же сила внутреннего давления, то естественно она имеет только одно количественное значение, что классическая физика ошибочно принимает за равенство сил действия и противодействия. При этом колебания волн давления, осуществляющиеся при регуляции сил взаимодействия, измерить так же невозможно, т.к. они так же происходят на уровне элементов среды. Датчик воспринимает только усреднённое общее давление уже на уровне сил упругости взаимодействующих тел.
Тем не менее, показание датчика это хотя и косвенное, но абсолютно достоверное свидетельство реальности сил инерционного противодействия, как среды, т.к. и врождённых сил инерции. В отсутствие сопротивления мировой материальной среды и врождённых сил инерции при наличии одной только силы действия, никакого сдавливания чувствительного элемента датчика силы просто не произошло бы, и датчик ничего бы не показал. Сдавливание материи может осуществляться только между двумя противодействующими силами. Конечно же, ими могут быть и врождённые силы инерции, но как показано выше их доля значительно меньше доли сопротивления истинных сил инерции парусу взаимодействия.
Мифу о равенстве сил действия и противодействия, даже при условии, что вполне реальные силы противодействия направлены на ответное тело, способствует ещё и неучтённое в классической физике перемещение самого центра масс взаимодействующих тел в сторону меньшего тела. А поскольку меньшему телу передаётся в целом большая движущая сила и большее статическое напряжение на его границе с зоной деформации, то и центр масс безо всякого сомнения смешается в сторону меньшего тела. Но, т.к. датчик силы помещается внутри движущейся системы, то он измеряет только силу внутреннего давления взаимодействия. При этом ускорение самого датчика вместе с системой в сторону меньшего тела на его показаниях естественно не отражается.
Классическая физика не только не учитывает движение самого датчика вместе с системой, но и категорически отрицает саму такую возможность, как нарушение, по её мнению, закона сохранения импульса. Однако в замкнутой системе в масштабе вселенной все эти нарушения нивелируются. Но поскольку современная физика не признаёт мировой материальной среды, то она считает замкнутой систему, состоящую только из самих взаимодействующих тел. Поэтому она неправильно понимает и законы сохранения, привязывая их исключительно только к физическим телам. Однако меньшее тело в любом случае получает большую энергию.
Это означает, что если препятствием меньшему телу станет большее тело и наоборот, то вся система получит импульс движения, совпадающий по направлению с импульсом меньшего тела. Это и есть феномен, так называемого «безопорного» движения, который классическая физика категорически отрицает, как нарушение своих священных устоев. Однако устоев природы это нисколько не нарушает, т.к. опора всё-таки есть. Дело в том, что тела отталкиваются не только друг от друга, как утверждает классическая физика, не признающая мировую среду, а масштабе вселенной ещё и от мировой среды.
Как только что показано выше мировая материальная среда оказывает телу с большим парусом и большее инерционное сопротивление, чем телу с меньшим парусом. Поэтому итоговая сила взаимодействия просто отражается от большего паруса, упирающегося в большее количество среды, в сторону меньшего паруса, которому противостоит меньшее количество среды. Это и приводит в неуравновешенное движение всю систему в сторону меньшего тела, даже если в отношении наличия такого же эффекта от врождённой инерции мы не правы.
Образно говоря, мировая материальная среда, расположенная непосредственно вблизи взаимодействия, является рейкой храповика, относительно которого вся система взаимодействующих тел движется только в одном направлении. При этом «собачкой» храповика являются паруса взаимодействия, а так же волны взаимодействия, образующиеся в зоне деформации за счёт врождённой инерции. Но поскольку противодействие самой рейке в дальней среде, безусловно, оказывается, то никакого нарушения законов природы нет. Для наглядности поясним сказанное простым рисунком, на котором не учтены врожденные силы инерции (Рис. 1.2.0).
Рис. 1.2.0
На рисунке (1.2.0) показано, что разница сил инерционного противодействия среды большему и меньшему телу (ΔFи = Fби – Fми) неизбежно приводит к движению центра масс всей системы в сторону меньшего тела. Маленькими красными стрелками показано, что за счёт (ΔFи = Fби – Fми) внутренняя среда зоны взаимодействия между телами, отражаясь от паруса, удерживаемого силой инерции (Fби), перемещается в сторону меньшего тела, удерживаемого меньшей силой инерции (Fми), что и движет всю систему с силой (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), направленной вправо в сторону меньшего тела.
Маленький чёрный звездолётик на рисунке символизирует (ЦМ) системы взаимодействующих тел. Под действием силы (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) звездолётик летит вправо в сторону меньшего тела – его носа, отбрасывая влево среду через его сопло – внешнюю границу паруса большего тела с силой (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), направленной в сторону большего тела. Мы показали это как смещение (ΔL) центра масс (ЦМ). Причём мы не случайно провели параллель системы тел (ЦМ) со звездолётом, т.к. движение всей системы полностью аналогично реактивному движению ракеты с той лишь разницей, что в ракете используется вещественный газ, состоящий из атомов, и может быть молекул, а в нашем звездолете работает элементарный газ, состоящий из элементарных масс – амеров.
В соответствии с механизмом явления инерции и там и там большую энергию, и соответственно большую силу (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получает дальняя среда со стороны большего тела (дсб) или со стороны сопла для ракеты, т.к. для этого взаимодействия большим телом является вся наша система или звездолёт, получающий меньшую силу (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Дальняя среда слева и справа реагирует на это с силами (∑Fдсб) и (∑Fдсм) – сила инерции дальней среды со стороны меньшего и большего тела соответственно. Понятно, что ни ракете, ни системе это не мешает ускоряться в своём направлении, хотя и с меньшим ускорением, чем сама реактивная струя, т.к. окончательное инерционное противодействие прямым силам действия осуществляется в открытой мировой среде далеко от системы.
Поскольку разница (ΔFи = Fби – Fми) это то, что осталось от (Fби) после полной компенсации (Fми), то в момент времени, изображённый на рисунке, системе тел со стороны меньшего тела никакое инерционное сопротивление не оказывается, т.е. на первый взгляд после компенсации (Fми = 0) звездолёт должен получить бесконечное ускорение вправо. Но как показано выше, как только в процессе регулирования какое-либо из тел получит ускорение больше законного, вступает в действие отрицательная обратная связь. Поэтому не в каждый момент времени (Fми = 0). Вот это мы и имели в виду, говоря об окончательной компенсации сил действия (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в открытой среде. С компенсацией силы (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) всё вроде бы понятно и без дополнительных пояснений.
Если бы силы (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) замкнулись бы по кругу на звездолёте через силу слева (∑Fдсб = 1Fдсб +2Fдсб +…+ nFдсб), а так же через силу справа (∑Fдсм = 1Fдсм +2Fдсм +…+ nFдсм), то ни ракета, ни звездолёт никуда бы не улетели, т.к. (∑Fдсб + ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ∑Fдсм = 0). Знак (суммы «∑») перед силами сопротивления дальней среды с каждой стороны системы означает, что каждая (i – тая) сила инерции, направленная на систему, обусловлена ((i +1) – ой) силой инерции, направленной от системы на ещё более дальнюю ((i +1) – ую) среду, направленную на систему и так до бесконечности.
Но поскольку в дальнем космосе силы (∑Fдсб, ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и ∑Fдсм) рассеиваются в бесконечности, то из всего круга остаётся только сила, действующая на систему (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Это одна из двух частей общей силы (ΔFи = Fби – Fми = ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), у которой в первую очередь рассеивается левая сторона, обозначенная на рисунке, как (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Но пока левая часть рассеивается, правая часть (ΔFи -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и ускоряет звездолёт. Элементы движущей силы, покидающие зону взаимодействия вдоль линии взаимодействия со стороны обоих тел (элементы, прорвавшиеся через парус), так же участвуют в полном взаимодействии. Но они также рассеиваются в дальней среде при своей компенсации в бесконечности, не оказывая влияния на движение системы (на рисунке не показано).
Но даже если предположить невероятное, что силы сопротивления среды не потеряются в бесконечности и круг замкнётся, то если это случится после завершения взаимодействия тел, система по-прежнему продолжит двигаться в своём направлении по инерции, т.к. среда в отсутствие парусов не помеха инерционному движению. Но зато в отсутствие парусов все силы круга замкнутся сами на себя и тогда уже гарантированно рассеются. То есть в этом случае «безопорное» движение не остановит даже никакое законное противодействие.
Камера сгорания звездолёта необычная, его сопло закрыто, т.е. в самом начале разрядки области деформации (зоны взаимодействия) это замкнутая в своих физических границах система. В замкнутой камере, даже если она имеет форму усечённого с двух сторон конуса эффективное сечение задней и передней стенки всегда одинаковое, равное площади большего основания конуса. Поэтому в первоначальный момент на переднюю и заднюю стенку камеры действует одинаковое давление (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Такая замкнутая система действительно не может двигаться поступательно в нарушение закона сохранения импульса и третьего закона Ньютона. Однако она не всегда остаётся такой.
Боковые стенки камеры значительно более прозрачны для рабочих элементов, чем передняя и задняя стенки. К тому же в процессе работы камера может раздвигаться в продольном направлении. При этом её боковые стенки постепенно вообще лишаются физических границ, что делает боковые стороны камеры ещё более прозрачными для рабочих элементов, которые в большинстве своём просто покидают её, не производя никакого полезного действия, и тем самым очень сильно снижают эффективность звездолёта. Но зато это и только это даёт возможность звездолёту с такой странной камерой сгорания двигаться поступательно, т.к. система перестаёт быть замкнутой.
Прозрачность боковых стенок приводит к тому, что сечение камеры престаёт быть одинаковым в противоположных направлениях вдоль линии взаимодействия, т.к. каждое основание усечённого с двух сторон конуса приобретает свою индивидуальную фактическую эффективную площадь. Это имеет наибольшее значение именно для тормозящей силы парусов (см. далее). При этом в начальный момент элементарный газ больше давит на большее основание, которое получает и большее ускорение, чем меньшее переднее основание. Однако ускоряясь, большее основание встречает и большее, чем меньшее основание сопротивление внешней среды.
Причём с раздвижением камеры давление в ней резко ослабевает, в то время как внешнее сопротивление при сохранении паруса, ещё некоторое время зависит уже не столько от ускорения, сколько от набранной скорости. Поэтому теперь внешнее сопротивление начинает оказывать существенное влияние на движение передней и задней стенок. Это влияние имеет принципиальное значение для движения системы, играя роль храпового механизма, работающего с мировой средой. В результате меньшая по площади передняя стенка камеры сгорания, встречающая меньшее внешнее сопротивление, в конечном итоге приобретает скорость большую законной. Соответственно в направлении меньшего тела перемещается и (ЦМ) системы. Вот в общих чертах и весь принцип движения странного звездолётика с разделённой камерой сгорания с закрытым соплом.
1.2.2. Связь энергии с массой
Энергия проявляет себя только во взаимодействии. Ни в самой массе-штуках (m), ни в её скорости, ни в произведении массы на скорость, ни в произведении массы на скорость в квадрате и даже в одной второй произведения массы на квадрат скорости энергии нет. Энергия это не материальная субстанция, которая может быть кому-то или чему-то передана, как что-то вещественное. Вспомните старую шутку бывалых автолюбителей, которые посылают новичков в моторный цех с ведром за компрессией! В результате получается конфуз, над которым потом все смеются, т.к. компрессию, так же, как и энергию нельзя налить ни в ведро, ни в тело.
Вообще говоря, у древних греков слово энергия обозначает мощь, силу, действие, деятельность. Но какая может быть деятельность у неживой материи, как сущности вещества? У неё могут быть только свойства, которые сложно назвать деятельностью. Свойства могут либо проявляться при определённых обстоятельствах, либо не проявляться при отсутствии соответствующих обстоятельств. Поэтому энергия это только наша субъективная количественная оценка (мера) процесса проявления свойства материи, характеризующего превращение напряжения в движение при взаимодействии и наоборот. Если взаимодействия нет, то нет и проявления свойства материи – преобразования напряжение-движение, т.е. энергии. При этом говорить об этом свойстве, когда оно не проявлено, как об энергии, которая якобы всегда есть в самой материи, не имеет смысла.
Судить об энергии можно то только в том случае если, что-то с чем-то непрерывно взаимодействует. Причём взаимодействие предполагает, как минимум два материальных объекта. Если у материи есть какие-то неделимые единичные первочастицы, то у каждой из них в отдельности нет энергии. Энергия массы тела – это энергия взаимодействия составляющих её частиц. При этом минимальная энергия массы или точнее количественный расчёт проявляющегося при этом свойства преобразования напряжение-движение равен:
Ет min = Ед + Еод
Где (Ед) и (Еод) энергия действия и энергия ответного действия соответственно. Поскольку единичные массовые элементы амеры (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) имеют одинаковые массовые параметры, то при взаимодействии одинаковые амеры (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получают и одинаковую скорость (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). При этом энергия действия равна:
Ед = Еод = Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда минимальная энергия минимального тела (массы), состоящего из двух амеров (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна:
Ет min = Ед + Еод = 2 * Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Или после сокращения на «2»:
Ет min = 2 * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
То есть:
Ет min = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Для произвольного тела, в котором содержится (n) амеров или (n / 2) масс минимально возможных физических тел, энергия равна:
Ет = ½ * n * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(1.2.0—1)
Причём это только энергия взаимодействия внутренних элементарных масс (амеров) тела. Однако без внутренних связей между амерами не может быть и никакого единого цельного тела. Иначе после первого же взаимодействия амеров тела между собой, все они непременно разлетятся в разные стороны, что несовместимо с понятием единого цельного тела. По Ацюковскому все элементарные массы тела удерживаются в его составе внешним давлением среды, которое и формирует внешнюю оболочку массы.
Это и есть то самое «ведро», в которое можно если и не налить «компрессию», то, как минимум организовать в нём процесс взаимодействия элементарных масс, который так же, как и компрессия оценивается энергией. Но при этом амеры должны взаимодействовать не только между собой, но и с оболочкой (с «ведром»), причём в соответствии с законом сохранения энергии это должна быть точно такая же энергия, с которой они взаимодействуют между собой.
Строго говоря, энергия оболочки («ведра») это энергия среды, которая неразрывно сопровождает массу, в какую бы точку пространства она не перемещалась. С этой точки зрения можно считать, что тело локализует энергию оболочки в своём составе, по крайней мере, до тех пор, пока оно не разрушится, т.е. без «ведра» нет и энергии в «ведре».
У Эйнштейна нет среды. Однако для цельного тела это ничего принципиально не меняет. Для того чтобы при наличии внутренних взаимодействий, т.е. внутренней энергии тело существовало бы как единое целое, оно в любом случае должно иметь внутренние связи. Это может быть либо среда, либо внешняя оболочка («ведро»), что одно и то же, либо какие-то иные внутренние материальные связи. И в том, и в другом случае количество массовых элементов (n), а также количество взаимодействий в теле и соответственно его энергия удваиваются. Тогда полная энергия тела (Ето) с оболочкой («ведром») равна удвоенной энергии его внутренних масс – амеров:
Ето = 2 * Ет = 2 * (½ * n * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = n * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Это справедливо, как для массы физического тела, так и для всех составляющих его нуклонов и далее всех элементарных масс, составляющих все известные элементарные частицы. Все короткоживущие частицы, образующиеся в ускорителях, это, по всей видимости, следствие разрушения оболочки устойчивых частиц, после чего образуются их разнообразные осколки, лишённые внешней оболочки.
При этом осколки, либо приобретают новую оболочку и в дальнейшем существуют в виде других устойчивых элементарных частиц вещества, либо очень быстро распадаются дальше на элементарные массы, т.е. перестают существовать в виде обычного вещества и становятся элементами среды. После этого они просто исчезают из поля нашего зрения, т.к. ни элементы среды, ни энергию их взаимодействия современная наука пока ни увидеть, ни определить не в состоянии.
Итак, если в последнем уравнении для внутренних амеров тела произведение (n * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) обозначить, как просто массу общего количества внутренних амеров произвольного тела (m), а энергию их взаимодействия обозначить, как энергию тела (Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то получим давно известную знаменитую формулу энергии массы, которую почему-то незаслуженно приписывают А. Эйнштейну:
Ет = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(1.2.0—2)
Правда, скорость в формуле (1.2.0—2) получилась не световая. Однако насчёт световой скорости в этой формуле можно поспорить. Поэтому мы не стали её менять на скорость света (С) только для того чтобы, так сказать примазаться к «великому». Да, и не такое уж оно и великое. Пока релятивисты не объяснят миру, почему составные части обычного материального тела (не фотонов) у них летают только со скоростью света (С) и почему энергия тела электрона у них эквивалентна энергии образования только двух фотонов, очень трудно судить о величии формулы Эйнштейна. Поэтому мы и оставили в формуле скорость амеров (Vа).
Если предположить, что один фотон эквивалентен энергии внутренних амеров электрона, а другой энергии его оболочки, то вопросов к отсутствию множителя (½) в формуле Эйнштейна вроде бы не возникает. Но остаются другие вопросы. Например, куда делась энергия разбившей его частицы? Где её фотоны. Если же два фотона эквивалентны энергии электрона и разбившей её частицы, то каждый фотон эквивалентен суммарной энергии внутренних амеров этих частиц и амеров их оболочки.
Но это означает, что энергия каждого фотона вполне определённой частоты может быть разбита на две одинаковые части: либо на энергию двух фотонов с массой равной массе разбитого фотона, но с вдвое меньшей частотой, либо на энергию двух фотонов с массой вдвое меньшей массы разбитого фотона, но с частотой разбитого фотона. И то, и другое с точки зрения современной физики – абсурд.
Это противоречит принципу квантования энергии, т.к. энергия фотона-кванта на данной частоте это неделимый квант энергии. Соответственно этот квант-фотон не может быть составлен из двух своих половинок в любом сочетании их массы и частоты. Либо неверна сама идея квантования энергии.
Но давайте разберёмся, может быть, эти недоразумения возникают только на уровне фотонов, которые всегда колеблются с какой-то частотой и не имеют значения для обычной неколеблющейся материи? Ведь по некоторым сведениям заслуга Эйнштейна, как раз и состоит в том, что он распространил известную ещё до него формулу энергии фотонов на массу любых тел.
Однако это не снимает ни вопроса, почему в формуле Эйнштейна остаётся при этом скорость света, ни вопроса отсутствия в ней коэффициента (½). Ведь обычные массы материи (не фотоны) не могут по Эйнштейну достигнуть скорости света. А отсутствие множителя (½) в формуле Эйнштейна для обычных масс означает, что две обычные массы взаимодействуют в теле в отсутствие оболочки, удерживающей их взаимодействие в составе единого тела, что физически невозможно в принципе!
Между тем по Ацюковскому скорость обычных элементарных масс-амеров (не фотонов) значительно больше, чем скорость света. Согласно В. А. Ацюковскому, средняя скорость теплового движения амера равна 5, 4 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, т.е. это в 1,8 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
раз больше скорости света (она же скорость второго звука, т.е. скорость распространения температурных волн в эфире). Тогда энергия массы с учётом её кратности энергии двум амерам в 3,24 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
раз больше релятивистской энергии массы. А с учётом оболочки энергия тела ещё вдвое больше.
Наша формула получена из представлений классической механики о движении обычных масс, каковыми в принципе и являются и элементарные массы – амеры. Поэтому в нашей формуле (1.2.0—2) множитель (½), хотя и в неявном виде присутствует. Однако её можно легко привести к классическому виду, если выразить общую массу тела в виде суммы её внутренних амеров и амеров оболочки:
Е = ½ * (∑m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ∑m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, (1.2.0—3)
где (∑m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (∑m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это суммарная масса амеров тела и суммарная масса амеров оболочки соответственно.
Или, как показано выше:
Ет = ½ * n * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(1.2.0—1)
Все три формулы (1.2.0—1), (1.2.0—2) и (1.2.0—3) физически равнозначны, но формула (1.2.0—3) наиболее наглядно раскрывает физический смысл энергии массы. В ней присутствует и реальное количество составляющих тело элементарных масс самого тела (индекс «ат»), и количество элементарных масс оболочки тела (индекс «ао»), а также множитель (½), который учитывает среднюю скорость элементарных масс при её изменении в результате взаимодействия.
У Эйнштейна нет среды, выполняющей функции внешней оболочки тела. Следовательно, его формула без множителя (½) в лучшем случае показывает только удвоенную энергию 2-х самостоятельно существующих независимо друг от друга фотонов, но не энергию массы единого тела.
Незаконность упразднения множителя (½) в формуле Эйнштейна при распространении её на обычную массу материи (не фотонов) со всей очевидностью следует из официального вывода формулы Эйнштейна, который приведён, например, в «Физике для углублённого изучения» Е. И. Бутикова и А. С. Кондратьева:
«В релятивистской механике сила F вводится таким образом, чтобы соотношение между приращением импульса частицы (ΔP) и импульсом силы (F * Δt) было таким же, как и в классической физике:
ΔP = F * Δt
Будем считать, что энергия Ек частицы в релятивистской механике, как и в классической, представляет собой величину, изменение которой на перемещении Δr равно работе действующей силы F:
ΔEк = F * Δr = F * V * Δt = V * ΔP = V * Δ (m * V) (7)
…Из формулы (7) и будем исходить при выводе выражения для релятивистской энергии.
Перепишем формулу (3) следующим образом. (Формула (3) в цитируемый фрагмент не входит, поэтому приведём её отдельно, вот она: (m = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ √ (1 – v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)). Тогда переписанная формула (3) имеет вид:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (1 – v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Умножив обе части (формулы (3) – авт.) на с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и раскрыв скобки, получим:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– (m * v) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(8)
При движении частицы под действием силы F ее скорость и импульс меняются. Для нахождения приращения левой части (8) воспользуемся тем, что приращение квадрата любой переменной величины f за малый промежуток времени приближенно равно:
Δf -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (f + Δf) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Δf -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≈ 2 * f * Δf
Применяя эту формулу к равенству (8) и учитывая, что правая часть остается при этом неизменной, получаем:
2 * m * c * Δ (m * c) – 2 *m *v * Δ (m * v) = 0,
откуда после сокращения на (2 * m) имеем
Δ (m * c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = v * Δ (m * v) (9)
Правые части в выражениях (7) и (9) совпадают. Поэтому левая часть (9) представляет собой приращение кинетической энергии частицы:
ΔЕк = Δ (m * c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (10)».
Однако такая математика не выдерживает никакой физической критики. Всё это чистейшей воды тавтология, которая подтверждает только формальные математические действия, но физики в этих действиях нет!
Во-первых, в классической механике с учётом физики процесса преобразования движения, в котором приращение энергии определяется средней скоростью взаимодействия, т.е. фактически от нулевого уровня, за который принимается существующая на момент взаимодействия постоянная скорость, до её конечной величины, формула (7) в конечном итоге приводится к следующему виду:
ΔEк = F * Δr = F * V * Δt = V * ΔP = V * Δ (m * V) = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (7*)
Тогда с учётом (7*) по логике представленного вывода формула (9) примет следующий конечный вид:
Δ (m * c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = v * Δ (m * v) = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (9*)
Отсюда следует:
c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
При скорости тела равной скорости света (v = c) из (9*) и из последней формулы вообще следует неравенство:
c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Всё это со всей очевидностью противоречит не только формальной математике, но реально наблюдаемым фактам и здравому смыслу. Авторы приведенного вывода не учитывают среднюю скорость при ускоренном движении. Даже если скорость света считается в физике величиной постоянной и конечной, то в классической механике это ничего принципиально не меняет. Ведь энергия заключена не в самой скорости массы тела. Энергия – это количественная характеристика физического процесса преобразования движение – напряжение. Если скорость не изменяется, то нет ни напряжения, ни преобразования движение-напряжение, а, следовательно, нет и энергии.
Но если скорость при взаимодействии всё-таки изменяется, как это следует из явления природы – преобразование напряжение-движение и из классической механики, на которую, хотя бы на словах и опирается приведённый вывод, то с физической точки зрения формула Эйнштейна это всего лишь энергия двух самостоятельных независимых друг от друга фотонов, но не тела.
При этом формула Эйнштейна в любом случае противоречит даже релятивистской механике, в которой фотон не может иметь скорость меньшую скорости света, даже при его разгоне, т.е. в релятивистской механике скорость фотона рождается мгновенно и сразу безо всяких ускорений! Ё! Но тогда и один фотон должен иметь постулированную и удвоенную по сравнению с классической механикой энергию. Как говорится, стоило ли и огород городить, с каким-то там выводами, если это всего лишь постулат!
Более того в современной физике считается, что фотон не имеет массы покоя. Это означает, что его масса, энергия и скорость образуются одновременно и представляют собой одну единую и неделимую субстанцию – фотон. Но тогда формула Эйнштейна математически не выводима не только из соображений классической физики, но и принципиально, т.е., в том числе и в релятивистской механике.
Даже если допустить, что она верна, то тогда она описывает независящее от нашего сознания свойство материи, т.е. для физики это эмпирическое открытие или постулат, который необходимо проверять экспериментально. Однако о таких экспериментах пока никому почему-то доподлинно неизвестно.
О математической невыводимости формулы Эйнштейна представленным выше способом и тавтологии самой СТО свидетельствует так же и отсутствие какой-либо необходимости основывать вывод формулы Эйнштейна на релятивистском выражении для массы (3). Для того чтобы получить выражение (10) из выражения (7) достаточно просто заменить скорость (v) в выражении (7) на скорость света (с):
ΔEк = F * Δr = F * с * Δt = с * ΔP = с * Δm * с = Δm * с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Из этого выражения безо всяких мудрёных и притянутых за уши выводов «немедленно», как говорят авторы, следует выражение (10), которое такое же эмпирическое для релятивистской механики, как и искажённое ими исходное выражение (7), т.к. в классической механике энергия определяется только средней скоростью ускоренного движения.
Причём эмпирическое «открытие» единства массы, энергии и скорости фотона свидетельствует о том, что формула Эйнштейна характеризует энергию только одного фотона. Но тогда энергия массы электрона, распадающегося на два фотона и, следовательно, по логике некоторых современных исследователей, равная энергии двух фотонов, должна характеризоваться удвоенной формулой Эйнштейна:
E = 2 * m * с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Но это противоречит пусть не истине, но даже выдумкам самих релятивистов.
Во-вторых, в главе (2) будет подробно показано, что искусственное умножение обеих частей уравнения на одинаковый множитель противоречит закону сохранения истины. Здесь же мы просто коротко проиллюстрируем справедливость этого закона на примере умножения уравнения (3) на (с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Из выражения (3) при (V = 0) следует, что (m = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Это, как считают релятивисты, означает, что масса без движения имеет величину массы покоя. И хотя в соответствии с законом сохранения материи количество вещества в замкнутой системе не зависит от скорости системы, что уже свидетельствует об ошибочности СТО, в самом по себе равенстве (m = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) никакого криминала против природы пока нет. Это всего лишь означает, что есть только одна масса, не зависящая от скорости, что только подтверждает закон сохранения материи.
Но после умножения выражения (3) на (с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) авторы получили выражение (8), из которого при (V = 0) следует, что (m * c) * с = (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* c) * с). Без сокращения на (с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это означает, что импульс, а, значит и полная релятивистская энергия массы покоя равны полному импульсу и полной релятивистской энергии движущейся массы. Но у массы покоя в принципе не может быть импульса и энергии поступательного перемещения ни в классической механике, ни в релятивистской механике по определению! На то она и масса покоя! Ё!
Кроме того, из равенства (m* c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) так же следует и другой парадоксальный для релятивистской механики и для математики вывод: Поскольку в правой части преобразованного выражения (3) и (8) величины (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (с) постоянные и конечные, то релятивистская энергия тел не равна бесконечности, как следует из СТО при бесконечном росте массы, приближающейся к скорости света, а масса не зависит от скорости движения.
Следовательно, умножение обоих частей физического выражения на один и тот же множитель нарушает закон сохранения даже ложной релятивисткой истины. А в совокупности всё это означает, что мы «немедленно», как говорят авторы, показали, что не соответствуют истине и сам релятивизм, т.е. теория Эйнштейна СТО, что подтверждается и следующим третьим пунктом:
В-третьих. В подтверждение к первым двум пунктам осталось добавить, что при дифференцировании выражения (8) получается не выражение (10), а неопределённость вида (0 = 0). Действительно, как бы мы не преобразовывали левую часть выражения (3) после умножения его на (с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в соответствии с формулой (Δf -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (f + Δf) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Δf -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≈ 2 * f * Δf), неизменность правой части равной (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), свидетельствует о том, что постоянна и его левая часть.
Однако постоянные величины не могут изменяться ни в каком даже в сколь угодно малом интервале времени, как не могут по-разному изменяться и обе части одного и того же равенства. Тогда при дифференцировании постоянных левой и правой части выражения (8), оно «немедленно», как говорят авторы, превращается в неопределённость (0 = 0).
Отсюда следует, что из выражения (8) ни при каких обстоятельствах нельзя получить выражение (9) и далее выражение (10), хоть «медленно», хоть «немедленно», что ещё раз показывает, что ни приведённый авторами вывод, ни формула Эйнштейна, ни его теория СТО неверны ни физически, ни математически. Ну, не может скорость принимать какие-либо значения, в том числе и значение скорости света без ускорения, просто физически не может, т.к. именно ускорение, а ни что иное придаёт скорости какое-либо новое текущее значение по определению.
Иначе следует считать скорость субстанцией, возникающей сразу мгновенно и ниоткуда, что превращает движение материи в цепочку её непрерывных материализаций в каждой новой точке пространства после её дематериализации в предыдущей точке пространства.
Но в том то всё и дело, что скорость, в том числе и скорость света, т.е. движение, вследствие наличия отрицательной обратной связи процесса преобразования напряжение-движение рождается не мгновенно, а за определённое время, которое и определяет ускорение движения. (Кто-нибудь, когда-нибудь видел, чтобы напряжение-деформация распространялась по телу (по материи) мгновенно?)
Об этом же свидетельствует и распад электрона в ускорителях, т.к. он происходит только при наличии огромного напряжения взаимодействия электрона с бомбардирующими его частицами, которое так же не может распространиться по всему телу электрона мгновенно.
Именно конечное время процесса преобразования напряжение-движение и воспринимается нами, как инерция. Длительность какого-либо процесса это и есть время, а время это и есть свидетельство совершающегося в каждый текущий момент времени процесса преобразования напряжение-движение.
Нет времени, нет процесса – нет и инерции. Поэтому даже для фотона, имеющего конечную скорость света, выражение для энергии с учётом явления инерции и невозможности возникновения любой скорости мгновенно (без ускорения) должно выглядеть следующим образом:
ΔЕк = m * c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Но дело даже не в этом.
Количественный нематериальный математический расчёт энергии физического процесса не может быть эквивалентен материальной сущности – массе. Масса-материя не рассчитывается, а существует независимо от нашего сознания и от наших расчётов. Энергии нет ни у массы, ни у её движения, ни у силы. Энергия – это наша субъективная количественная оценка физического процесса или свойства материи – преобразования напряжения в движение и наоборот.
Поэтому материальная масса не может превратиться в нематериальную энергию, т.е. в простой математический расчёт процесса преобразования напряжение-движение, каковым и является энергия, и наоборот, т.к. это противоречит закону сохранения материи и здравому смыслу.
Таким образом, приведённый в «Физике для углублённого изучения» вывод это не что иное, как тавтология и бессовестная с научной точки зрения подгонка под существующий не в природе, а только в голове у релятивистов надуманный ответ. Вот вам и «Физика для углублённого изучения». Вот вам и СТО – «вершина» человеческой мысли! И подобных ляпов в СТО больше, чем достаточно. Она вся собственно построена на сплошных недоразумениях.
Можно в чём-то заблуждаться, можно допустить множество ошибок. От этого, в конце концов, никто и никогда не застрахован, даже великие. Со времени создания СТО прошло сто лет, за которые можно исправить множество ошибок, если не все. Однако на протяжении всех этих ста лет великую чушь нам преподносят, как великое достижение человеческой мысли.
Это есть не что иное, как научное преступление или заговор против человечества, что собственно одно и то же. И это не оскорбление и не цинизм (ирония, сарказм и т.д.), как видите, мы не голословны.
Приведём ещё одно убедительное свидетельство против формулы Эйнштейна на примере модели фотона профессора, д.т. н. Канарёва Ф. М. Будучи против СТО в принципе, профессор Канарёв, тем не менее, всё-таки вольно или невольно поддержал в своей работе формулу Эйнштейна.
В «Монографии микромира», 2015 г., http://www.micro-world.su/ Филлип Михайлович Канарёв, человек с исключительно правильной физической и человеческой логикой предложил кольцевую модель фотона, которая, по его мнению, решает проблему с отсутствием множителя (½) в формуле Эйнштейна. Он пишет: «В соответствии с законами классической физики, а точнее, классической механики, энергия E -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mC -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
равна кинетической энергии кольца, которое движется прямолинейно и равномерно…».
Полная кинетическая энергия колеса (бесконечно тонкого кольца) в классической физике действительно равна сумме кинетической энергии его поступательного и вращательного движения. Вот классический вывод этого широко распространённого физического заблуждения:
E = 0, 5 * m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+0, 5 * I * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
E = 0, 5 * m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+0, 5 * m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
E = 0, 5 * m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+0, 5 * m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Однако энергия при этом удвоится только в одном случае, если и вращение, и поступательное движение сообщаются колесу в самостоятельных независимых взаимодействиях. Это равносильно тому, что массу колеса разгоняют дважды или одновременно разгоняют две таких массы: одну во вращательном, а другую в поступательном движении.
Если же колесо сначала раскрутить, а затем в пределах этой же энергии оно должно самостоятельно приобрести поступательное движение в процессе качения или наоборот, сначала разогнать колесо поступательно, а затем пустить его катиться, то его общая энергия останется неизменной. При этом в зависимости от того, какое движение сообщается телу первым, полная энергия будет равна либо (E = 0, 5 * I * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), либо (E = 0, 5 * m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е. множитель (0,5) сохранится в любом случае. Однако скорость уменьшится в корень из двух раз, т.е. в 1,41 раза, а дважды ускоряемая масса станет эквивалентна двойной массе.
Из этого следует, что для того, чтобы разогнать колесо-фотон до поступательной и вращательной линейной скорости, равной скорости света, за счёт одного из этих движений, в любом из них колесу-фотону необходимо сообщить исходную скорость в 1,41 раза большую скорости света. Или же необходимо разгонять оба движения по отдельности до скорости света каждое.
В противном случае энергия удвоится только символически, т.е. только по внешнему виду формулы для энергии. Однако при этом скорость (V) в конечном удвоенном результате будет совсем другая по сравнению с со скоростью (С) в формулах энергии для исходных движений:
E = 0, 5 * m * C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+0, 5 * m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0, 5 * m * C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+0, 5 * m * C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Но таким способом формулу можно не только удвоить, но и удесятерить и т.д.:
E = 0, 5 * m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 000 000 * m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
…
Однако без приведения этих формул к общему знаменателю их общий внешний вид не несёт никакой конкретной информации об их соотношении между собой. Поэтому такое обоснование формулы Эйнштейна это есть не что иное, как лукавство от науки. Очень жаль, что очень умный человек Ф. М. Канарёв на это купился.
Но дело даже не в скорости света и не в величине множителя в формуле для кинетической энергии. Об энергии можно говорить только в процессе взаимодействия материи. После взаимодействия наступает движение по инерции, к которому понятие энергия неприменимо, с какими бы скоростями материя при этом ни двигалась.
Энергия-работа это мера взаимодействия. Абсолютным показателем работы является ускорение и напряжение. Косвенным признаком ускорения является приращение скорости (∆V). А скорость тела это всего лишь аргумент в историческом расчёте меры-количества предыдущего взаимодействия.
Естественно, что ни виртуальную меру (не путать с вещественным эталоном), ни прошедшую историю (не путать с её вещественными записями на каком-либо носителе) нельзя носить с собой, их просто нет, это виртуальные знания. Работу нельзя ни иметь, ни сообщать, ни носить с собой. Извините за тавтологию, но работу можно только работать. Работа это действие, процесс, а энергия это мера этого процесса.
Строго говоря, в равномерном вращательном движении процесс преобразования напряжение-движение, характеризующийся работой-энергией, конечно же, не заканчивается, т.к. в нём непрерывно осуществляются внутренние взаимодействия по преобразованию движения по направлению (см. главу 3). Однако классическая динамика вращательного движения эти взаимодействия не учитывает. Поэтому по классическим меркам, которые, безусловно, имел в виду Канарёв, мера взаимодействия энергия к колесу-фотону, после его разгона до равномерного вращения и равномерного прямолинейного движения, даже по отдельности, неприменима.
В нашей версии применение к равномерному вращательному движению меры взаимодействия энергии, конечно же правомерно. Однако эта энергия, безусловно меньше той, которая рассчитывается при сообщении телу первоначального прямолинейного движения, исходного для будущего вращения, т.к. часть первоначальной энергии разгона аккумулируется во внутреннем напряжении. Поэтому линейная скорость вращения всегда меньше скорости исходного прямолинейного движения. Следовательно, если скорость света конечная, то никакое тело, ни при каких условиях не может вращаться со скоростью света, т.к. для этого исходное движение должно иметь скорость большую скорости света, что по классическим меркам не возможно!
Таким образом, модель фотона-колеса не только не разрешает ситуацию со знаменитой формулой энергии массы якобы Эйнштейна, а наоборот только усугубляет её противоречия.
Поскольку энергия после разгона колеса до равномерного поступательного и вращательного движения остаётся, образно говоря только на бумаге, на которой производился её расчёт, то для колеса-фотона остаётся только энергетический расчёт внутреннего преобразования движения по направлению. Однако при этом множитель (0,5) не только не удваивается, а наоборот значительно уменьшается. Как говорится, комментарии излишни.
И раз уж мы всё равно отвлеклись от темы настоящей главы, то доведём начатую критику СТО до логического конца. Путенихин П. В. в статье «Три ошибки анти-СТО» пишет: «Многие из желающих опровергнуть СТО не стремятся изучить её. Математика СТО принципиально неопровержима(Выделение наше, авт.). Последняя возможность – это попытаться показать несоответствие математической теории СТО реальному физическому миру. И в этих попытках необходимо опираться на результаты опытов в стиле Маринова».
Но утверждать, что в природе могут якобы отдельно существовать правильная математика и правильная физика – это значит не понимать, ни того, что такое математика, ни того, что такое физика вообще. Математика это не природное явление. Это наше субъективное отражение физики природы. Поэтому математических теорий в природе вообще не существует, есть только физические теории и их математические модели.
И если мы пока чего-то не понимаем в природе, то теоретически мы, конечно же, можем описать это непонятное явление природы правильными математическими формулами, но только случайно. Однако вероятность этой случайности не больше чем вероятность напечатания романа Л. Толстого «Война и мир» обезьяной, которую научили только нажимать на клавиши печатной машинки.
Но люди не обезьяны. Люди умеют не только нажимать на клавиши, они умеют ещё наблюдать и анализировать реальные явления природы, хотя бы по их внешним признакам, даже и не зная пока их истинного физического смысла. Поэтому правильные математические формулы в физике иногда, даже без четкого понимания людьми физики явлений природы появляются с вероятностью намного выше обезьяны.
Так, например, случилось и с преобразованиями Лоренца, которые практически правильно описывают оптические явления, проявляющиеся на больших расстояниях с учётом конечности скорости света. Однако «практически правильно» это не значит абсолютно правильно. Математика это не самостоятельная наука, это язык физики, т.е. лингвистический перевод явлений природы на человеческий язык. Но у каждого языка есть не только прямой смысл дословного перевода, но и скрытый смысл переведённых дословно слов фраз.
Наблюдая за внешними проявлениями оптических явлений, люди правильно перевели их для себя дословно, как математические фразы в виде формул преобразований Лоренца. Но скрытый смысл этих фраз люди так и не поняли в виду отсутствия опыта перевода таких новых для людей фраз и сложности экспериментального приобретения такого опыта в то время. То есть люди так и не смогли убедиться в ложности принципа инвариантности скорости света на опыте. Поэтому в конечном итоге преобразования Лоренца в СТО оказались неправильным смысловым переводом языка природы. А неправильный перевод языка природы на человеческий язык физики математику – это неправильная математика.
В дополнение к сказанному, не следует забывать, что математика – это не только формулы. Это ещё и правильная и грамотная постановка задачи и правильно сформулированные исходные данные (условия), которые и придают правильный смысл дословному переводу. Ведь у математики нет собственного смысла. Её дело правильно отразить смысл природы. И это убедительно показано в работе Соколова Г. и Соколова В. «Специальная теория относительности может быть опровергнута экспериментально». Так что напрасно Путенихин говорит о неопровержимости математики СТО.
Ну, а что касается формулы Эйнштейна, то это не только неправильный смысловой перевод природы на математический язык физики, это ещё и неправильный дословный перевод, т.е. кроме всего прочего это ещё и прямое математическое опровержение СТО. Ведь вряд ли Путенихин П. В. или кто-либо другой вообще, сможет отрицать, что строго математический вывод энергии соответствует её выводу в классической механике и что его невозможно представить в виде выражения (7), приведённого выше вывода авторов «Физики для углублённого изучения». Называя вещи своими именами, – это вообще не математика, это подгонка под нужный кому-то, но не физике ответ.
Сам А. Эйнштейн критично высказался о результатах своих исследований. Отвечая почитателям своего таланта, он писал на склоне лет: «Им кажется, что я в тихом удовлетворении взираю на итоги моей жизни. Но вблизи все выглядит совсем иначе.Там нет ни одного понятия, относительно которого я был бы уверен, что оно останется незыблемым, и я не убежден, нахожусь ли вообще на правильном пути» (Ф. Гернек Альберт Эйнштейн Жизнь во имя истины, гуманизма и мира М: «Прогресс» 1966, с 16).
Французский ученый Л. Бриллюэн отметил, что «…Общая Теория Относительности – блестящий пример великолепной математической теории, построенной на песке и ведущей ко все большему нагромождению математики в космологии (типичный пример научной фантастики)».
Российский ученый В. Рыдник в книге «Увидеть невидимое» отмечает, что представление об элементарных частицах составляют путем синтеза информации упругого и неупругого рассеяний при экспериментах на ускорителях элементарных частиц. Сложность этой задачи, по его мнению, сравнима с ситуацией, описанной в притче о слепцах: «Один потрогал хобот слона и сказал, что слон – это что – то мягкое и гибкое, другой дотронулся до ноги и заявил, что слон похож на колонну, третий ощупал хвост и решил, что слон – это нечто маленькое, и т. д.». Именно такие «научные» результаты сейчас получают учёные на Европейском ускорителе в Церне.
Крупнейший физик XX столетия П. Дирак сказал: «Мне кажется весьма вероятным, что когда-нибудь в будущем появится улучшенная квантовая механика, в которой будет содержаться возврат к причинности и которая оправдает точку зрения Эйнштейна. Но такой возврат может стать возможным лишь ценой отказа от какой-нибудь другой фундаментальной идеи, которую сейчас мы безоговорочно принимаем. Если мы собираемся возродить причинность, то нам придется заплатить за это, и сейчас мы можем лишь гадать, какая идея должна быть принесена в жертву».
Беспричинность базируется на принципе неопределенности, который был введен Гейзенбергом. Согласно этому принципу, невозможно с заданной точностью определить одновременно координату и скорость частицы. Значение этого принципа кратко и ёмко определил американский физик Дж. Б. Мэрион: «Если когда-нибудь будет доказано, что принцип неопределенности неверен, то мы должны будем ожидать полной перестройки физической теории».
«Вне всяких сомнений, – считает итальянский физик Тулио Редже, – квантовая механика будет, в конце концов, преодолена, и, возможно, окажется, что сомнения Эйнштейна были обоснованы. В настоящее же время, похоже, нет ни физиков, которые видели бы дальше собственного носа, ни конкретных предложений, как преодолеть рубежи квантовой механики, ни экспериментальных данных, указывающих на такую возможность».
Но вернёмся ближе к теме настоящей главы.
***
Предлагаемый принцип механизма явления инерции и перераспределения сил и соответственно энергии взаимодействия с учётом среды нетрудно смоделировать и проверить на опыте в лабораторных условиях (см. Рис. 1.2.0—1). Вертикальные линии на концах обоих поршней на рисунке – это паруса, слева большее тело (б), справа соответственно меньшее тело (м). Соотношение масс тел и соответственно их парусов мы сохранили, как и в предыдущем описании (2:1).
Рис. 1.2.0—1
За счёт парусов, упирающихся в мировую среду, расстояния (б) и (м) будут несколько меньше их законных значений в соответствии с законом сохранения импульса. Причём это больше отразится на расстоянии (б), чем на (м). Поэтому вряд ли у кого вызовет сомнение, что вся система, изображённая на рисунке (1.2.0—1) переместится в сторону меньшего тела, т.е. вправо пор рисунку.
Соединив тела после взаимодействия механической связью, мы получим однонаправленное движение всей системы. Правда взаимодействие соединения должно быть по возможности менее интенсивное, т.е. неупругое. Иначе при упругих взаимодействиях мы получим лишь колебания всей системы относительно её неподвижного центра масс.
Этот эффект уже подтверждён опытами современных исследователей С. Д. Иванова и Г. Н. Чернышева, о чем сообщается в их статье «ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОДТВЕРЖДЕНИИ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ПРОТОТИПА РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ ВЫБРОСА ВЕЩЕСТВА» (см. журнал «Проблемы машиностроения и автоматизации», №3/2004, http://v1100.net/stat/prototype/prototype.shtml). Мы же только попытались найти реалистичное объяснение полученному эффекту на основе предложенного механизма явления инерции с учётом среды.
Выше мы показали, что этот эффект обеспечивается также и за счёт одной только врождённой инерции. В предложенном опыте его проверить невозможно. Однако все знают его опытное подтверждение в боксе. Чем резче удар боксёра, тем большая сила прикладывается к груше. Правда с лёгкой грушей легче и удар. Однако он так же тем тяжелее, чем резче боксёр. А к малому телу взаимодействия, как мы выяснили, взаимодействие прикладывается резче, чем к большому.
Таким образом, «безопорное» движение – это неизбежное следствие всех несимметричных взаимодействий. Оно является одним из самых распространённых явлений природы и одним из самых распространенных видов механического движения.
***
Из приведенного механизма перераспределения энергии взаимодействия следует, что кроме энергии взаимодействия, сила для физических тел в значительной степени определяется количеством активно контактирующих, т.е. работающих элементов материи физических тел и материальной среды. Образно говоря, сила взаимодействия зависит от количества элементов, образующих «ветер» и «парус» взаимодействия.
Естественно, что полная масса взаимодействующих тел всегда больше массы их активно работающих элементов, т.к. не все элементарные массы активно участвуют во взаимодействии. Из этого следует, что тела с одинаковым количеством полного вещества, но с разным количеством работающих элементов при общей силе взаимодействия будут ускоряться по-разному, т.е. инертная масса без соответствующего коэффициента не является мерой полного количества вещества взаимодействующих тел!
Количество работающих элементов только пропорционально полной массе физического тела, из которого они выделяются. Однако эта пропорциональность не является строго фиксированной. Коэффициент пропорциональности может зависеть от физического состояния, от структуры, от химического состава и от величины физических тел, а также от типа взаимодействия. Все эти факторы могут влиять на количество свободных элементов материи физического тела, непосредственно определяющих силовые характеристики взаимодействия и соответственно на приращение движения взаимодействующих тел.
В соответствии с законом сохранения импульса меньшее тело получает большее ускорение и соответственно большую энергию. Это объясняется не только врождённым свойством инерции, которая строго пропорционально количеству вещества в массе, но меньшим сопротивлением мировой материальной среды со стороны меньшего тела, т.к. в нём образуется меньшее количество свободных элементов, оказывающих сопротивление движению тела в условиях мировой материальной среды.
Большее количество свободных элементов в большем теле не только обеспечивает ему большее инерционное сопротивление, но и приводит к преимущественному пере отражению свободных элементов в сторону меньшего тела. В результате меньшее тело в соответствии с приведённым выше механизмом явления инерции должно испытывать большую движущую силу. Но это означает, что большая сила будет действовать не только на меньшее тело, но и на тело с меньшим количеством работающих элементов независимо от общего количества его вещества!
Таким образом, при разном коэффициенте пропорциональности количества свободных элементов и общего количества вещества взаимодействующих тел одинаковое ускорение могут получить и разные полные массы и наоборот. При этом одинаковые по количеству вещества, но имеющие разную внутреннюю структуру, химический состав и соответственно разные внутренние связи материальные тела могут получать разные ускорения при взаимодействии между собой.
Из этого следует, что во всех типах взаимодействий масса взаимодействующих тел, определяемая по ускорению, не соответствует полному количеству их вещества. Следовательно, ни гравитационная масса, ни инертная масса не отражает истинное количество её вещества. Одним из примеров, подтверждающих этот факт, является численное несоответствие инертной и гравитационной массы одного и того же тела, хотя надо полагать, что полное списочное количество вещества в одном и том же теле не может изменяться в зависимости от вида его взаимодействия.
Считается, что гравитационная и инертная массы строго пропорциональны. Как известно, гравитационная масса приводится в соответствие с полной инертной массой только через коэффициент пропорциональности, который входит в состав фундаментальной физической величины – гравитационной постоянной. Присутствие в законе всемирного тяготения коэффициента пропорциональности, который непосредственно входит в состав гравитационной постоянной может быть вызвано двумя причинами:
Во-первых, количество активных работающих элементов тяготеющих тел еще в большей степени не соответствует полному количеству их вещества, чем в контактных взаимодействиях. Возможно, из-за малого паруса сила тяготения осуществляется на уровне близком к врождённым силам инерции.
Во-вторых, при выводе закона всемирного тяготения за эталон массы был принят эталон инертной массы, которая не соответствует инертности гравитационного взаимодействия. Если бы за эталон массы была принята гравитационная масса, понадобился бы коэффициент пропорциональности уже для инертной массы.
Причём этот коэффициент пропорциональности входил бы в состав уже не гравитационной постоянной, а инертной постоянной, которая была бы значительно больше единицы. А если бы за эталон массы было бы принято полное количество вещества эталонного физического тела, то инертная и гравитационная массы имели бы свои индивидуальные коэффициенты пропорциональности, которые входили бы состав их индивидуальных постоянных.
Таким образом, гравитационная постоянная, кроме всего прочего содержит в своём составе, в том числе и коэффициент пропорциональности между гравитационной и инертной работающей массой. Вследствие относительно малого количества свободных массовых элементов, выделяющихся при гравитационных взаимодействиях, гравитационная инертная масса более близка к истинному количеству её вещества, а её инертность близка к врождённой инертности материи.
В связи с малым количеством свободных элементов, образующих парус взаимодействия, коэффициент пропорциональности между свободными элементами тяготеющих тел и полным количеством их вещества должен иметь очень малую величину по сравнению с контактными взаимодействиями, что и подтверждает величина гравитационной постоянной, которая в системе СИ равна (6,673 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (кг * с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)]).
Следовательно, при одинаковой силе взаимодействия одинаковые массы при гравитационном взаимодействии должны ускоряться значительно быстрее, чем аналогичные массы в контактных взаимодействиях.
Не исключено, что ключ к решению проблемы«черной материи», т.е. дефицита видимой массы во вселенной также следует искать в несоответствии истинного количества вещества материальных объектов их видимой инертности, обеспечиваемой врождённой инертностью совместно с сопротивлением среды.
В зависимости от плотности эфира в разных уголках вселенной коэффициент гравитационного взаимодействия может меняться, что наблюдается в виде несоответствия движения видимой материи законам Кеплера и объясняется тёмной, т.е. невидимой материей. В реальной действительности эффект дополнительной невидимой материи может возникать за счёт большего сопротивления более плотной материальной среды парусам взаимодействия, которые в более плотной среде могут иметь и большие размеры.
Не исключено так же, что в предложенном механизме явления инерции и взаимодействия следует искать ключ и к объяснению дефекта массы. Мы не можем пока знать детали механизма выделения свободных работающих элементов при взаимодействии. Но силы связи в ядре атома намного больше сил связи атомов в молекулах. Поэтому ядра атомов могут выделять значительно меньше свободных массовых элементов, чем связки атомов в молекулах и связки самих молекул. А это влияет на видимую массу.
Во всяком случае, абсолютный коэффициент взаимодействия ядер атомов, может значительно отличаться от абсолютного коэффициента взаимодействия вещества и свободных нуклонов. Да, и физическое состояние самих нуклонов после насильственного расщепления атомов тоже исключать нельзя.
Приведённый механизм взаимодействия может разрешить и некоторые нерешенные сегодня фундаментальные проблемы современной электродинамики, связанные со вкладом механической и электрической массы в инертность заряженных частиц. Нет ни механической, ни электромагнитной массы. Есть масса, как количество вещества физических тел и элементарных частиц, в том числе и заряженных. И есть инерция, вызываемая количеством работающих элементарных масс физических тел или элементарных частиц.
Электромагнитные явления – это те же самые взаимодействия материальных объектов на уровне элементарных носителей вещества, подобные гравитационному или инертному взаимодействию. Именно элементарные носители вещества и образуют любые поля любых взаимодействий, в том числе и электрических взаимодействий. Поэтому электромагнитная масса отличается от механической или инертной массы только коэффициентом пропорциональности, определяющим соотношение полного количества вещества заряженных частиц и количеством работающих массовых элементов в электрических взаимодействиях.
В классической физике приводится наглядный смысл гравитационной постоянной. Так, например, С. Э. Хайкин в Общем курсе физики Т1, Механика, издание второе, дополненное и переработанное, государственное издательство технико-теоретической литературы ОГИЗ, Москва, Ленинград 1947 г. на стр. 268 пишет:

На наш взгляд, наглядный «смысл» гравитационной постоянной, приведенный Хайкиным не соответствует ее физическому смыслу. Ничего наглядного, а, значит, и понятного в этом «наглядном смысле», а точнее в наглядной бессмыслице нет.
Принцип эквивалентности масс или сил гравитации и инерции это эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Приведём один из вариантов его современного изложения:
«Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное достаточно малое тело – гравитационная или силаинерции».
Однако сам А. Эйнштейн говорил только о пропорциональности масс: «…пропорциональность между инертной и тяжелой массой соблюдается без исключения для всех тел с достигнутой до настоящего времени точностью, так что впредь до доказательства обратного мы должны предполагать универсальность этой пропорциональности…».
Но, как это ни странно, в современной физике под принципом эквивалентности масс преимущественно понимается не пропорциональность, а именно равенство масс дословно. Это мнение основано на том, что при помощи различных систем физических величин и систем их измерения гравитационная постоянная может быть численно сведена к единице. Однако даже сама по себе необходимость совершения каких-либо действий для того чтобы свести огромную численную разницу между этими массами, причём в одной и той же системе физических величин к единице, неопровержимо свидетельствует об отсутствии их численного равенства.
Добиться такого равенства можно только устранив из системы измерения физических величин само понятие массы и соответственно её размерность. Но тогда не будет и самого принципа эквивалентности массы. Именно по такому ложному пути идут сторонники системы измерения физических величин LT. О правомерности или скорее, о неправомерности упразднения гравитационной постоянной мы подробно поговорим в главе (2.). Однако есть более разумный и естественный путь к пониманию принципа эквивалентности и без упразднения гравитационной постоянной.
Логично предположить, что если одно и то же тело по-разному притягивается или ускоряется инертно, то постоянное и неизменное количество его вещества просто по-разному участвует в этих типах взаимодействий. Поскольку тело одно, то равенство гравитационной и инертной масс, может заключаться только в равенстве их общего количества вещества. Однако Хайкин вместо того, чтобы показать вполне естественное и принципиальное равенство общего количества вещества одного и того же тела и разное участие этого вещества в разных типах взаимодействий, выдаёт за физический смысл гравитационной постоянной вопиющее противоречие?!
Единичное соотношение произведения масс и квадрата расстояния между ними, на которое ссылается Хайкин, справедливо не только для единичных масс и единичного расстояния между ними, а для любых масс, произведение которых численно равно квадрату не обязательно единичного расстояния между ними. Например, «наглядный смысл», приведённый Хайкиным сохранится и для масс 5 кг и 20 кг при расстоянии между ними 10 м и т. д.
А вот с учётом размерности силы и гравитационной постоянной равенство, приведённое Хайкиным, вообще не имеет физического смысла. Даже если отношение произведения масс к квадрату расстояния между ними равно единице, то сами массы и расстояние между ними физически никуда не исчезают. Поэтому их нельзя опускать, как это сделал Хайкин.
С физической точки зрения закон тяготения для любых масс можно представить в следующем виде:
F = γ * k,
где
k = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Коэффициент (k) может принимать любые численные значения, в том числе и единичное значение, причём, как показано выше, не только для единичных масс и единичного расстояния между ними. Однако физический смысл гравитационной постоянной (γ) не становится от этого ни более наглядным, ни более понятным. Наоборот, акцентируя внимание на единичном значении коэффициента (k), Хайкин только уводит физику в сторону от истинного физического смысла гравитационной постоянной.
Физически сила не равна гравитационной постоянной, ни при каких значениях (k) и ни при каких значениях масс и расстояниях между ними, даже если произведение масс численно равно квадрату расстояния между ними, т.к. сила и гравитационная постоянная имеют разную размерность и соответственно разный физический смысл. То есть, даже если численное значение (F) равно численному значению (γ), то физически сила не равна гравитационной постоянной:
F = γ, так как
[кг * м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] ≠ [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (кг * с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)]
Таким образом, физический смысл гравитационной постоянной никак не связан с наглядной бессмыслицей, представленной Хайкиным. Гравитационная постоянная вообще не может быть исключительно одним только коэффициентом пропорциональности между массами, т.к. она имеет вполне определённую размерность, а это уже физическая величина. Она не перестанет быть физической величиной даже если в ей составе есть, в том числе и какой-то безразмерный масштабный коэффициент пропорциональности. А физическая величина, кроме всего прочего имеет ещё и индивидуальный физический смысл.
Тем не менее, численное значение гравитационной постоянной определяется, в том числе и коэффициентом пропорциональности только не между массами одних и тех же тел, т.к. количество вещества одного и того же тела естественно не меняется в зависимости от типа взаимодействия. Как показано выше, меняется только количество работающих массовых элементов. В этом смысле гравитационная постоянная определяется коэффициентом пропорциональности между работающими массовыми элементами, приходящимися на единицу общего количества вещества физических тел в этих двух типах взаимодействия.
Количество работающих массовых элементов, выделяющихся при взаимодействии, определяется потенциально возможным количеством свободных массовых элементов в структурных образованиях физических тел и величиной силы взаимодействия, вызывающей их высвобождение. Поэтому естественно их количество зависит от многих факторов: от физического состояния, от структуры, от химического состава, от величины физических тел, а также от типа взаимодействия и плотности окружающей мировой среды.
Уже сегодня есть опытные данные, свидетельствующие о том, что сила тяготения зависит от химического состава и физического состояния взаимодействующих тел. В соответствии с предложенным механизмом явления инерции количество работающих массовых элементов в контактном взаимодействии в значительной степени должно быть обусловлено так же и размерами взаимодействующих тел.
В периферийных областях крупных взаимодействующих тел свободных массовых элементов выделяется значительно меньше, чем непосредственно в области взаимодействия. Поэтому их парус оказывает несколько меньшее влияние на их инертность, чем в меньших телах, что приближает большие тела к гравитационным взаимодействиям по этому принципу. Тогда, если за эталон массы принять инерционные свойства больших масс, то гравитационная постоянная возможно была бы несколько больше, т.е. ближе к единице, чем сегодня для малых масс.
Если согласиться с теорией Ацюковского В. А., то гравитация обусловлена избыточным давлением эфира мировой материальной среды с внешней стороны гравитирующих объектов. Это означает, что в гравитационном взаимодействии тела взаимодействуют не непосредственно между собой, а с мировой материальной средой, т.е. это значительно более слабое взаимодействие по сравнению с контактным взаимодействием непосредственно между физическими телами. Следовательно, в гравитационном взаимодействии выделяется меньшее количество свободных массовых элементов.
В. А. Ацюковский
Причём поскольку область наименьшего давления свободного эфира находится в центре тел, то наибольшая сила тяготения также должна наблюдаться в центре тел. Это подтверждается опытными данными по измерению гравитации в глубоких шахтах. Вопреки современным теориям, предполагающим уменьшение гравитации с увеличением глубины шахты за счёт гравитации, оставшихся наверху масс, с увеличением глубины шахты гравитация только увеличивается! По этой же причине сила тяготения действует на тела через их центры, т.к. в центре тел сосредотачивается большая часть работающих массовых элементов.
Наверное, есть какое-то предельное разряжение эфира между тяготеющими телами, а также внутри тяготеющих тел, обусловленное предельными параметрами термодиффузионного движения амеров эфира. Поэтому бесконечная концентрация вещества в какой-то ограниченной области пространства и бесконечный рост силы тяготения в этой области исключены, что в свою очередь исключает такие образования, как «черные дыры». По крайней мере сказки о них, видимо, несколько преувеличены. Они не стягивают все вещество в одной точке.
По поводу пропорциональности гравитационной и инертной масс С. Э. Хайкин в упомянутой выше работе пишет:

Пропорциональность гравитационной и инертной масс действительно не может быть случайностью, т.к. на наш взгляд, любые взаимодействия между материальными телами, в том числе и явление всемирного тяготения, определяются одними и теми же законами природы. Если учесть, что силы тяготения вызваны обычными контактными взаимодействиями тел с мировой материальной средой, то между законами динамики Ньютона и силами тяготения нет никакой принципиальной разницы.
Хайкин С. Э. говорит, что «в классической физике законы динамики никак не связаны с существованием сил тяготения». Однако вся небесная механика построена исключительно на законах динамики механического движения. Именно из третьего закона Ньютона непосредственно вытекает, что небесные объекты выступают в гравитационном взаимодействии как равноправные партнеры, которые могут отличаться только массой. Именно из этого и исходил Ньютон, работая над законом всемирного тяготения.
Это означает, что закон всемирного тяготения представляет собой только одну из форм записи второго закона Ньютона. Если закон всемирного тяготения выразить через ускорение свободного падения (а = k * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то для гравитационных взаимодействий мы получим тот самый второй закон Ньютона из классической динамики Ньютона (F = m * а), которая по ошибочному мнению Хайкина имеет самостоятельный физический смысл, никак не связанный с законом всемирного тяготения!
Сила из второго закона Ньютона это не просто абстрактная неуравновешенная сила, которая стала таковой в современной физике только по той простой причине, что в классической модели неуравновешенного движения ответное тело взаимодействия искусственно выносится за рамки неинерциальной системы ускоряемого тела и в дальнейшем для него не рассматривается. В реальной действительности ответное тело никуда не делось, т.к. именно его масса и определяет ускорение якобы неуравновешенного движения ускоряемого тела и реально уравновешивает взаимодействие в целом в соответствии с третьим законом Ньютона.
Присутствует в классической динамике, определяемой вторым законом Ньютона и расстояние между взаимодействующими телами. Это размер зоны упругой деформации вдоль линии взаимодействия между взаимодействующими телами. Правда в отличие от силы тяготения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния, сила упругости зависит от удлинения линейно, т.е. сила упругости пропорциональна первой степени удлинения. Эта зависимость была установлена экспериментально и носит имя: закон Гука:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – k * x,
где:
x – удлинение;
k – модуль продольной упругости или модуль Юнга.
Однако это соотношение справедливо для равномерно деформированного тела, в котором установившаяся статическая деформация равномерно распределена по его объёму для постоянной силы, вызывающей деформацию. При движении под действием постоянной силы с постоянным ускорением деформация и силы упругости распределяются неравномерно по длине тела. Если учесть, что в реальном взаимодействии сила в центре зоны деформации не постоянная, а изменяется пропорционально удлинению, то индивидуальная сила, приложенная к каждому массовому элементу в каждом поперечном сечении тела, оказывается пропорциональной квадрату удлинения. Покажем это графически на Рис. 1.2.1.
Разобьем два взаимодействующих тела, представляющие собой цилиндрические стержни с одинаковой для простоты массой и одинаковыми геометрическими размерами на равные линейные части по длине цилиндров. Пусть для простоты таких частей будет три в каждом теле. Тогда любая сила, действующая на такие тела, будет пропорциональна (кратна) трём.
Пусть, исходя из нашего разбиения, при разгоне тел к ним условно приложена внешняя постоянная по величине и направлению сила равная (3F). Во время разгона к каждому элементу взаимодействующих тел будут приложены силы, показанные на рисунке (1.2.1.). На рисунке показаны также силы, действующие между элементами.
Мы не можем количественно оперировать с нулевыми или бесконечно малыми силами и удлинениями. Поэтому за точку отсчёта условно примем удлинение (х = ±1) и силу (F = 1F). Эти параметры будут соответственно обозначать начало сжатия и конец расширения зоны деформации (см. Рис. 1.2.1). При этом численные значения удлинения и силы на этих стадиях могут быть сколь угодно малыми.
Целесообразность их малости для практических расчётов покажет опыт. Тогда эта величина может быть принята за единичное удлинение, а сила, вызывающая её – за единичную силу. Количество сечений рассчитывается как частное от деления максимальной силы на минимальную. При этом наибольшее удлинение также будет кратно этому соотношению
И ещё одно предварительное пояснение. Сила взаимодействия образуется в самом центре зоны деформации. Эту часть зоны деформации для простоты будем условно считать несоизмеримо малой по сравнению с деформацией, распространяющейся по длине тел. Тогда за удлинение, участвующее в расчётах силы, действующей на внешних концах и в центре зоны деформации тел, будем принимать только удлинение самих тел.
Но как бы ни была мала центральная зона деформации, она также подчиняется закону Гука. А поскольку она образуется из того же материала, из которого состоят и сами тела, то сила которая в ней образуется также меняется пропорционально удлинению. Таким образом, опуская это удлинение в общем удлинении тел, мы, тем не менее, будем учитывать вызываемое им изменение силы в центре взаимодействия.
Итак, смотрим рисунок:
Рис. 1.2.1
Как видно из рисунка в центре зоны деформации сила изменяется пропорционально удлинению в нашем случае в (х = 3) раз, а затем к краям зоны деформации ещё во столько же раз, т.е. всего в ((х = 3) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) раз. То есть сила инертного взаимодействия при движении тел с переменным ускорением под действием изменяющейся силы пропорциональна квадрату удлинения зоны деформации.
В современной физике считается, что силы упругости имеют электрическую природу. Но силы Кулона как раз и имеют квадратичную зависимость от расстояния. А вот почему квадратичная зависимость кулоновских сил от расстояния превращается в линейную зависимость сил упругости от расстояния, классическая физика не поясняет. Покажем, как это может быть согласовано.
Учитывая зависимость инертной силы двух взаимодействующих тел от квадрата их упругого удлинения, второй закон Ньютона можно привести к форме записи закона всемирного тяготения.
Fкв = k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2.1)
Тогда
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2.2)
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2. 3)
где:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: удлинение взаимодействующих тел.
k – инертная постоянная.
Теперь видно, что физический смысл гравитационной и инертной постоянной идентичен, разные только их величины. Однако физический смысл гравитационной и инертной постоянной определяется разным количеством работающих массовых элементов только частично.
Из приведённого выше механизма явления инерции или механизма взаимодействия физических тел следует, что работающие массовые элементы образуют объёмное поле распространения энергии взаимодействия. Естественно, что при этом только часть этой энергии сообщает взаимодействующим телам линейное поступательное движение в своих направлениях вдоль линии взаимодействия.
Другая часть рассеивается во всех остальных направлениях, не оказывая прямого влияния на линейное поступательное движение тел в основном направлении взаимодействия. Поэтому величина гравитационной постоянной определяется, в том числе и соотношением объёмно образующейся силы взаимодействия с линейным поступательным движение тел вдоль основного взаимодействия.
Об этом свидетельствует и размерность гравитационной постоянной ([м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)]), которая увязывает величину линейной силы взаимодействия с объёмным распространением энергии взаимодействия. Судя по размерности, которая не определяет, но отражает физический смысл любых физических величин, гравитационная постоянная определяет объёмное распространения энергии взаимодействия ([м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]) приходящееся на один ([кг]) работающего вещества.
При этом количественно величина гравитационной постоянной одновременно учитывает, как разное количество работающих элементов в гравитационном и инертном взаимодействиях, так и разное объёмное распространения энергии взаимодействия в этих взаимодействиях, что влияет на их разные линейные ускорения в основном направлении.
Таким образом, гравитационная постоянная, а также очевидно инертная постоянная и электромагнитная постоянная, т.е. коэффициент видов взаимодействия имеет сложный физический смысл. Это:
1. Коэффициент взаимодействия, увязывающий объёмный характер распространения сил взаимодействия с линейным ускорением, сообщаемым телам вдоль линии взаимодействия.
2. Коэффициент взаимодействия, отражающий разное количество работающих массовых элементов в одном и том же физическом теле или частице в зависимости от видов взаимодействия.
3. Коэффициент взаимодействия, содержащий в своём составе безразмерный коэффициент пропорциональности между абсолютными коэффициентами взаимодействия разных типов взаимодействий.
Таким образом, гравитационная постоянная, которая в силу названных выше причин не очень-то и постоянная, имеет, тем не менее, естественный природный физический смысл. Поэтому она не может быть произвольно упразднена в угоду неверных представлений о принципе эквивалентности, как численном равенстве видимых масс, проявляющихся в разных типах взаимодействия.
***
Некоторые современные авторы увидели в размерности гравитационной постоянной размерность плотности и построили на этом свою интерпретацию её физического смысла. Так Кузовков Виктор Степанович, кандидат технических наук, Подольск, Московская область в статье «ГРАВИТАЦИОННАЯ ПОСТОЯННАЯ (ФОРМУЛА, ЗНАЧЕНИЕ)» пишет:
В. С. Кузовков
«Есть такая наука – Теория подобия, а в ней есть раздел – анализ размерностей, в котором говорится, что формула исследуемой величины должна иметь вид размерности этой величины. Так, что гравитационная константа должна состоять только из плотности и времени:
G = 1 / (ρ * t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).»
Однако не всё так просто, потому что размерность физических величин не определяет, а только отражает их физический смысл. Но по одному только отражению смысл чего-либо установить не так уж и просто, хотя и возможно при наличии правильной физической модели взаимодействия.
Гравитационная постоянная, прежде всего, состоит не из «плотности и времени», как утверждает Кузовков, а из трёх инвариантов: материи, пространства и времени. Но в природе существует огромное количество физических явлений, которые обеспечиваются сочетанием этих трёх инвариантов. Поэтому без знания физической сущности конкретного природного явления не возможно достоверно определить, какую именно роль играет та или иная инварианта в физической величине того или иного явления, размерность которой присутствует в этой физической величине.
Даже знакомое всем и каждому сочетание размерностей, соответствующее плотности не несёт никаких конкретных сведений, к чему эта плотность относится и в связи, с чем она присутствует в гравитационной постоянной. Это может установить только физическая теория, определяющая физический механизм гравитационного взаимодействия. Без соответствующей теории все манипуляции с формулами, полученными на основании размерности физической величины, являются околонаучным занятием безо всякой гарантии объективности. Именно такими манипуляциями и занялся Кузовков. Он сделал волевое допущение далёкое не только от объективности, но в некоторой степени и от здравого смысла.
Кузовков пишет:
«Учитывая, что сама константа является вселенской характеристикой, то и плотность и время – тоже должны быть вселенскими. За плотность (ρ) мы взяли плотность гравитонного газа в пространстве, а за время (t) – время однократного полного выгорания осреднённой по массе и светимости звезды нашей Галактики».
Не зная физического смысла явления гравитационной постоянной и не имея соответствующей теории, автор естественно не объясняет, что такое «гравитонный газ», и какое отношение к гравитационной константе имеет время выгорания звезды, да ещё и в квадрате. Наверное, у автора есть другие работы, в которых он всё это убедительно теоретически обосновал. Но тогда в настоящей статье он мог бы хотя бы в двух словах для связки привести свою простую для него и потому очень небольшую по объёму формулировку «гравитонного газа». Ведь нельзя же объяснить смысл того, что никто достоверно ещё не знает, опираясь на не менее непонятные вещи.
Предположим, что гравитационный газ это хорошо известный всем из истории физики эфир, хотя бы по названию, и условно допустим, что его плотность во всей вселенной примерно одинаковая, хотя это не бесспорно. Но вот со временем выгорания намного сложнее. Время безо всяких выгораний чего-то почему-то является вселенским, во всяком случае, в динамике Ньютона, к которой и относится закон всемирного тяготения (Эйнштейна мы даже не рассматриваем). А вот привязка его к конкретному времени выгорания звёзд наоборот делает его не вселенским, а пусть и усреднённым, но конкретным частным временем конкретного частного процесса.
Современная наука не очень-то достоверно знает, какие процессы происходят в звёздах, но автор уже связал их горение с гравитацией. Может быть он и прав, просто нам ничего не объясняет, считая это очевидным, но очень уж трудно представить тесную взаимосвязь столь разных природных явлений, причём не по силовым и энергетическим характеристикам, что ещё можно было бы понять, а только по времени.
А не проще ли, даже не зная смысла гравитационной константы, вспомнить, что время в квадрате, стоящее в знаменателе, в физике всегда обозначало ускорение той величины, которая стоит в числителе? Причём в размерности гравитационной постоянной навскидку увидеть ускорение объёма даже намного проще, чем перевёрнутую плотность. В нашей версии физического смысла гравитационной постоянной мы используем ускорение объёма, как характеристику распространения энергии взаимодействия в виде работающих массовых элементов, выделившихся из взаимодействующих масс.
Причём объёмная утечка газа, осуществляющего взаимодействие в нашей версии, достаточно правдоподобно объясняет значительное влияние этого факта на линейное ускорение тел только вдоль одного направления, т.к. большая часть энергии давления газа выводится из взаимодействия по другим направлениям и рассеивается в пространстве. Это и есть одна из причин малой величины гравитационной постоянной, т.е. низкого КПД линейного результата работы объемного «двигателя».
Мы можем, конечно, ошибаться в предложенном нами механизме взаимодействия, т.е. явления инерции. Однако это хоть какая-то теория, хотя бы на уровне гипотезы. Плотность же Кузовкова вообще не привязана ни к какому механизму взаимодействия. Это просто манипуляция с размерностями гравитационной постоянной, в основе которой лежит чисто внешнее сходство части её размерности с плотностью.
К тому же после обособления плотности в размерности гравитационной постоянной определить физический смысл оставшихся после этого квадратных секунд очень сложно, их ведь после этого уже не к чему пристроить! Поэтому, наверное, и появилось время горения звезды, которое не очень-то хорошо увязывается не только с гравитацией, но также и с «квадратным горением». Но и это ещё не всё.
Когда размерность физической величины состоит из множества разных размерностей, то простой их комбинацией можно получить множество физических величин, в том числе и таких, которые к исходной физической величине не имеют никакого отношения. Причём последнее простой манипуляцией с размерностями установить принципиально не возможно, т.к. одинаковые физические величины имеют и одинаковые размерности, даже если они участвуют в разных физических процессах в разных концах вселенной.
В одном же процессе должны участвовать физические величины не из разных физических процессов, а только те, которые причастны к конкретному процессу. Это, кстати, одно из главных условий восстановления формул по размерности физических величин. Поскольку в законе всемирного тяготения размерность массы конкретных физических тел и гравитационной константы сокращается, то это должна быть одна и та же масса, участвующая в одном и том же конкретном взаимодействии.
В нашей версии условие идентичности масс выполняется, т.к. мы исходили не из восстановления формулы гравитационной постоянной по её размерности, а из пусть предполагаемого, но единого механизма взаимодействия. Наше ускорение объёма это ускорение работающих элементов, выделяющихся из взаимодействующих тел на каждый килограмм их «списочного» количества вещества.
А вот масса в плотности Кузовкова это не конкретное количество вещества, участвующего во взаимодействии конкретных взаимодействующих тел, а масса, нормированная к отвлечённому кубическому метру нормальной вселенской среды. Естественно, что такая масса не может быть сокращена на «живое» вещество, участвующее во взаимодействии, хотя размерность их одинаковая. Поэтому сила тяготения с гравитационной постоянной Кузовкова не может измеряться в ньютонах. Но по размерности проверяют правильность выводов всех формул. Следовательно, сила тяготения, которая с гравитационной константой Кузовкова не может быть измерена в ньютонах, не имеет физического смысла.
Плотность эфира, конечно же, так или иначе, связана с градиентом давления эфира, который, по всей видимости, определяет явление тяготения. Однако это как минимум должна быть плотность того процесса, в котором этот эфир участвует, но никак не нормированная плотность всей вселенной. Конечно, если бы плотность эфира была не такая, как ныне существующая, то гравитационная постоянная была другая.
Но другими были бы и все известные константы, т.к. параметры эфира определяют физический смысл всех законов вселенной, а не только явления тяготения. Поэтому, если Кузовков увидел в размерности гравитационной постоянной, комбинацию размерностей в виде плотности чего-то, то это ещё не повод для восторга, который Кузовков выразил следующими словами:
«Сравнение формулы гравитационной постоянной с формулой константы Кулона (K = 1 / 4πε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ε) подсказывает нам, что мы на правильном пути, т.к. теперь закон гравитации Ньютона и закон Кулона стали абсолютно идентичны: (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 /4πρt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * M * m / R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 /4πε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ε) * Q * q / R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и появился настоящий универсальный силовой закон.
Красота, да и только! Большинству физиков это должно понравиться».
Внешнее сходство закона Ньютона и Кулона это не удивительно, т.к. в природе всё, по всей видимости, взаимосвязано через процессы, протекающие в мировой материальной среде – эфире. Но для того чтобы эту взаимосвязь установить необходимо как минимум сначала найти отличия эфира от «гравитонного газа» и от «электромагнитного газа». И эти отличия вряд ли связаны с нормированной плотностью мировой среды и временем выгорания какой-то отвлечённой средней звезды.
В свободной публикации есть ещё много теорий по предполагаемому физическому смыслу гравитационной постоянной, но мы не будем их здесь приводить, т.к. практически все они вытекают не из физического смысла явления гравитационной постоянной, а из околонаучных манипуляций с формулами, вытекающими из размерности гравитационной постоянной. Вы можете найти их в интернете.
Нам трудно согласиться с подобными теориями. Всякие манипуляции с готовыми формулами путём их умножения или деления на одно и тоже число или физическую величину, а также другие симметричные математические действия и последующие попытки увидеть в этих манипуляциях и комбинациях какой-то не видимый ранее смысл противоречат Закону сохранения истины (см. гл. 2). Об этом мы будем не раз говорить в настоящей работе. А выше на примере вывода формулы Эйнштейна действие закона сохранения истины уже показано.
Есть так же работа по теории инерции и теории гравитации И. Мисюченко (на снимке) и В. Викулина (фото см. в гл. 2) «ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИИ. Объяснение механизма гравитационного взаимодействия посредством явления поляризации физического вакуума» (http://electricaleather.com/d/358095/d/gravitaciya-prosto.pdf). В этой теории мы можем согласиться только с тем неоспоримым фактом, что пропорциональность масс обусловлена принципиально единым механизмом явления инерции и соответственно любого взаимодействия, хотя эта не новая мысль придумана не нами, а так же вовсе не рождена в рассматриваемой теории. Причём мысль о единстве механизмов всех без исключения взаимодействий, в том числе и механизмов гравитационного и инертного взаимодействий как раз и предполагает принцип эквивалентности масс, в то время как авторы напротив, додумались до того, что объявили его закрытым:
И. Мисюченко
«Закрытие принципа эквивалентности
В работах, опубликованных на этом сайте (http://electricaleather.com), мы вскрыли физические механизмы инерции и тяготения тел и показали, что инерция и тяготение родственные явления. Т.е. явления, имеющие общую часть физического механизма. Инерция проявляется тогда, когда заряженная частица ускоренно движется относительно мировой диэлектрической среды, эфира. Причина инерции взаимоиндукция переменного конвекционного тока (которым и является движущаяся частица) и мировой среды, относительно которой движется частица. Тяготение же проявляется вблизи массивных небесных тел и заключается в том, что мировая среда (эфир) вокруг (и внутри тоже!) этих тел приходит в ускоренное движение. Тогда другие (неподвижные) тела оказываются ускоренными относительно эфира, и на них действует самая обыкновенная сила инерции. Понятно, что свободно падающее тело оказывается неподвижным относительно окружающего его эфира. Ну, а коль скоро оно неподвижно, то и никакая сила на него не действует, наступает состояние невесомости. Что и наблюдается на практике.
При соответствующем выборе системы физических величин и единиц измерения так называемая «гравитационная масса» (мера участия тела в гравитационных взаимодействиях) оказывается точно равна «инерционной массе» (мере инертности того же тела). Таким образом, пресловутый «принцип эквивалентности» оказывается всего лишь трюизмом, тавтологией. Дело не в формальном равенстве масс, а в том, что тяготение и инерция связаны общим физическим механизмом. А численное равенство так называемых масс простое следствие этого факта. Соответственно, мы закрываем принцип эквивалентности, заменяя его физическими механизмами явлений инерции и тяготения».
Но механизм – механизмом, а факт просто чудовищной численной разницы силовых характеристик разных типов взаимодействия для одной и той же массы, о чём свидетельствует, например, гравитационная постоянная, ещё никто в мире не отменял (не «закрывал»), да это объективно и невозможно. Например, авторы считают, что сила тяготения – это обыкновенная сила инерции, на основании чего они закрывают «принцип эквивалентности, заменяя его физическими механизмами явлений инерции и тяготения».
Однако им всё же понадобился коэффициент пропорциональности (гравитационная постоянная) для того чтобы согласовать силу инерции кирпича вдали от массивных объектов и ту же самую силу инерции вблизи массивных объектов, когда неподвижный кирпич обдувается движущимся эфиром за счёт электромагнитного втягивания эфира массивным объектом. (Кирпич это по тексту авторов заряженная частица или пробное тело). Причём всё это необходимо согласовать ещё и с силой электромагнитного взаимодействия.
По мнению авторов гравитационная постоянная «отражает способность вакуума поляризоваться в сильных электрических полях», что и позволяет ему втягиваться массивными объектами. Но почему-то в инертных взаимодействиях вакуум поляризуется как-то не так, как вблизи массивных объектов, о чём свидетельствует величина гравитационной постоянной. И это не удивительно, т.к. эквивалентность масс заключается вовсе не в их точном численном равенстве, как считают авторы, а в одинаковом для всех тел коэффициенте пропорциональности, т.е. в постоянстве гравитационной постоянной (почитайте Эйнштейна, который и ввел принцип эквивалентности).
Следовательно, закрывая принцип эквивалентности, авторы фактически закрывают и гравитационную постоянную, а вместе с ней и свою собственную теорию гравитации и инерции, в которых гравитационная постоянная играет не последнюю роль. Причём один из авторов В. Викулин уже не в первый раз пытается закрыть гравитационную постоянную. В своей статье «Система физических величин в размерности LT без подгоночных коэффициентов» (см. гл. 2), он так же пренебрежительно называет гравитационную постоянную лишней сущностью, которая теперь в его теории гравитации стала вдруг не такой уж и лишней.
Но тогда, возвращая гравитационную постоянную в теорию тяготения Викулин фактически закрывает свою систему LT, в которой он от неё однозначно отрёкся, а за одно и теорию инерции, в которой вакуум прекрасно поляризуется и без гравитационной постоянной. Если, конечно верить утверждению авторов о точном численном равенстве гравитационной и инертной масс, что, конечно же, не соответствует действительности!
Не сумев понять гравитационное поле, авторы его просто упразднили и заменили электрическим полем. Однако физическая сущность электрического поля, так же как и поля гравитационного в современной науке пока не установлена, в том числе и Мисюченко с Викулиным. Следовательно, они просто заменили один феномен другим феноменом, что не является объяснением чего-либо вообще.
Никаких физических механизмов авторы вопреки своему самоуверенному заявлению о «вскрытии» последней тайны Бога так ничего и не «вскрыли», а только всё перемешали и запутали. Электрон, например, у них представляет собой, то само электрическое поле, которое простирается на всю вселенную в соответствии с принципом Маха, то просто – проводящий шарик с радиусом равным всего лишь 1, 4 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м, а то и вовсе непроводящий диэлектрический шарик.
Есть ещё одно серьёзное возражение против механизма инерции авторов, на котором основана и их теория гравитации. Они сами предвидели это возражение и сами себе задали вопрос, на который самим себе и остальным читателям ответили:
«…внимательный читатель может задать вопрос: так что же, ускоряемый электрон порождает поле, которое препятствует его ускорению? Да. Это так. Так что же, выходит, он сам себя останавливает?! Разумеется, нет. Это барон Мюнхгаузен сам себя вытаскивал из болота за волосы.…Не случайно в формулы массы (5.10) и (5.18) входит магнитная проницаемость вакуума. Это говорит о том, что в создании электрического поля самоиндукции участвует не только электрон, но и окружающий вакуум (эфир, пленум). …Следовательно, можно заключить, что наш ускоряемый электрон, посредством вакуума, „цепляется“ за все материальные тела во Вселенной. Так это же и есть знаменитый принцип Маха, в который так верил А. Эйнштейн!».
Обрадовавшись якобы возрождённому ими принципу Маха, авторы упустили самый главный принцип в природе. Материальное может цепляться за всё материальное только через материальное же, даже если назвать это принципом Маха. По факту же они лишили всё материальное его главной основы – массы, как количества материального, заменив вещество индуктивностью. Однако индуктивность это свойство вещества, но никак не само вещество. Да и само поле в теории авторов лишено какой-либо материальной структуры, что начисто лишает якобы вскрытый ими физический механизм инерции и гравитации какой-либо механизменности вообще.
Бесструктурных механизмов в природе не бывает. Поэтому их поле работает фактически по «щучьему», а точнее по «полевому» велению. Причём авторы не объясняют, почему масса-поле реагирует только на ускоренный эфир, хотя сами же в своей работе доказывают, что даже постоянный ток всегда движется с ускорением относительно неподвижной точки на траверсе. Но из этого следует, что электрическая инерция должна проявляться и при равномерном относительном движении зарядов (поляризованных диполей). Однако она почему-то упорно не проявляется, что в теории авторов никак не комментируются.
Из теории авторов совершенно непонятно, почему равномерно движущийся эфир не вызывает никакой инерции, в то время как даже при самом незначительным ускорении эфира инерция тут же появляется. Скорость носителей эфира – амеров огромна. У Ацюковского, например, их скорость на много порядков больше скорости света. Но даже для световой скорости эфира авторы предлагают невероятное и вовсе даже не очевидное.
Из их теории следует, что огромный мощный напор ветра эфирных диполей, мчащихся со скоростью не менее 300000000 м за одну секунду, беспрепятственно пролетает сквозь тело во всех направлениях. А легчайшее порыв этого же ветра, например, в 1000 g, причём за ту же самую одну секунду что составляет всего 0,003% от постоянного напора в 300000000 м/с вдруг вызывает мощнейшие изменения в массе вплоть до её полного разрушения. Мы уже не говорим об инерции.
Разумно объяснить такое вопиющее противоречие можно только кардинальным изменением структуры либо вакуума при ускорении, либо самого ускоряемого тела, либо и того и другого сразу, что скорее всего и происходит в реальной действительности. Ведь для изменения структуры вакуума посредством ускорения тела должна, прежде всего, поменяться структура самого тела, которое в состоянии равномерного движения (покоя) практически не взаимодействует с тем же эфиром.
Авторы же наоборот настаивают на без структурности поля и ничего не говорят об изменении структуры тел при ускорении, т.е. этот парадокс в их теории остаётся неразрешённым. И таких ляпов в теории авторов немало. Их никак не меньше чем в самой «величайшей теории всех времён и народов» – теории относительности, которую авторы сами же критикуют. Поэтому рассматривать каждый из ляпов в отдельности просто нет смысла. Это бесполезная и непродуктивная трата времени. Гораздо проще и эффективнее указать авторам на их главную, на наш взгляд, ошибку.
Итак, если уж эфир реален, то в мировом пространстве всегда были, есть и будут эфирные ветры с различными скоростями и ускорениями их потоков, даже если носителями эфира являются частицы, способные к поляризации, что не исключают и сами авторы, т.к. это совершенно естественно. Но тогда одна и та же инертная масса в разных потоках поляризованного эфира должна быть разной в зависимости от скорости и ускорения обдувающих её потоков эфира, чего в реальной действительности не наблюдается? Ё!
Кроме того, физические тела более чем на 90% состоят из пустоты, что так же подтверждают и сами авторы. Следовательно, ни сам эфирный ветер, ни колебания его потоков с любыми ускорениями не могут оказать какого-либо существенного сопротивления пустоте физических тел. Какова бы ни была природа сопротивления, оно не может быть реализовано в практически пустых телах.
Пустота может отреагировать на движение среды только в том случае, если в процессе взаимодействия она перестанет быть пустотой, т.е. если у пустоты появится зацепка за среду, т.е. парус взаимодействия. При этом не имеет абсолютно никакого значения, движется ли среда с ускорением или же равномерно и прямолинейно. Если телу есть чем зацепиться за среду, то оно в любом случае подобно парусному судну будет двигаться вместе, хоть с ускоряющейся средой, хоть с равномерно движущейся средой.
Следовательно, смысл инерционного сопротивления среды «пустому» телу связан вовсе не с ускорением самой среды в спокойном теле, а с кардинальным изменением структуры тела при его ускорении, которое не просто математически отражает величину приращения скорости тела, а прежде всего свидетельствует о применении к телу механического воздействия.
При механическом вмешательстве в структуру тел их внутренняя пустота, образно говоря, заполняется всё ещё связанными с телом «обломками» его нарушенных структур, что и образует парус взаимодействия. Это позволяет телам улавливать не только ускоренные порывы ветра взаимодействия, но в том числе и постоянный напор внутренних течений эфира, не связанных непосредственно с текущим взаимодействием. Причём сильный постоянный напор будет определять инерцию в значительно большей степени, чем слабое ускорение его порыва. Так, по всей видимости, формируются достаточно сильные инертные взаимодействия.
В гравитационных взаимодействиях деформация физических тел осуществляется исключительно за счёт градиента давления среды, т.е. фактически за счёт напора самой среды. Именно поэтому их парус взаимодействия распускается значительно слабее, чем при инертных взаимодействиях. И именно поэтому их инерционность значительно меньше, чем в контактных взаимодействиях.
Электрическое поле, надо полагать, имеет несколько большую плотность, чем нейтральный эфир. А сами элементарные частицы имеют, безусловно, несколько большую плотность, чем физические тела. Этим и объясняется специфика электромагнитных взаимодействий, в которых коэффициент взаимодействия значительно больше, чем в гравитационных и даже в инертных взаимодействиях.
Однако главный принцип всех взаимодействий заключается не в банальном внешнем сопротивлении среды парусу взаимодействия. Никакой парус не поможет телу зацепиться за среду хоть механически, хоть за счёт «цепляния магнитной проницаемости за все материальные тела вселенной» в отсутствие врожденного свойства материи преобразования напряжение-движение (см. выше в настоящей главе «Мера движения»).
Для образования инерционного сопротивления движению необходимо, образно говоря, сырьё из которого производится инерция. В соответствии с врождённым свойством материи преобразованием напряжение-движение, напряжение инерции образуется непосредственно из самого движения. И, наоборот, сырьём для движения является напряжение.
Причём за счёт отрицательной обратной связи, образующейся в соответствии с законом неразрывного потока этого «сырья», процесс имеет конечную скорость, что проявляется в виде ускорения движения. В классической физике закон неразрывного потока известен под названием закона Бернулли. Вложили силу – получили движение, вложили движение – получили силу. При этом совершенно неважно, через какие поля и какие заряды это происходит.
В движение массы с одинаковым успехом превращается и сила Кулона, и сила Лоренца, и сила Ньютона и наоборот, остановленное движение может проявиться и в виде силы Кулона, и в виде силы Лоренца, и в виде силы Ньютона. Именно такая «божественная» (врождённая) инерция и лежит в основе всех без исключения типов взаимодействий, в том числе и в основе образования лобового сопротивления среды, которое воспринимается парусом взаимодействия, образующимся при деформации тел при их физическом силовом ускорении.
Лобовое сопротивление всем вроде бы интуитивно понятно. А вот свойство материи преобразование движение-напряжение, которое лежит в основе, в том числе и лобового инерционного сопротивления, это такое же «божественное» и необъяснимое для нас свойство материи, как собственно и сама материя и её другое свойство – движение. Объяснить свойства материи можно только после того, как удастся объяснить саму материю. Но для этого у нас пока нет исходных опорных элементарных сущностей, т.к. самая основная, исходная и самая элементарная опорная сущность всех без исключения явлений природы это и есть сама материя.
Так что Мисюченко и Викулин явно «бегут впереди паровоза», заявляя, что они «вскрыли» последнюю тайну Бога, которая, по их мнению, заключается в простом «цеплянии» тел за всю вселенную. В отсутствие врождённого свойства материи преобразование напряжение-движение (врождённой инерции) цепляние даже за миллион вселенных не изменит даже движение одного самого маленького нуклона.
При этом авторы не только фактически не вскрыли природу этого «цепляния» или лобового сопротивления, что без знания природы самой материи невозможно в принципе, они исключили из природного перечня «цепляний» главное – механическое (контактное) цепляние. Однако, исходя из материалистических позиций, любые поля могут взаимодействовать с телами и между собой исключительно только через свои материальные носители массы.
Следовательно, все виды взаимодействий сводятся исключительно к механическому контактному (инертному) взаимодействию. Но, как это ни странно, контактного взаимодействия нет даже в перечне классических видов взаимодействий.Даже в силе упругости, возникающей при контактных взаимодействиях, классическая физика усматривает электрическую природу.
В отличие от нашей модели авторы выбрали не парус взаимодействия, а якорь взаимодействия, который каким-то непонятным бесконтактным и «бесструктурным» образом «цепляется за все материальные тела во вселенной» посредством магнитной проницаемости не существующего, по мнению самих же авторов, в природе, магнитного поля!
Безусловно, всё в мире взаимосвязано, но не всё со всем сразу непосредственно и одновременно, а только что-то через что-то. Поэтому говорить о том, что электрон цепляется за все материальные тела вселенной через вакуум это всё равно, что утверждать, будто топот муравья на противоположной родному авторам Санкт Петербургу стороне Земли мешает им спать! Поэтому теория авторов только теоретически вроде бы не о бароне Мюнхгаузене.
Их барон Электрон-Мюнхгаузен, конечно же, не может тащить себя за волосы, т.к. они лишили его даже рук (структуры), оставив ему только теоретическое утешение, что они у него есть, да и то в виде магнитной проницаемости несуществующего магнитного поля! К тому же авторы лишили его ещё и массы, заменив её индуктивностью.
Конечно, если авторы считают, что самоиндукционное поле движущегося электрона-поля цепляется за окружающий вакуум, то никакого барона нет. Но в том-то всё и дело, что в теории авторов нет механизма этого цепляния. У них нет ни врождённого свойства материи преобразования напряжение-движение, которое лежит в основе инерции, ни паруса взаимодействия, который помогает практически «пустым» телам цепляться за эфир вблизи себя, а не за всю недосягаемую для тел вселенную.
У авторов есть только вторичное самоиндукционное поле, которое само по себе безо всяких изменений своих бесструктурных структур умудряется тормозить первичное поле-электрон, т.е. оно фактически само по себе тормозит то, что его же и создало, а это – типичный барон, только электромагнитный. Ведь не может же магнитная проницаемость несуществующего, по мнению самих же авторов, магнитного поля цепляться за реально существующие материальные тела всей вселенной.
Но даже если и может, то это ничего не даст в отсутствие врождённого свойства материи преобразование напряжение-движение и основанной на нём инерции. Однако может быть, они узнали от Бога нечто более существенное. Во всяком случае, в своей теории они этим знанием с читателями не делятся. Или может быть, Бог над ними только посмеялся?
Таким образом, прежде чем углубляться в математику, которая в отрыве от физики может формально подтвердить всё, что угодно, авторам, прежде всего, следует устранить свои физические ляпы. Их математические совпадения не случайны. Это чистейшей воды тавтология, которая всегда подтверждает любую истину или не истину, т.к. она подтверждает всё что угодно, тем же, что и подтверждает. В данном случае их тавтология подтвердила только истину формальной математики, для которой нет ничего проще, чем на уровне математических символов приравнять массу к индуктивности.
А в другой работе, посвящённой системе LT, В. Викулин умудрился приравнять массу к ускорению объёма пустого пространства, заменив килограммы на метры кубические, делённые на секунду в квадрате! Физическая же истина массы состоит в том и только в том, что это и есть сама материя (количество материи в штуках), а не количество индуктивности, т.е. число отношений магнитного потока к току.
Физическая основа их теорий не выдерживает никакой критики. Её может опровергнуть любой школьник с крепкими нервами, которого не смутит пустое нагромождение формул. Формальная математика, если не знать какую чушь она иногда прикрывает, всегда выглядит солидно, и это во все времена мешало физике, отпугивая умных, но не привыкших мыслить числами и формулами людей.
Мыслить человек может только образами, а математика, речь и прочие достижения человека разумного должны только помогать ему в этом процессе, но не подменять его. Ведь сами же авторы активно критикуют СТО и ОТО именно за то, что в них используются понятия, которые невозможно представить образно. Правда, авторы называют это «не с чем сравнить», что в принципе одно и то же!
Электрических, магнитных и математических образов в голове человека нет. Поэтому образно объяснить природу иначе, как через механику человек просто физически не в состоянии. Ведь в природе есть только 4 инварианты: материя (со свойством механического движения), пространство и время. А если человек всё же идёт на такое объяснение, то получается полная ерунда.
Научные работы Мисюченко и Викулина по инерции и гравитации внешне выглядят очень солидно и научно, т.к. в них много математики. Но когда в популярных статьях «Гравитация это очень просто» и «Инерция это очень просто» они пытаются образно «на пальцах» объяснить свои идеи, то получается не только очень просто, но и очень наивно. Потому что не физические явления определяют материю, а свойства материи определяют материю.
То есть не электромагнитные взаимодействия лежат в основе свойства материи – преобразование напряжение-движение, а как раз, наоборот, в основе всех явлений природы лежат три основных свойства материи, это движение, напряжение и их взаимное преобразование. Поэтому к математике нужно приступать только после того, как все глупости будут устранены «на пальцах».
По всем перечисленным выше причинам мы пока остановимся на нашей версии явления инерции, которая принципиально не противоречит версии гравитации В. А. Ацюковского, хотя в деталях и отличается. Она, конечно, очень фантастическая, для современной физики, но, по крайней мере, не безнадёжно абсурдная и не нарушает ни одного из уже известных многократно подтверждённых законов природы.
Хотя не такая уж она и фантастическая. В природе нет ничего, кроме движущейся материи, движение которой рождается в механическом взаимодействии материи же, т.е. в преобразовании напряжение-движение. Следовательно, все известные и неизвестные явления природы, в том числе электричество, магнетизм и т. д. имеют механическую природу. Почитайте В. А. Ацюковского. У него очень реалистично, очень убедительно, образно и доступно показано, что все явления природы, в том числе и электрические заряды, и электрические поля порождаются механическим движением материи (амеров).
Критикуемые нами авторы всё время стремятся к устранению лишних сущностей природы. Но их в природе не так уж и много, всего четыре: материя и три её основных свойства: напряжение, движение и преобразование напряжение-движение. Всё остальное это наше субъективное описание их многочисленных комбинаций. Конечно же, и у Ацюковского нет полной и исчерпывающей ясности, но он на божественное и не претендует.
Ацюковский не отрицает, что его теория это всего лишь разумная модель, не противоречащая основным сущностям природы. А полной ясности не может быть никогда. Господь не так уж и прост, чтобы отдать все свои последние тайны человеку, т.к. это означало бы передачу ему своих божьих полномочий! При этом он просто перестанет быть для человека Богом!
Тяготение и всё остальное имело бы электрическую природу, только в одном случае, если бы механическое движение называлось бы электрическим движением исключительно на уровне замены терминов. Однако замена терминов для физики не опасна, т.к. сути дела не меняет. Самым опасным для физики является безынерционное мышление, т.е. мышление без тормозов, такое как у А. Эйнштейна или у И. Мисюченко с В. Викулиным. Именно они и уводят физику в сторону от природы. Поэтому мы и уделили критике их теории так много внимания.
Ребята, вы не обижайтесь на критику. Я приветствую всех не стандартно мыслящих людей, особенно тех, которые представляют конструктивную критику абсурда. Перефразируя американскую пословицу, «ничего личного, только истина». Но, говоря по-русски, «следите за базаром»! Ё!
А правильных идей у вас действительно достаточно. Только не торопите мышление, не забывайте о здоровой инерции, это основное свойство материи! На вашем языке это означает, повышайте индуктивность своих мозгов, тогда повысится и взаимоиндукция с мозгами других людей и может быть с истиной! Массу мозгов повысить невозможно, а вот индуктивность, пожалуй, можно! Почувствуйте разницу!
***
В контактном взаимодействии коэффициент взаимодействия (k) по отношению к гравитационной массе равен единице, поскольку за эталон массы для этих двух видов взаимодействия была принята именно инертная масса и не учтён истинный механизм полного взаимодействия. Причём, как мы уже отмечали, на этот коэффициент влияют физическое и химическое состояние взаимодействующих тел, а также величина их масс. Следовательно, для контактного взаимодействия масс масштаба крупных космических объектов коэффициент может быть и значительно меньше единицы.
Истинным же эталоном массы, как количества вещества должно являться полное количество вещества материального тела в штуках. При этом в каждом типе взаимодействия был бы свой индивидуальный коэффициент взаимодействия с размерностью гравитационной постоянной и величиной всегда меньшей единицы. Но даже в гипотетическом взаимодействии, в котором работают все массовые элементы тел, коэффициент взаимодействия не может быть равен единице и не сможет быть безразмерным, т.к. он увязывает объёмный характер распространения взаимодействия с линейным ускорением тел вдоль линии взаимодействия.
Поскольку сегодня о количестве вещества можно судить только по результату взаимодействия материальных тел, то практически за эталон массы можно принять инерционное сопротивление материальных объектов в любом из конкретных видов взаимодействия. Теоретически за эталон массы можно принять хоть инерционное сопротивление материальных объектов при электрических взаимодействиях. Понадобятся лишь соответствующие коэффициенты перевода электронной массы в гравитационную и контактную массу.
Причём в любых типах взаимодействия все массы определяются через их инертные свойства, ведь подсчитать количество массы в штуках мы пока не имеем возможности. Разница состоит лишь в том, что инертные свойства полной массы в разных типах взаимодействия разные, что и определяет коэффициент взаимодействия (вспомните электромагнитную индукцию). Однако все взаимодействия обусловлены инертными свойствами тел. Различаются только структуры силовых полей и соответственно характер их влияния на ускорение взаимодействующих тел в разных взаимодействиях.
Поле тяготения обусловлено распределением избыточного давления эфира между взаимодействующими объектами. А напряжённость поля тяготения, определяемое в современной физике, как линейное ускорение свободного падения, обусловлена градиентом давления энергии гравитационного взаимодействия при участии как минимум двух тел. Поэтому градиент энергии взаимодействия имеет смысл только для каждого из конкретных взаимодействующих тел, находящихся на конкретном расстоянии друг от друга в процессе взаимодействия.
Нет никакого смысла определять напряжённость энергии взаимодействия в любых других точках пространства вокруг любого из взаимодействующих тел, в которых ответные тела взаимодействия отсутствуют, т.к. одиночное тело не образует энергии взаимодействия. Это справедливо для всех типов взаимодействия.
Конечно, в гравитационных и электромагнитных взаимодействиях градиент давления в окружающем пространстве создаёт и одиночное тело. Однако градиент давления эфира вокруг одиночного тела определяет его взаимодействие с мировой материальной средой, но не между физическими телами. Поле взаимодействия, которое непосредственно определяет ускорение физического тела, образуется только при наличии ответного тела.
Причём величина этого ускорения, т.е. напряжённости поля взаимодействия естественно не равна ускорению потоков эфира в отсутствие ответных тел. Поэтому если напряжённость поля взаимодействия характеризовать ускорением взаимодействующих тел, то в отсутствие ответных тел этой напряжённости просто не существует. Есть градиент давления эфира, который в отсутствие ответного тела ничего ни к чему не притягивает. Он образует только парус взаимодействия, и то частично (см. далее).
Безусловно, поле одиночного тела в гравитационных и электромагнитных взаимодействиях в конечном итоге и определяет напряжённость их полей взаимодействия в виде конкретного ускорения взаимодействующих тел. Но в одиночестве это только один из компонентов той напряжённости, которой принято определять эти поля в современной физике. Поэтому градиент взаимодействия одиночного тела с мировой материальной средой это совсем другая физическая величина и её целесообразнее характеризовать не ускорением потоков эфира, а градиентом его давления.
Логично предположить, что контактное взаимодействие также имеет своё поле инертного взаимодействия, природа которого аналогична природе поля гравитационного и электромагнитного взаимодействия. Это распределение давления эфира между взаимодействующими телами. Об этом свидетельствует, как пропорциональность инертной и гравитационной масс, так и безусловная применимость второго и третьего законов Ньютона к гравитационным взаимодействиям.
Основное отличие состоит только в том, что поле инертного взаимодействия возникает лишь при прямом контакте взаимодействующих тел между собой, а гравитационное поле возникает при контакте физических тел непосредственно с носителями гравитационного поля и мировой материальной среды – амерами.
Причём если при контактном взаимодействии избыточное давление элементарных носителей массы сосредоточено между взаимодействующими физическими телами, то в гравитационном взаимодействии избыточное давление мировой материальной среды действует на тела со стороны открытого пространства с внешней стороны взаимодействующих тел. Однако законы газовой динамики в обоих случаях одинаковые.
Таким образом, механизм контактного взаимодействия не должен принципиально отличаться от механизма гравитационного взаимодействия, кроме противоположной направленности сил, воздействующих на физические тела. При этом второй закон Ньютона, как в том, так и в другом случае отражает только зависимость мгновенного геометрического приращения движения ускоряемой массы от характера текущего объёмного распределения избыточного давления эфира, действующего на каждую из взаимодействующих масс и от количества связанных с массой элементарных носителей взаимодействия – паруса взаимодействия.
Конечно же, гравитационное и контактное взаимодействия, кроме разной постоянной взаимодействия, имеют и другие различия. Гравитационное взаимодействие академически распространяется на бесконечно большие расстояния, хотя это вряд ли соответствует реальной действительности. Тем не менее, эти расстояния достаточно велики. Контактное взаимодействие осуществляется на очень малых расстояниях от расстояний между нуклонами до расстояний, определяющихся долей размеров взаимодействующих тел.
Различается также направленность сил в этих взаимодействиях. Однако на уровне механизмов этих взаимодействий это не принципиально. Есть ещё некоторые на первый взгляд очень серьёзные различия, но они опять же непринципиальные, т.к. они вытекают из одинакового принципа работы механизмов этих взаимодействий, которые, однако, отличаются разной конструкцией своих механизмов. Рассмотрим эти кажущиеся различия.
В гравитационном взаимодействии ускорение тел, так же как и в инертном взаимодействии обратно пропорционально массе. Но в отличие от классической модели второго закона Ньютона, т.е. классической модели неуравновешенного движения в гравитационном взаимодействии при изменении массы одного из тел, прямо пропорционально ему изменяется не собственное ускорение, а ускорение ответного тела.
Выражается это в том, что собственное ускорение при неизменной массе ответного тела не зависит от изменения собственной массы (разные тела падают одинаково). Однако это не противоречит изложенному выше принципу явления инерции и инертному взаимодействию.
Гравитационный парус тел создаётся за счёт охлаждения вихрями структур вещества тела своего собственного эфира, находящегося в промежутках между структурами его вещества и по этой причине притока в тело и захвата им наружного эфира. При этом охлаждается так же наружный эфир, т.е. самый тёплый эфир среды в этой цепочке взаимодействия (на рисунке (1.2.0—2) это эфир (т)). Между взаимодействующими телами эфир несколько холоднее (на рисунке эфир (х)) внешнего тёплого эфира (т), т.к. он охлаждается телами с двух сторон, но он теплее холодного эфира в веществе (хх), самого холодного эфира в этой цепочке.
Рис. 1.2.0—2
За счёт градиента давления, обусловленного разностью температур эфира внутри и снаружи тела, внутренний эфир тела, т.е. его парус несколько уплотняется. Градиент давления в канале связи (зоне взаимодействия) между телами так же увеличивает плотность, т.е. объёмную площадь парусов. Это конечно, значительно более разряжённая среда по сравнению с внутренней средой зоны взаимодействия и парусов тел при их контактном взаимодействии.
Однако этого вполне достаточно для образования очень слабого гравитационного паруса и гравитационного сближения парусов тел за счёт градиента давления наружного эфира и эфира в среде между телами. Относительная разреженность парусов в гравитационном взаимодействии по сравнению с инертным взаимодействием, как собственно и малый градиент температур и давлений, по всей видимости, так же сказывается на малой величине гравитационной постоянной.
Одиночные тела охлаждают пространство (мировую среду) вокруг себя сферически симметрично. Поэтому гравитационный потенциал имеет значение разве, что для среды, но никак не для тел. При этом само тело естественно ни к чему не притягивается, т.к. среда расположена от него сферически симметрично.
И только при появлении ответного тела появляется канал связи между телами. При этом большее тело естественно вносит основной вклад в охлаждение общего канала и соответственно в формирование градиента давления в канале, чем меньшее тело. Однако поперечный размер канала, его конфигурацию в пространстве и его геометрию в большей степени определяет меньшее тело, т.к. общее пятно контакта тел в пределах канала не может быть больше паруса меньшего тела.
Причём пятно контакта каждого тела с каналом будет даже несколько меньше геометрического поперечника меньшего паруса (см. Рис. 1.2.0—2). Это обусловлено тем, что и в инертных и в гравитационных взаимодействиях внутреннее пространство между телами, не попадающее в общую цилиндрическую тень равную поперечному размеру меньшего тела, очень быстро теряет полученное возмущение, т.к. очень быстро перемешивается с внешней не столь возмущённой средой. К тому же на больших расстояниях между телами и вдали от тел канал имеет узкое место значительно меньше поперечника меньшего тела.
Итак, после приведённых общих предварительных пояснений рассмотрим, почему разные по массе тела падают на неизменную ответную массу одинаково. Пусть сначала разность масс будет очень существенная (М>> m). По этой причине малое тело очень мало влияет на градиент давления в канале. Даже если малое тело увеличится, например, вдвое, то градиент давления при этом останется практически прежним. Но мы знаем, что в соответствии с законом тяготения сила тяготения увеличится вдвое. А происходит это за счёт увеличения паруса малого тела и соответственно общего пятна контакта канала для каждого тела.
Поскольку сила тяготения для малого тела увеличилась вдвое именно за счёт такого же увеличения его паруса (m), то на каждый элемент паруса сила не изменилась. То есть каждый дополнительный элемент паруса малого тела забрал на себя силу, которую он же и принёс и получил от этого такое же ускорение, какое было у элементов, существовавших до увеличения паруса. Следовательно, не изменилось и ускорение всего малого тела, хотя и с увеличенной вдвое массой.
Строго говоря, ускорение малого тела должно всё же несколько увеличиться, т.к. температуру канала увеличенное вдвое малое тело всё же понизило, а значит, увеличило удельную силу, а с ней и общую силу. Ниже будет показано, что это увеличение давления даже при больших значениях на общую картину не влияет. Для этого же случая в виду малости изменения удельного давления мы не будем рассматривать механизм его компенсации.
У большого тела основной парус (М) не изменился. Изменилось только пятно контакта и соответственно общая сила, приложенная к его огромному парусу (М). Если бы элементы большого паруса, которые попадают в новое пятно контакта, имели бы некоторый люфт (свободу) в своём движении, то до тех пор, пока этот люфт не выбран, пятно контакта большого тела получило бы точно такое же ускорение, как и малое тело. Но затем эта вдвое большая сила распределилась бы на весь парус (М) и его ускорение стало бы много меньше ускорения малого тела. Но всё же вдвое больше прежнего ускорения паруса (М), т.к. новый ведущий локомотив при помощи новых жилок буксирного троса (увеличенное вдвое пятно контакта) приложил к большему телу вдвое большую силу.
Если пятно контакта это, образно говоря трос, то толщина троса важна только для того, чтобы он не порвался, т.е. для расчёта силы, приходящейся на каждую несущую жилу троса. Для ускорения же тела важна суммарная сила, которую этот трос передаёт. В пересчёте на каждый элемент паруса (М) эта сила составляет ничтожную величину. Тем не менее, эта величина (2 * F / М) стала вдвое больше той ничтожной величины (F / М), которая передавалась телу прежним тросом. Образно говоря, у каждой новой жилки троса есть свой локомотивчик.
Тогда:
(2 * F / М) / (F / М) = 2
или
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (G * M * 2 * m / М) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Малому телу за собой тащить нечего. Каждая жилка троса со стороны малого тела нагружена так же, как и каждая жила предыдущего вдвое более тонкого троса. То есть новые локомотивчики заняты ускорением своих новых вагончиков. Поэтому у малого тела останется только такое ускорение, которое и было до увеличения его паруса.
Тогда:
F / m = 2 * F / (2 * m)
или
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (G * M * 2 * m / 2 * m) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Теперь пусть при этом же соотношении масс взаимодействующих тел вдвое вдруг увеличится масса большого тела (М). Поскольку пятно контакта определяется малым телом, то в целом и для большего тела в частности оно останется практически прежним. Однако поскольку градиент давления в канале преимущественно определяет большое тело, то удельная сила в почти прежнем пятне увеличится почти вдвое, что должно вызывать вдвое большее ускорение тела. Но у большего тела теперь и вдвое больший основной парус, который вдвое сильнее тормозит большее тело, т.е. сила, приходящаяся на каждый рабочий элемент большего тела и соответственно его ускорение, останется прежними. А вот ускорение малого тела увеличится вдвое.
Выше мы упоминали, что градиент давления канала так же влияет на величину паруса, т.е. на количество выделившихся в парус свободных массовых элементов. Но это не нарушит описанный выше баланс, т.к. удельный градиент давления действует только на пятно контакта, а дополнительные паруса в рассматриваемом случае выходят за пределы пятна контакта и, следовательно, дополнительное сопротивление этих дополнительных парусов погасит эту дополнительную силу.
Имеется в виду, что дополнительные паруса образуются не за счёт сферического охлаждения эфира каждым телом в отдельности в отсутствие ответного тела, как основные паруса. Дополнительные паруса это результат дополнительного сжатия тел за счёт их охлаждения градиентом канала.
Теперь рассмотрим тела с сопоставимыми парусами, т.е. массами. Особенность их взаимодействия заключается в том, что малое тело теперь не только определяет пятно контакта, но и в значительной степени влияет на градиент температур, т.е. на удельное давление в канале. Пусть опять же малое тело увеличилось вдвое. При этом общая сила, на которую влияет не только вдвое увеличившееся пятно контакта с прежним удельным градиентом давления, но и сам увеличившийся удельный градиент канала должна увеличиться больше, чем вдвое.
Следовательно, на первый взгляд и ускорение малого тела не может остаться прежним и несколько увеличится. Соответственно ускорение большого тела увеличится несколько больше, чем вдвое. Но это опять же только на первый взгляд.
Как и в предыдущем случае с увеличившейся массой большего тела кажущиеся сверх законные прибавки силы и ускорения тут же будут скомпенсированы дополнительными парусами. Это паруса, которые вызваны дополнительной деформацией тел градиентом канала. То есть законная зависимость нарушена не будет.
Увеличение большего паруса в текущем случае сопоставимых масс мы рассматривать не будем, т.к. с поправкой на удельный градиент давления и дополнительные паруса, вызванные этим давлением, всё будет происходить, так же как и в предыдущем случае, когда увеличивается большее тело.
На очень малых расстояниях общее или эффективное сечение канала связи не ограничивается размерами малого тела. Поэтому канал может выходить далеко за границы малого тела. Но тогда он дополнительно охладит и пространство за малым телом, что опять же должно компенсировать нарушенный дополнительным сечением канала баланс за счёт дополнительного разряжения за малым телом и соответственно снижения градиента давления для него.
Очевидно, что всё сказанное справедливо и для инертного взаимодействия. Однако отследить это непросто, т.к. в инертных взаимодействиях сила зависит не только от масс тел, но и от их относительной скорости перед взаимодействием, которая в классической модели неуравновешенного движения вообще не рассматривается. В классической физике нет так же и всемирного закона инертного взаимодействия, т.е. формулы инертной силы вида формулы для силы тяготения.
Конечно, наше предположение о преимущественном формировании сил взаимодействия в границах проекции меньшего паруса строгими расчётами не подтверждено, но отсутствие строгих расчётов не позволяет это предположение сходу и опровергнуть. Тем более что принципиально оно не только не противоречиво, но и не противоречит так же и приведённому выше механизму явления инерции.
Различие же формы и объёмов объектов при неизменных массах, по всей видимости, компенсируется неизменной эквивалентностью массы и паруса и работоспособностью парусов по всему их объёму. Поскольку паруса полупрозрачные, то имеет значение не только площадь их лобового сечения, но и степень заполнения объёма элементами парусов. Влияет так же мощность канала, которая, как показано выше, зависит от массы обоих тел. И всё же все эти факторы могут несколько изменять величину гравитационной постоянной в зависимости от состояния среды и самих тел, что уже обнаружено наукой.
В науке существует много теорий (гипотез) гравитации. Это эфирные теории и баллистические теории. ОТО мы вообще теорией не считаем, это какое-то недоразумение. А вот эфирные и баллистические теории объясняют все явления с гораздо меньшим количеством парадоксов, чем ОТО.
Мы полагаем, что наиболее приемлемые и универсальные – эфирные теории. Ведь если в баллистических теориях кошмарное количество миллионов заряженных частиц ежемгновенно испускают кошмарное количество миллионов частиц – реонов, то вся вселенная должна быть просто наводнена ими, а это и есть среда. Но тогда зачем сводить всё многообразие природы к взаимодействию биллиардных шаров, если, например волновые процессы гораздо естественнее объяснять на основе среды – эфира.
***
Р. Фейнман в Фейнмановских лекциях по физике, Т1, Современная наука о природе. Законы механики. В §5 Всемирное тяготение страстно доказывает, что законы Ньютона абсолютно верны для всей вселенной и на любых расстояниях. Он приводит астрономические наблюдения, которые доказывают, что даже очень удаленные от Земли небесные тела движутся по эллипсу и собираются в скопления. Но:
Во-первых, движение планет по эллиптическим орбитам первоначально следует не из Ньютоновских законов, а из первого закона Кеплера, хотя для сути дела это и непринципиально.
А во-вторых, дело не только в расстояниях, но и в физической сущности гравитационной и инертной масс, про которые Фейнман говорит только то, что они с высокой точностью строго пропорциональны. Их пропорциональность не означает их равенства, Равно только списочное количество их массовых элементов. А законы Ньютона в существующих формулировках не раскрывают физическую сущность гравитационной постоянной, которая не соответствует наглядному смыслу, приведенному Хайкиным (см. выше).
К тому же в разных точках вселенной коэффициенты взаимодействия могут быть разными. Полный коэффициент взаимодействия должен учитывать физическую структуру, химический состав и полную массу взаимодействующих тел. Поэтому говорить об абсолютной верности законов Ньютона в смысле полноты отражения ими реальной действительности в том виде, в котором они существуют на сегодняшний день не совсем правильно.
Как показано выше, законы Ньютона описывают только частные случаи реальной действительности, т.к. не учитывают мировую материальную среду, хотя и имеют статус фундаментальных, т.е. базовых законов природы. Поэтому правильнее было бы сказать, что законы Ньютона верны в своей совокупности и с учётом всех возможных факторов, влияющих на взаимодействие материи, в том числе и плотность мировой материальной среды в области пространства, в которой осуществляется взаимодействие.
Из приведенного анализа следует, что закон всемирного тяготения, так же как и второй закон Ньютона является частным случаем или следствием не существующего пока в современной физике, но, как мы полагаем, безусловно существующего в природе, всеобщего закона взаимодействий или всемирного закона взаимодействий. Этот закон одинаково определяет все типы взаимодействий в природе, отличающиеся только коэффициентом взаимодействия. Причём наиболее общей формой записи всеобщего закона взаимодействий является объёмная форма аналогичная выражению для закона всемирного тяготения
Это даже не зависит от того, насколько верна наша модель формирования сил взаимодействия и перераспределения энергии взаимодействия, т.к. это следует из всех известных проявлений силовых взаимодействий в природе. Для каждого взаимодействия существует свой индивидуальный коэффициент пропорциональности между полной массой и количеством свободных элементов, определяющих линейное ускорение полной массы при взаимодействии.
Как показано выше, качественная аналогия второго закона Ньютона и закона всемирного тяготения является абсолютной. Из этого следует, что Ньютон дважды открыл один и тот же закон. А если учесть, что остальные законы Ньютона опять же являются следствием второго закона динамики, т.е. линейной формы записи закона контактного взаимодействия, то Ньютон открыл один и тот же закон четыре раза.
Присовокупив к закону всемирного взаимодействия, объединяющему контактное взаимодействие, гравитационное взаимодействие, а также все другие типы взаимодействия все остальные законы Ньютона, а также следствия закона всемирного взаимодействия, касающиеся сохранения импульса и энергии (материи), получим единый всемирный закон мироздания.
Сформулировать обобщенную версию всемирного закона мироздания, включающую в себя все перечисленные явления природы, не составит никаких трудностей. На наш взгляд, необходимо только отметить в общей формулировке равную значимость основных двух естественных объективных и двух субъективных инвариантов: материи и движения материи, а также пространства и времени соответственно.
Время, как и пространство не может быть отрицательным. Отрицательная ось линейных измерений связана только с их субъективной оценкой в зависимости от выбранной системы отсчёта. Однако отрицательных объёмов пространства в природе не существует. Нет в ней и отрицательных движений, а отрицательная ось времени, также является субъективной оценкой движения, зависящей от системы отсчёта.
Естественно, что все существующие в современной физике законы природы в единой формулировке должны быть отображены, как следствия всемирного закона мироздания. Целесообразность такого обобщения заключается в том, что в единой формулировке появляется возможность показать неразрывную взаимосвязь всех существующих законов через единую мировую материальную среду.
Это в свою очередь позволит предотвратить однобокое понимание существующих законов, когда какой-нибудь частный случай, не проверенный на соответствие существующим законам в их расширенном понимании выдается за их нарушение и является поводом к призывам пересмотреть все существующие представления о природе. Примером таких прецедентов является якобы безопорное движение.
Приведенный выше механизм формирования сил взаимодействия, конечно же, не объясняет саму природу взаимодействия, но сводит это объяснение к элементарным понятиям. Природа «боится пустоты» в том смысле, что всегда заполняет ее материей. Это означает, что на самом деле природа боится тесноты. Чем больше количества вещества в фиксированном объеме пространства, тем с большей силой при отсутствии внутренних связей или при их разрыве его носители пытаются уйти из «тесноты» и занять свободное место в пространстве и тем большая сила требуется другой локальной концентрации, чтобы занять место в пространстве, в котором уже находится первая.
Это в свою очередь связано с основным свойством материи – движением. Взаимодействуют только физические тела, которые имеют относительное движение в пересекающихся направлениях, т.к. это означает, что они претендуют на одно и то же место в пространстве в точке пересечения их траекторий. Чем быстрее физические тела или элементы материи стремятся к одному и тому же месту в пространстве, тем с большей силой они будут противодействовать друг другу в этой точке пространства. Таким образом, инерцию, а также все законы природы определяет концентрация материи и ее основные свойства – движение и сила.
Физический механизм «боязни тесноты», т.е. вопрос о том, как взаимодействуют сами контактирующие элементы материи, остается пока открытым. Основываясь на элементарных понятиях можно в соответствии с предложенным механизмом объяснить взаимодействие самих элементов материи взаимодействием элементов материи второго порядка и т. д. Однако этим проблема не снимается, т.к. на каждом уровне сила опять же определяется тем же самым принципом «боязни тесноты».
По всей видимости, на уровне человеческой логики мир до конца непознаваем, т.к. основанная на элементарных понятиях она не может объяснить сами элементарные понятия, т.е. саму себя. Мы можем сколь угодно близко подходить к истине, но никогда ее не достигнем. Поэтому максимум, что возможно сделать в этой ситуации это свести объяснение физической сущности явлений природы к элементарным понятиям. Предложенный механизм, кроме основных инвариантов основан только на одном элементарном понятии «боязни тесноты», которое имеет практически столь же древние корни, как и основные инварианты.
Представленная схема взаимодействия носит общий неконкретный характер, т.к. современных знаний о природе недостаточно для ее детального обоснования и, конечно же, она имеет свои недостатки. Например, не разрешен вопрос, будет ли испытывать дополнительное внешнее инерционное сопротивление тело, движущееся в отсутствие взаимодействий, т.е., как считает современная физика «по инерции», если его предварительно деформировать? Например, можно провести эксперимент с болтом и накрученными на него гайками в расслабленном виде и после их затяжки.
Ответ, лежащий на поверхности – «не будет», что является серьезным возражением против предложенной схемы взаимодействия. Однако всё не так просто. Возможно в статистке свободные массовые элементы, выделившиеся при деформации, тут же вновь поглощаются или рассеиваются в пространстве. А вот так называемое безопорное движение, в котором осуществляется динамическая деформация внутри одного и того же тела, не противоречит предложенной схеме взаимодействия. Кроме безопорного движения есть множество схем экспериментов, которые свидетельствуют в пользу предложенного механизма взаимодействия. Приведём некоторые из них.
1.2.3. Эксперименты, свидетельствующие о возможном наличии паруса и ветра взаимодействия
В. А. Кучин, М. В. Турышев и В. В. Шелихов ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА
http://ivanik3.narod.ru/ObschPhiz/Inerciod/Turyshev/NewExper/ExpProvImpRuss.doc
Схема этого эксперимента приведена в главе 3.5. на рисунке (3.5.1). Суть его состоит в следующем: Тележка через блок и нить приводится в движение грузом, опускающимся под действием силы тяжести. Если нить привязана непосредственно к тележке, то тележка получает одно ускорение. Если же нить при этом одновременно раскручивает барабан на той же тележке, то она приобретает значительно меньшее ускорение. Формальное объяснение несложное. Во втором случае сила тяжести груза совершает дополнительную работу по раскручиванию барабана, поэтому на разгон тележки затрачивается меньшая работа.
Но работа это не материальный фактор, который может реально препятствовать движению тележки. Это всего лишь количественное описание процесса взаимодействия. А вот то, что физически тормозит тележку, количество работы, затраченное на раскручивание барабана, само по себе не объясняет. С нашей точки зрения это происходит следующим образом.
При раскручивании барабана происходит его деформация, которая приводит к возникновению у него паруса взаимодействия, что препятствует его раскручиванию. Поэтому сила взаимодействия начинает реализовываться в поступательное движение самой тележки. При этом парус кручения барабана поступательному движению практически мало препятствует, т.к., если одна сторона этого паруса тормозит поступательное движение, то другая фактически «гребёт» в сторону поступательнного движения. С началом поступательного движения появляется парус и у тележки. При этом сила опять переключается на кручение барабана, после чего складывается парус тележки и т. д. Это и создаёт эффект увеличения инертности массы системы, хотя её общее количество вещества не изменяется.
Конечно, этот эффект можно объяснить и одним только врождённым свойством инерции. Но есть и другой эксперимент, который приводит Черняев А. Ф. в Русской механике (см. Рис 55).
Рис. 55
«Возьмем два ротора-гироскопа 1 и электромотор 2, ось которого укреплена неподвижно и перпендикулярно горизонту. На оси электромотора 3акрепим шарнирно планку 4 (рис. 55, вид сверху), по краям которой установлены гироскопы 1 с осями, параллельными оси электромотора. Вот и вся конструкция.
Раскрутим гироскопы против часовой стрелки до достижения ими постоянной частоты и после этого начнем вращать электромотором планку с гироскопами тоже против часовой стрелки, фиксируя изменение нагрузки электромотора. У меня при проведении этого эксперимента два гироскопа мощностью по 3 Вт так перегрузили 400-ваттный электромотор, что он сгорел, так и не достигнув нормативного количества оборотов».
Правда, на рисунке гироскопы, вопреки описанию автора вращаются по часовой, а мотор против часовой стрелки. Однако это это очень важный момент, который в виду допущенной автором ошибки следует обговорить более подробно. В том виде, как это изображено на рисунке эффекта торможения привода может на быть. С внешней стороны гироскопы «гребут парусом» в сторону вращения, а препятствуют вращения только внутренние паруса гироскопов. В этом случае эффект может быть обратным, т.е. гироскопы будут в целом содействовать вращению, т.к. подгебающие стороны расположены на большем рычаге, а тормозящие на меньшем. Поэтому для получения эффекта торможения необходимо соблюдать однонаправленность гироскопов и привода, о чём говорит автор. Однако для проверки нашего утверждения эффект облегчения работы привода так же является подтверждающим эффектом.
Похожий эксперимент проводил Пехотин И. Е. (см. его Рис.4). В этом эксперименте стальной шар выбрасывался пусковым устройством и через нить тянул за собой другой такой же шар. Дальность полёта шаров изменялась в зависимости от того была ли нить предварительно навита на буксируемый шар или буксировка осуществлялась без раскручивания буксируемого шара. При наличии навивки длина полёта системы уменьшалась на 30%.

Чтобы исключить какие-либо особенности вращательного движения и связанные с ним кориолисовые силы можно предложить эксперимент без вращающихся частей (см. Рис 1.2.1—1). На горизонтальном стержне-направляющей может перемещаться вертикальный правый диск-масса и тело, состоящее из трех горизонтальных дисков-масс слева. Верхний и нижний диск тела слева поджаты пружинами и зафиксированы. Между вертикальным правым диском и телом из трёх дисков слева так же находятся зафиксированные до поры до времени пружины.
Рис. 1.2.1—1
При отпускании замков пружин в теле из трёх дисков слева верхний и нижний диски ударяются о центральный горизонтальный диск, который может перемещаться только вдоль горизонтальной направляющей. Как только деформация от взаимодействия верхнего и нижнего диска с центральным диском достигнет максимума, освобождается пружина между телами в горизонтальном направлении. Предполагается, что в этом случае инертность тела из трёх дисков при его неизменной массе увеличится. В эксперименте следует предусмотреть возможность включения горизонтальной пружины в разные моменты: до взаимодействия дисков левого тела, в момент их неполного взаимодействия и в момент их полного взаимодействия. Это позволит точнее дифференцировать причину возможного эффекта увеличения инертности.
Поскольку вращения и соответственно гироскопических (кориолисовых) сил в этом эксперименте нет, то если предполагаемый эффект подтвердится, объяснить его можно только за счёт дополнительного паруса взаимодействия, распустившегося в результате взаимодействия верхнего и нижнего дисков тела из трёх дисков с его центральным диском. Причём в этом эксперименте сила привода между телами не тратится ни на вращение чего-либо, ни вообще на что-либо другое кроме поступательного движения одних и тех же тел. Следовательно, появление эффекта увеличения инерционности может быть объяснено только за счёт дополнительного паруса взаимодействия.
Для того чтобы сделать эксперимент более достоверным можно повторить его с телом из трёх дисков расположенных вертикально, т.е. развернуть его на 90 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Технически это не представляет никаких сложностей, поэтому мы не приводим схему такого эксперимента. Можно предложить ещё множество подобных экспериментов. Но пока нет достоверных результатов уже предложенных экспериментов с отсеиванием побочных эффектов, то в этом пока нет особого смысла. Оставив этот вопрос пока открытым, попробуем применить представленный механизм для объяснения известных типов контактного взаимодействия.
1.2.4. «Парадокс» абсолютно упругого удара
В современной физике различают два типа механического взаимодействия. Это упругий и неупругий удары. Рассмотрим эти взаимодействия с учетом предложенного выше механизма перераспределения энергии и сил взаимодействия, т.е. явления инерции. Взаимодействие осуществляется при наличии относительной скорости между взаимодействующими телами. При этом каждое из взаимодействующих тел может иметь разную собственную скорость в абсолютной неподвижной системе отсчета (АИСО). Однако относительная скорость может так же образовываться и в самом процессе взаимодействия изначально неподвижных тел в АИСО.
В первом случае взаимодействие осуществляется за счет разностной кинетической энергии взаимодействующих тел, которую каждое из них могло получить во внешних независимых взаимодействиях. А во втором случае между покоящимися телами формально может подводиться внешняя энергия. Однако с началом взаимодействия энергия, подводимая в систему извне, эквивалентна внутренней энергии замкнутой системы, т.к. она высвобождается уже внутри системы.
Второй случай ни у кого не вызывает никаких вопросов, т.к. в нём взаимодействующие тела в полном соответствии с третьим законом Ньютона разлетаются в разные стороны относительно АИСО. А вот в разновидности первого случая, когда ударное тело полностью передает свое движение неподвижному на момент начала взаимодействия телу-мишени и проявляется так называемый «парадокс упругого удара». Этот парадокс некоторые авторы усматривают в том, что тела не разлетаются в разные стороны, что якобы непременно должно следовать из третьего закона Ньютона.
Один из таких авторов Спурре А. Ф. в статье «Парадоксы физики», размещенной в SciTecLibrary предлагает разрешить это парадокс формально математически, связав ИСО с центром масс взаимодействующих тел. То есть Спурре фактически предлагает свести задачу ко второму случаю, в котором взаимодействующие тела в полном соответствии с третьим законом Ньютона разлетаются в разные стороны относительно АИСО ЦМ.
Но фактически из системы отсчёта, связанной с центром масс взаимодействующих тел этот парадокс просто не виден, поэтому и разрешать-то особенно ничего и не надо. Следовательно, это не решение проблемы, это только уход от неё по принципу «не виден, значит, не существует». Однако тот факт, что в одной из абсолютно равноправных систем отсчёта, каковыми являются как неподвижная АИСО, так и система, связанная с центром масс – ИСО ЦМ, парадокс существует, а в другой его нет, уже сам по себе является парадоксальным.
Таким образом, в системе отсчёта, связанной с центром масс взаимодействующих тел парадокс упругого удара не только не разрешается, но и приводит к другому парадоксу, т.е. к парадоксу неравноправности ИСО! Из этого следует, что игнорирование разных систем отсчёта и соответственно разных условий взаимодействия не способствует установлению истины.
Если какой-либо существующий или только кажущийся парадокс можно разрешить только в другой системе отсчёта, то следует признать, что система отсчёта, в которой парадокс возник, неверна? Но если это так, то неверен и сам принцип относительности, в соответствии с которым все ИСО в классической физике считаются равноправными?!!! Ниже мы покажем, что так называемый парадокс абсолютно упругого удара, когда ударное тело останавливается, а тело-мишень получает всё его движение – это мнимый парадокс в любой системе отсчёта.
Его легко можно объяснить в изначально заданной АИСО, связанной с неподвижным телом, не порождая новые уже совсем не кажущиеся парадоксы, возникающие с использованием системы центра масс при полном игнорировании неподвижной АИСО. То есть можно легко обойтись и без совсем не нового и далеко не оригинального решения, предложенного Спурре. Такое решение сегодня можно считать общепризнанным, однако далеко не все согласны, что это снимает парадокс абсолютно упругого удара.
Итак, рассмотрим парадокс упругого удара с точки зрения нашего механизма взаимодействия. Ньютоновские силы инерции поэлементной поддержки по определению препятствуют не только движению тел с положительным ускорением, но и поддерживают уже имеющееся движение физических тел при появлении у них отрицательного ускорения, т.е. при противодействии их движению. В АИСО неподвижное тело-мишень «подпирается» с внешней стороны только средой, а ударное тело подпирает ещё и кинетическая энергия или импульс всех его массовых элементов, но уже не с внешней стороны самого тела, а с внешней стороны фронтальной части его взаимодействия. Это выражается в том, что остановленные на переднем фронте взаимодействия массовые элементы ударного тела тут же получают вполне реальную движущую силу со стороны его задних вновь вступающих во взаимодействие массовых элементов.
До выравнивания скоростей поддерживающие ньютоновские силы инерции ударного тела, проявляющиеся в неподвижной АИСО, всегда больше текущих внутренних ньютоновских сил, проявляющихся внутри зоны взаимодействия. Они не дают телу-мишени оторваться от ударного тела. Этому способствует так же и истинные силы инерции мировой материальной среды, которые «подпирают» всю вновь образующуюся систему со стороны тела-мишени. В результате вновь образующаяся система приобретает свой общий внешний импульс, вполне физически, в реальном объединяющем всю систему взаимодействии. У Спурре же разное движение разных тел превращается в единую замкнутую движущуюся систему фактически «по щучьему велению».
Это очередной и совсем не кажущийся парадокс предлагаемого Спурре разрешения всего лишь безобидного мнимого парадокса, т.к. никакое движение не может мгновенно возникнуть в готовом виде из ни откуда, т.е. без ускорения.
Сторонники Спурре могут возразить, что главным признаком замкнутой системы является отсутствие её связи с внешним миром, т.е. отсутствие внешних взаимодействий. Если имеются всего два тела, то все их взаимодействия между собой естественно удовлетворяют условиям внутренних взаимодействий замкнутой системы. Поэтому при отсутствии каких-либо взаимодействий двух тел с другими телами, все их взаимодействия между собой не противоречат понятию замкнутой системы по признаку отсутствия внешних взаимодействий. Но есть и другие признаки замкнутой системы, которым система Спурре не удовлетворяет.
По определению поступательного движения все точки движущейся замкнутой системы, как бы они ни взаимодействовали между собой, должны согласовано участвовать в общем поступательном движении. Этому условию система Спурре не удовлетворяет, т.к. одно из тел в АИСО всегда неподвижно. Следовательно, даже единственные два тела во всей вселенной до их объединительного взаимодействия между собой не образуют единую замкнутую систему. Более того, если АИСО двух тел связана с их ЦМ, они никогда и ни при каких обстоятельствах не образуют единую замкнутую систему, т. к. АИСО ЦМ гарантированно разделяет их на разные системы.
До тех пор, пока скорость ударного тела все еще больше скорости вновь образующейся в объединительном взаимодействии общей системы, часть энергии взаимодействия, несмотря на затраты на разгон системы, параллельно накапливается в области упругой деформации. Этому способствует, как свойство материи преобразование напряжение-движение, так и прямое внешнее сопротивление, оказываемое системе мировой материальной средой со стороны тела-мишени, а также ньютоновские силы инерции поэлементной поддержки со стороны ударного тела.
Очевидно, что после того как скорости взаимодействующих тел сравняются по величине ускорение вновь образующейся системы прекратится. При этом объединенная система вполне физически без какой-либо мистики и волшебства приобретёт скорость, равную половине первоначальной скорости ударного тела. Однако двигаться с такой скоростью новая система будет недолго, т.к. в отсутствие поддерживающих ньютоновских сил инерции поэлементной поддержки самому существованию новой системы теперь препятствует внутренне напряжение между телами, накопленное во время разгона и выравнивания скоростей.
Простой расчет показывает, что на выравнивание скоростей, т.е. на движение объединенной системы, имеющей удвоенную по сравнению с ударным телом массу с половинной скоростью ударного тела в соответствии с известной формулой (Е=mV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2) расходуется только половина всей энергии взаимодействия или начальной кинетической энергии ударного тела в АИСО. Вторая половина первоначальной энергии ударного тела к этому времени будет сосредоточена в области упругой деформации. При этом кинетическая энергия каждой из частей объединенной системы, т.е. бывшего ударного тела и тела-мишени, составит по четверти первоначальной энергии ударного тела.
Равномерно движущаяся система тел не испытывает инерционного сопротивления, т.е. она ничем не «подпирается» ни со стороны ударного тела, ни со стороны тела-мишени. Зато изнутри на новую систему действует накопленное во время объединения напряжение. Поэтому после выравнивания скоростей начинается разрядка напряжения между телами системы. Очевидно, что на этапе разрядки напряжения каждая из частей теперь уже распадающейся системы получит такие же по абсолютной величине четвертинки приращения энергии и соответственно скоростей, как и на этапе формирования системы. Ударное тело получит такое же, как и на этапе разгона системы, отрицательное приращение, а тело-мишень получит соответственно такое же положительное приращение.
Это означает, что в процессе разрядки напряжения ударное тело получит отрицательный импульс движения, равный по величине её оставшемуся положительному импульсу, которые взаимно компенсируются, после чего ударное тело в заданной АИСО естественно остановится. При этом тело-мишень получит положительный импульс равный половине импульса ударного тела, который вместе с уже имеющимся у тела-мишени таким же импульсом доведёт скорость тела-мишени до первоначальной скорости ударного тела. В результате после полной разрядки напряжения, ударное тело на абсолютно законных основаниях полностью остановится, а тело-мишень так же без каких бы то ни было парадоксов приобретет скорость ударного тела. Вот вам всё разрешение мнимого парадокса в заданной исходной АИСО.
Вообще говоря, парадокс заключается не в том, разлетаются ли тела после взаимодействия в разные стороны или нет. Третий закон Ньютона этого вовсе не требует, он требует только равенства силы действия и противодействия. Причём это может быть зафиксировано в любой инерциальной системе, а не только в системе, связанной с ЦМ взаимодействующих тел. Поэтому настоящий парадокс современной механики состоит в том, что из разных, даже инерциальных систем отсчёта результат одного и того же действия выглядит по-разному. И это наглядно демонстрируется и убедительно подтверждается решением, предложенным Спурре. По определению во всех инерциальных системах отсчёта все законы механики должны выполняться одинаково. Однако это принципиально недостижимо, т.к. даже в инерциальных системах всё выглядит одинаково только с точностью до какой-то константы. И так называемый парадокс упругого удара это один из многочисленных примеров неравноправности ИСО.
В ИСО ЦМ Спурре законы физики принципиально выполняются. Однако результат в ней будет отличаться от правильного результата в АИСО на постоянную величину равную половине скорости ударного тела, изначально заданной в АИСО по условию задачи. Это как раз та самая величина, которая виртуально безо всякого ускорения, т.е. фактически из ни откуда, искусственно появляется в схеме Спурре при произвольном выборе ИСО в центре масс системы, которая не только отсутствует в условиях задачи, но и противоречит физической реальности для АИСО, связанной с неподвижным телом-мишенью. Поэтому, связывая ИСО с центром масс системы, Спурре произвольно исказил исходные данные, т.е. заданную физическую реальность. С этой же ошибкой он получил и ответ, т.к. всякая задача может быть решена только относительно своих, а не чужих исходных данных.
Выбор не соответствующей исходным данным инерциальной системы координат ничем принципиально не отличается от выбора неинерциальной системы координат (НСО) вместо исходной ИСО. Причём вопреки утверждению классической физики законы природы в НСО будут выполняться в любом случае так же, как и в исходной ИСО, т.к. природе собственно нет никакого дела до придуманных людьми систем отсчёта. Во всяком случае, будет, безусловно, выполняться их алгоритм. Вот только отличаться результаты в НСО от результатов в исходной ИСО будут уже не на константу, а на переменную величину. Поэтому законы физики в НСО могут быть полностью неузнаваемы. Но принципиальной-то разницы нет. И том и в другом случае они будут искажены. А до узнаваемости или нет, это уже второй вопрос, который зависит от того сможем ли мы учесть эти искажения, что принципиально одинаково возможно в обеих системах, с той лишь разницей, что в ИСО это сделать намного проще.
Как показано выше, средняя скорость объединяющейся системы в нашей интерпретации устанавливается вполне физически – постепенно с определённым средним ускорением. Виртуальная же система Спурре становится замкнутой системой только ценой искусственного искажения заданной в исходной АИСО физической реальности. При этом реальные силы взаимодействия, которые проявляются на этапе выравнивания скоростей, превращаются в разрешении парадокса по методу Спурре в фиктивные, т.е. несуществующие силы. В ИСО ЦМ Спурре искажена так же энергия заданного в АИСО движения тел, т.к. энергия системы и тел в ИСО ЦМ Спурре вдвое меньше исходной энергии ударного тела в АИСО.
Таким образом, объяснение кажущегося парадокса у Спурре сводится лишь к замене одного кажущегося парадокса несколькими реальными парадоксами, которые вполне безобидны с абстрактно математической точки зрения, но вряд ли могут быть оправданы физически. Так происходит во всех случаях, когда физику пытаются изучать абстрактно математическими методами, бесконечно манипулируя различными системами отсчета, и забывая при этом о самой физике.
Использование подвижной ИСО ЦМ в рассматриваемом случае это не только бесполезный, но и крайне вредный математический формализм, причём вовсе даже не, потому что ИСО ЦМ не является в данном случае истинно абсолютной инерциальной системой отсчёта для всей вселенной. Во всей вселенной вряд ли вообще когда-либо отыщется абсолютная система отсчёта, т.к. даже мировой эфир не является абсолютной ИСО, по той простой причине, что в нём могут существовать различные внутренние течения. Формализм Спурре состоит в том, что его ИСО ЦМ оторвана от физической реальности, которая в бесконечной вселенной может быть только заданной реальностью, т.е. фактической физической реальностью в конкретной области пространства.
Следовательно, при принципиальном отсутствии в природе абсолютных систем отсчёта, частной абсолютной системой отсчёта может служить Заданная изначально Условно Абсолютная инерциальная система (ЗУА ИСО). Критерии выбора частной абсолютной системы отсчёта ЗУА ИСО состоят в том, чтобы учесть в ней максимально возможное количество физически достоверных сведений о рассматриваемом взаимодействии, явлении или процессе. В общем случае это может быть и ЗУА ИСО ЦМ Спурре. Но только не в рассматриваемом случае, в котором исходные данные заданы совершенно в другой системе, и которые уже не могут быть физически достоверно совмещены со схемой Спурре. Иначе их придётся просто игнорировать, что не соответствует максимально известным сведениям о заданной физической реальности в частной абсолютной ИСО.
В ЗУА ИСО ЦМ Спурре принципиально невозможно объяснить так же неупругий удар, т.е. в ней вместо мнимого разрешения парадокса упругого удара появляется реальный парадокс неупругого удара. А вот в частной системе отсчёта ЗУА ИСО можно успешно без каких-либо парадоксов смоделировать и неупругое взаимодействие. Если после выравнивания скоростей блокировать разрядку области упругой деформации каким-либо искусственным механическим способом, то вторая половина кинетической энергии ударного тела, остающаяся после выравнивания скоростей, сохраняется внутри системы до тех пор, пока не будет выведена из нее в виде излучения, теплового рассеивания или каким-либо иным способом. Если разорвать механическую связь до тех пор, пока энергия ещё не рассеется, то мы опять получим кинематику и динамику упругого взаимодействия.
Спурре утверждает, что только в системе ЦМ законы сохранения импульса и энергии приобретают и имеют реальный физический смысл и точные количественные значения. Но это без каких-либо оговорок, т.е. на все 100% верно только для двух взаимодействующих тел. Если же в поставленной задаче требуется учесть влияние каких-то третьих тел, от которых два взаимодействующих тела и получили свои исходные импульсы, то в этом случае без сторонней инерциальной системы отсчёта обойтись невозможно. Рассматриваемое выше взаимодействие – это и есть такой случай, в котором заданная физическая реальность не совместима с нереальностью ИСО ЦМ Спурре.
***
И ещё один маленький нюанс, подтверждающий наш механизм явления инерции. На форуме http://live.cnews.ru/forum/index.php?showtopic=82442&st=300 участник Варяг 23.08.2014 г. на стр. 13 заявил: «Господи, ну какую только дребедень не вбивают в незрелые умы нынче в школе! Простой пример: Вы отрабатываете удар на занятиях по боксу. Перед Вами воздушный шарик и свинцовый шар такого же размера. Вы вкладываете все свои силы в удар и бьёте кулаком по воздушному шарику. Через боксёрскую перчатку Вы этого удара и не почувствуете. А теперь точно так же, вложив все силы в удар, шарахаете кулаком по свинцовому шару. Этот удар Вы почувствуете наверняка, а может, и в травм пункт попадёте. Вопрос: В оба удара Вы вкладывали все свои силы, тогда почему столь различны их последствия? Зарубите себе на носу, молодой человек: действия не бывает без равного ему противодействия. И не читайте википедию, в ней пишут всякую глупость, например, что силы инерции фиктивны».
Самый на первый взгляд разумный и рассудительный из участников Дедуля пояснил «„изо всей силы“ вовсе не значит с одинаковой силой. К свинцовому шару ты можешь приложиться так, что кости поломаешь, потому что от него будет сильнейшее противодействие, пропорциональное его массе и приданному тобой ускорению. К шару же воздушному ты просто никогда не сможешь приложить такую же силу, именно ввиду его малой массы, и соответственно малой силы инерции, противодействующей твоему удару».
Однако «изо всей силы» это вопреки мнению Дедули означает, что в обоих случаях боксёр всё-таки вкладывает в кулак абсолютно одинаковую движущую силу-мощность (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V * a = N [Вт], см. выше). Ведь если отвлечься от шаров, то в обоих случаях один и тот же кулак разгоняется до одинаковой скорости. Следовательно, в кулак вложена одинаковая движущая сила. А поскольку один и тот же кулак в обоих случаях разгоняется абсолютно идентично «изо всей силы» одного и того же боксёра, то к его разгону причастна и одинаковая статическая сила (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
А в остальном Дедуля прав, к воздушному шару действительно очень трудно приложить такую же силу, как и к свинцовому шару. Хотя теоретически к этому результату можно приблизиться, если кулаку сообщить очень большую скорость. Но почему так происходит, Дедуля так и не объяснил. Он сослался на разную инерцию шаров. Об этом же говорит и Варяг. Но ведь в соответствии с законом сохранения импульса легкий воздушный шарик получит ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в такой же степени большее, чем ускорение свинцового шара (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), в какой степени масса воздушного шара (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) меньше массы свинцового шара (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Но если это так, то третий закон Ньютона должен это подтвердить: (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). При этом, как показано выше в главе (1.2) одинаковая сила свидетельствует и об одинаковой инерции тел.
Это, в общем-то, следует и из классической физики. Однако в реальной действительности, кроме безусловного выполнения третьего закона, мы видим и разный количественный результат его выполнения. И это действительно невозможно объяснить с точки зрения самого третьего закона Ньютона, т.к. он определяет только статическое напряжение, но не движущую силу. А вот одинаковую движущую силу кулака воздушный шарик и свинцовый шар останавливают по-разному.
Воздушный шарик упирается в среду очень малым парусом взаимодействия, т.е. на него действует очень малые истинные силы инерции, а так же при таком взаимодействии образуются и малые врождённые силы инерции. Поэтому он практически полностью воспринимает движущую силу кулака и тут же в соответствии с врождённым свойством инерции (преобразование напряжение-движение) превращает её в своё движение (см. гл. 1.2.1). Но как только статическое напряжение движущей силы превращается в движение, то оно тут же перестаёт существовать как сила. Поэтому кулаку в ответ мало что достаётся.
А вот свинцовый шар не может быстро воспринять движущую силу кулака в соответствии с врождённым свойством инерции, т.к. его движению в значительно большей степени препятствует его большой парус взаимодействия, который упирается в среду в значительно большей степени, чем малый парус лёгкого воздушного шарика. К тому же в этом взаимодействии образуются и намного бОльшие врождённые силы инерции. В результате практически вся движущая сила кулака отражается от свинцового шара обратно в сторону боксёра и ломает ему руку.
Если использовать существующие классические понятия, в которых вместо движущей силы (мощности) применяется понятие движущейся силы, то объяснение выглядит следующим образом. Лёгкий шарик набирает скорость быстрее свинцового шара и, таким образом, просто намного эффективнее, чем свинцовый шар убегает от кулака, скорость которого ограничена возможностью боксёра. Поэтому третий закон Ньютона в случае с воздушным шариком не может состояться в равной степени, как в случае взаимодействия кулака со свинцовым шаром. Ведь третий закон выравнивает или распределяет между телами только ту силу, которую между ними удаётся вложить, а не ту, которую хочется или теоретически возможно вложить. Если принимающее тело быстро убегает от тела дающего, то вложить между ними удастся не всё, что скрывается под термином «изо всех сил».
Дедуля пытался объяснить этот феномен так же и через движущуюся ИСО ЦМ. Но, как показано выше, (см. парадокс абсолютно упругого удара), в разных инерциальных системах отсчёта все законы выполняются с точностью до константы. Поэтому в ИСО ЦМ легко увидеть справедливость третьего закона Ньютона, но величину этой справедливости, которая в одном случае ломает руку, а в другом практически неощутима, с помощью законов Ньютона обосновать не удастся даже в ИСО ЦМ. Для этого необходимо учитывать движущую или по-старому движущуюся силу.
1.2.5. Заключение по явлению инерции
В заключение подраздела о механизме явления инерции разберём два примера, приведённых классической физикой в лице профессора Н. В. Гулиа. Эти примеры призваны, по его мнению, окончательно убедить всех в нереальности сил инерции.
Профессор Гулиа в «Удивительной физике» в главе «Инерция: сила или бессилие?», негодуя по поводу довольно часто встречающегося даже в науке мнения о том, что сила инерции является реальной силой, относит любые проявления таких мнений к несуразным казусам, и приводит пример одного из таких, по его мнению казусов:
«Но и при обычном прямолинейном движении таких казусов сколько угодно, и свидетелем одного из них был автор. Дело происходило на защите кандидатской диссертации по теории автомобиля. Молодой диссертант делал доклад по работе, пользуясь формулами, написанными на плакатах. Естественно, диссертант воспользовался принципом Даламбера, по-видимому, даже не подозревая об этом. И уравнение тягового баланса ускоряющегося автомобиля он записал в том виде, как это делается и в большинстве учебников:
Рk (сила тяги) = Рf (сила сопротивления качению) + РV (сила сопротивления воздуха) + Рj (сила инерции).
Шутник – член Ученого Совета – спрашивает диссертанта:
– Вот у вас сила тяги равна сумме всех сопротивлений. Стало быть, автомобиль находится в равновесии, он неподвижен. Почему же вы говорите, что машина разгоняется?
Диссертант долго думал, а потом не нашел ничего лучшего, как сказать:
– Это только теоретически – в равновесии. А на самом деле сила тяги чуть-чуть больше сопротивления, вот он и движется!
Хохот был такой, что проснулись даже обычно спящие члены Совета. А правильный ответ должен быть таким:
– Сила инерции фиктивная, несуществующая. Она добавлена согласно принципу Даламбера для облегчения решения задачи (рис. 44). И вся разница между силой тяги и силами сопротивлений идет на разгон автомобиля, вот он и ускоряется!Но разве виноват диссертант, что он учился по учебникам, где все те же ошибки.Не понимают многие инженеры принцип Даламбера, вот и «оживают» несуществующие силы инерции!»
Хорошо хоть Гулиа сам признал, что силу инерции считают физически реальной не только неграмотные изобретатели инерцоидов и другие неграмотные люди, которые не читали учебников. Оказывается «все те же ошибки» можно почерпнуть и из самих учебников, как говорит сам Гулиа. Надеемся, что после этого автора не будут обвинять в голословности, по поводу его мнения о том, что в современной физике существует-таки двойственное понятие силы инерции и в том, что, заявляя об этом, он якобы просто не правильно истолковывает работы классиков теоретической механики: «Каждый видит в книге свою фигу». В этом автора обвинили на известном физическом форуме МГУ.
Однако оказывается, современный нам и достаточно известный в мире науки профессор классической механики тоже признает, что в учебниках по этому поводу нет исчерпывающей ясности. Правда сам Гулиа двойственность понятия инерции категорически отрицает и никак не хочет признать, что в реальной действительности все-таки «оживают» несуществующие силы инерции», а точнее сказать живут в ней постоянно с самого сотворения нашего мира, если, конечно же, таковое когда-либо было.
Гулиа никак не может понять, что абсолютно все силы в природе возникают исключительно только, благодаря явлению инерции. Ведь свойство материи преобразование напряжение-движение это и есть инерция, которая в современной физике воспринимается, как противодействие движению при его возникновении и противодействие самого движения его торможению. Тем не менее, в соответствии с врождённым свойством материи преобразованием напряжение-движение и принципом Даламбера силы инерции действительно не препятствуют движению.
Просто в процессе взаимодействия сила естественным образом превращается (преобразуется) в движение. При этом сила не может мгновенно разогнать тело до бесконечной скорости не потому, что со стороны тела ей что-то реально физически препятствует, а просто потому что, превращаясь в движение, сила уменьшается на ту свою часть, которая уже стала движением. Однако для того, чтобы сообщить телу дополнительное движение требуется и дополнительная сила, что и воспринимается нами, как реальное противодействие вновь образующемуся движению.
Первыми при разгоне приходят в движение ближайшие к точке приложения напряжения элементы тела. При этом последующие ещё неподвижные элементы отнимают движение у первых элементов, что создаёт эффект препятствования разгону. В процессе остановки движения так же первыми останавливаются ближайшие к точке приложения тормозящего напряжения элементы тела. Однако последующие ещё не остановленные элементы вновь сообщают движение первым остановленным элементам. Возникает эффект инерционной поддержки движения.
Причём это вовсе не повод для смеха Учёного Совета, т.к. силы инерции поэлементной поддержки действия разгона и торможения столь же реальны, как «обычные» силы взаимодействия тел. Даже без учёта сопротивления мировой материальной среды, для преодоления врождённой силы инерции всех элементов разгоняющегося с растущим ускорением автомобиля, необходимо вкладывать во взаимодействия непрерывно растущую, т.е. превышающую прежнее инерционное сопротивление силу.
То же самое можно сказать и о поддержании постоянного ускорения, т.к. достигнутое напряжение непрерывно разряжается, превращаясь в новое движение. А поддерживать расходуемое напряжение можно только за счёт превышения поддерживающей силы над расходуемой. Выравниваются они только в процессе регулирования взаимодействия, но запускает-то такое регулирование только большая сила. В современной физике принято считать, что вкладывается в движение не новая превышающая сила, а энергия. Однако новую энергию невозможно вложить без новой превышающей силы. Это также хорошо известно в классической физике.
Мы уже не говорим о прямом сопротивлении мировой материальной среды, на преодоление сопротивления которого также расходуется напряжение взаимодействия. Причём это напряжение уже не превращается в новое движение, оно только отнимает старое движение. Поэтому раз уж автомобиль движется ускоренно, то «сила тяги…» действительно «…чуть-чуть больше сопротивления, вот он и движется».
Таким образом, ответ диссертанта, пусть неосознанный и интуитивный, гораздо ближе к истине, чем мнение Ученого Совета, основанное на «голой» математике Даламбера. Так что, скорее всего, уважаемые члены Совета в конечном итоге смеялись и до сих пор смеются над самими собой. А вот ответ Гулиа, заключающийся в том, что сил инерции в природе физически не существует, является абсолютным казусом. Его «Удивительная физика» воистину удивительна и необъяснима!
***
Есть ещё один пример неправильной интерпретации явления инерции профессором Гулиа Н. В.
Будучи ярым противником реальности сил инерции, профессор Гулиа в «Удивительной физике» в главе «Кто стоял на плечах гигантов?» пишет:
«По прекрасному ровному шоссе едет автомобиль с выключенным двигателем (как говорят, «накатом»), медленно сбавляя скорость. И ревя двигателем от натуги, бульдозер тащит перед собой целую гору песка, но движется равномерно и по прямой, хотя и медленно (рис. 26). Которое из этих движений можно назвать движением по инерции? Да конечно, второе, хотя так и хочется указать на первое. Самое главное, что тело движется равномерно и прямолинейно. Все, этого уже достаточно, больше ничего и не нужно. Автомобиль в первом примере хоть и медленно, но замедляется. Следовательно, силы, действующие на него, не скомпенсированы: сопротивление есть, а силы тяги – нет. А на бульдозер действует много тел, каждое со своей силой, но все силы скомпенсированы, их равнодействующая равна нулю. Вот почему он и продолжает двигаться равномерно и прямолинейно, то есть по инерции.
Рис. 26. Движение автомобиля накатом и загруженного бульдозера»
Именно этот пример привел Гулиа, делая свое уточнение к классической формулировке первого закона Ньютона (см. выше). Однако:
Во-первых, не бульдозер движется равномерно и прямолинейно, а система тел «бульдозер – гора песка», поэтому заострять внимание на множестве абстрактных сил, действующих на бульдозер при равномерном движении всей системы «бульдозер – гора песка» физически не корректно. Если внутри системы все силы скомпенсированы, то для движения системы в целом они фиктивные, т.е. на систему «бульдозер – гора песка» не действуют никакие силы. Это намного ближе к определению Ньютона, чем представления Гулиа.
А во-вторых, о непричастности первого закона Ньютона к движению по инерции в отсутствие мировой материальной среды мы уже говорили выше. Движение при полном отсутствии сил не может быть физически отнесено к движению под действием сил инерции, т.к. «ничто» (фиктивные силы инерции) не может являться смыслом или основой «чего-то» (движения). Такое движение, как мы отмечали выше, в лучшем случае происходит под «охраной» сил инерции, возникающих только при нарушении равномерного движения в соответствии со вторым законом Ньютона (см. гл. 1.1).
С точки зрения существующей теории движения система «бульдозер-гора песка» движется под действием абстрактной академической силы тяги, поэтому формирование силы тяги бульдозера за счет его взаимодействия с Землей за счёт врождённого свойства материи инерции в существующей математической модели движения не рассматривается. Для современной теории движения достаточно того, что просто есть абстрактная назначенная сила тяги.
То же самое можно сказать и о силе сопротивления движению системы «бульдозер-гора песка». В существующей математической модели движения она также никак не связана с инерцией Земли. Это просто абстрактная сила сопротивления, образующаяся за счет сил трения с абстрактной дорогой. Вот и получается, что в классической физике абстрактной силе тяги противодействует такая же абстрактная сила трения. Однако когда две академические абстрактные силы уравновешивают друг друга, как, например сила тяги и сила трения, то собственно нет никакого смысла их и вводить, рассматривая такое движение.
Именно так и поступает Гулиа, определяя движение бульдозера, как движение по инерции. Действительно, с академической точки зрения всё достаточно просто. Однако в реальной действительности без истинных сил инерции не может возникнуть, ни сила тяги бульдозера, ни сила трения горы песка. При этом в реальной действительности противоположно направленные сила тяги и сила трения уравновешивают друг друга не в каждый момент времени.
Опорным телом для движения системы бульдозера является Земля, с которой он взаимодействует посредством контакта с дорогой. Через силу тяги, бульдозер фактически периодически подключает к взаимодействию массу всей Земли. Это позволяет ему получить во взаимодействии с Землёй силу тяги и ускорение, необходимые для преодоления сопротивления массы горы песка и её трения с Землёй. Однако при разгоне системы трение горы песка увеличивается, т.е. она со своей стороны так же подключает к взаимодействию дополнительную массу Земли. При этом скорость системы падает, а затем, поскольку это приводит к уменьшению трения, вновь возрастает под действием силы тяги бульдозера.
Таким образом, за счет силы тяги бульдозера, взаимодействующие стороны: подсистема «бульдозер – гора песка» и Земля периодически разгоняются, а за счет дополнительного сцепления горы песка с Землёй, возрастающего при ускорении, и подключения дополнительной инерционной массы Земли в обратном направлении вновь тормозятся. Это и есть отрицательная обратная связь, без которой никакое регулирование, в том числе и равномерного движения в присутствии реальных сил не возможно.
Такое регулируемое движение вряд ли можно считать равномерным движением в отсутствие сил. Оно равномерное в среднем, и силы в нём отсутствуют так же только в среднем. Так что ответ на вопрос о том, какое из движений в приведенном примере является движением по инерции, не так прост, как это предлагает считать профессор Гулиа, который утверждает, что для этого достаточно только факта равномерного и прямолинейного движения: «…Самое главное, что тело движется равномерно и прямолинейно. Все, этого уже достаточно, больше ничего и не нужно…».
Неравновесное движение автомобиля «с выключенным двигателем» отличается от движения подсистемы «бульдозер – гора песка» с работающим двигателем только не симметричным регулированием реальных сил торможения и сил инерции поэлементной поддержки автомобиля. Из этого следует, что ни одно из движений в приведённом примере, строго говоря, не является движением по инерции в его традиционном понимании, т.е. при полном отсутствии неуравновешенных сил.
Только абстрактная сила тяги и сила сопротивления могут полностью абстрактно компенсировать друг друга в каждый момент времени, что равносильно их полному отсутствию. Однако в реальной действительности абстрактных сил нет, а равновесие реальных сил не может быть идеальным, т.к. оно регулируется только в процессе взаимодействия. А вот если под движением по инерции понимать движение под действием сил инерции, которые, как показано выше лежат в основе любых сил взаимодействия, то и в том и в другом случае действительно происходит движение по инерции.
Благодаря силам инерции возможна сила тяги бульдозера, обеспечивающая в среднем равномерное движение в условиях симметричного регулирования и благодаря силам инерции в условиях не симметричного регулирования замедляется движение автомобиля с выключенным двигателем. В этом смысле в каждом из этих случаев происходит движение по инерции, т.е. под воздействием сил инерционного происхождения. Однако в этом случае законом инерции следует считать не первый, а второй закон Ньютона.
Таким образом, в бытовом понимании движения по инерции, которое подразумевает реальные силы, противодействия изменению состояния движения, скорее всего, заключена народная мудрость, которая предполагает реальное преодоление сил сопротивления движению за счет «обычных» сил инерции поэлементной поддержки. А вот движение по инерции в отсутствие каких-либо сил осуществляется только для того, кто не прислушивается к народной мудрости и судит о явлениях природы только по академическим законам и математическим формулам.
***
Природа сил инерции в современной физике не установлена, поэтому реальность силы инерции не может противоречить современной физике в принципе. Единственным критерием реальности силы инерции может служить только ее соответствие фундаментальным законам природы, которым, как показано выше, явление инерции полностью соответствует. Более того инерция непосредственно обусловлена фундаментальными законами природы, как собственно и законы природы обусловлены инерцией.
Врождённое элементарное свойство материи преобразование напряжение-движение не может быть пока объяснено современной физикой именно потому, что оно элементарное и в физике нет ничего боле элементарного, что можно положить в структуру этого свойства. Однако отрицание мировой материальной среды, сопротивление которой, так же определяет явление инерции, причем, по-видимому, количественно в значительно большей степени, чем врождённое свойство материи преобразование напряжение-движение, приводит к полному абсурду в классической физике, который заключается в следующем.
Современная физика утверждает, что сила инерции всегда приложена только к опорному телу, т.е. источнику активного движения или к ускоряющему телу. Однако это все равно, что сопротивление изменению состояния движения ускоряемого тела со стороны среды оказывается не ему, а непосредственно источнику силы, минуя само ускоряемое тело. Это равносильно тому, что ускоряется одно тело, а сопротивление его ускорению оказывается совсем другому телу – источнику силы! Такое толкование природы взаимодействий противоречит даже общепризнанным на сегодняшний день законам физики и в частности третьему закону Ньютона.
Ни одно физическое тело не может воздействовать на другое тело, не испытывая, как минимум такого же силового противодействия на себе. Поэтому даже если источник противодействия изменению состояния движения физических тел на сегодняшний день наукой не установлен, это противодействие в соответствии с той же самой наукой в первую очередь должно оказываться именно ускоряемому телу, а уже через него противодействие может быть передано опорному телу. Это справедливо для взаимодействия тел даже в отсутствие мировой материальной среды. Может быть, именно в этом смысле следует понимать слова Ньютона о том, что инерция это «врожденная сила материи».
По мнению В. А. Ацюковского («Общая эфиродинамика», МОСКВА, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990) все мировое пространство и промежутки между элементарными частицами любого вещества заполняет мировая материальная среда – эфир, которая представляет собой сильно разреженный реальный газ. Мельчайшие частицы этого газа – амеры и являются первокирпичиками материи, т.е., по-видимому, и элементарными носителями массы. По Ацюковскому силы гравитации определяются термодиффузионными процессами в эфире, основанными на теплообмене массы вещества с окружающим эфиром.
Эфир в составе вещества является более холодным по сравнению со свободным эфиром. Он охлаждает свободный эфир между тяготеющими телами, в то время как с внешней стороны тел свободный эфир охлаждается значительно меньше. Материальные тела под действием внешнего давления устремляются в область пониженного давления более охлаждённого эфира между телами. Причем градиент давления мировой материальной среды тем больше, чем больше количество вещества в теле.
Инерция, обеспечиваемая средой также, по-видимому, основано на обмене энергией между веществом и мировой материальной средой. Если при взаимодействии материальных тел в зоне деформации происходит нагрев окружающего эфира. При этом взаимодействующие тела устремляются в сторону внешнего более холодного эфира. Причём оба взаимодействующих тела в любом случае испытывают сопротивление движению со стороны более холодного открытого пространства (с учётом паруса взаимодействия).
Конечно же, это только предположение. Механизм распределения энергии в материи может быть уточнен по мере накопления соответствующих знаний в науке. Однако совершенно очевидно, что без врождённого свойства преобразования напряжение-движение и без инерционного сопротивления среды никакие силы взаимодействия не смогут распространяться на материальные тела. Сила инерционного сопротивления мировой материальной среды непосредственно воздействует на ускоряемое тело, а уже через него на опорное тело, т.е. сила, действующая на опорное тело, в конечном итоге является продолжением силы инерции. Без среды – это инерция поэлементной поддержки, только и всего.
Иллюзию нереальности силам инерции придает только существующая на сегодняшний день математическая модель, которая, кстати, призвана облегчить решение задач динамики, а не усложнять понимание физической сущности реальных взаимодействий, хотя сегодня получается почему-то все наоборот. Некоторые физики от математики склонны принимать существующую математическую модель теории движения «за чистую монету» и распространяют абстрактные математические допущения на реальную действительность. Причем Даламбер в этом нисколько не виноват. Виноваты, наверное, «неграмотные люди», как говорит Н. В. Гулиа в своей «Удивительной физике».
По поводу вводимого в физику для облегчения решения задач движения принципа Даламбера, Гулиа пишет: «он же (Даламбер – авт.) не подозревал, что в научном мире еще имеются люди не очень образованные…» (см. выше). Н. В. Гулиа считает, что инерция связана только с принципом Даламбера и не имеет под собой никакой физической основы. Интересно как грамотный вроде бы человек Гулиа вообще представляет себе силу тяги в отсутствие силы инерции?!
Тот же самый автомобиль с двигателем любой мощности никуда не уедет на скользком льду вовсе не, потому что отсутствуют силы трения. Это, конечно важно, но это только второстепенная причина, являющаяся следствием основной причины, т.к. силы трения в данном случае играют лишь роль посредника между взаимодействующими телами. У спортсмена, бегущего на тренажере «Беговая дорожка» с силой трения ног по отношению к полотну дорожки все в полном порядке. Однако все усилия спортсмена не приводят к его сколько-нибудь заметному перемещению относительно Земли, на которой стоит спортивный снаряд.
Силы трения это только промежуточное звено во взаимодействии автомобиля с Землей, отсутствие которой лишает автомобиль возможности взаимодействовать с инерцией Земли. Точно так же как мешает спортсмену взаимодействовать с инерцией Земли спортивный снаряд «Беговая дорожка». Для создания силы тяги необходимо в первую очередь инерционное сопротивление опорного тела, которого из-за отсутствия сцепления со скользкой дорогой лишается автомобиль и из-за свободного перемещения полотна дорожки на барабанах спортивного снаряда лишается спортсмен. Ну и естественно врождённая инерция.
***
Что же является на сегодняшний день «ясным»определением силы инерции в современной физике, о котором говорит Зоммерфельд? Выше в главе 1.1 приведены мнения классиков теоретической механики, в которых ясно прослеживается лишь их двойственное отношение к явлению инерции. Причём причина двойственного отношения к силам инерции в классической физике состоит ещё и в том, что все материальные тела рассматриваются в ней, как физические точки.
Если разбить физические тела на отдельные элементы, хотя бы в виде его реальных физических структур, то явление инерции частично можно объяснить и обычными внутренними Ньютоновскими силами. Они не только передают движение ускоряемому телу, но и собственно поддерживают это движение при встрече ускоряемого тела с препятствиями.
Энергия взаимодействия распространяется между элементами физического тела последовательно. Вначале замедляются элементы тела в зоне непосредственного контакта с препятствием. Они отдают свою избыточную энергию элементам тела, препятствующего ускоряемому телу. При этом последующие элементы отдают свою энергию уже не только препятствующему телу, но и элементам собственного тела, поддерживая тем самым его движение.
Таким образом, по всему объему тела обладающего избыточной кинетической энергией прокатывается волна элементарных взаимодействий, на переднем фронте которой происходит потеря кинетической энергии элементов ударного тела, а на заднем фронте частичное восполнение этой энергии за счёт вступления во взаимодействие его последующих элементов, что эквивалентно силе поддерживающей движение ударного тела. Подобным образом можно объяснить и инерционное противодействие торможению ударного тела.
Результирующая сила в отношении тела-мишени всегда действует в направлении его ускоренного движения, создавая иллюзию отсутствия тормозящей силы инерции, что и утверждает современная физика. Однако первыми тормозятся элементы ударного тела, находящиеся непосредственно в зоне контакта с телом-мишенью. При этом последующие элементы ударного вновь ускоряют заторможенные первыми его элементы.
На двоякое проявление силы инерции указывал еще Ньютон. Он говорил, что сила инерции проявляется как сопротивление и как напор: «Как сопротивление, – поскольку тело противитсядействующей на него силе, стремясь сохранить свое состояние; как напор, – поскольку то же тело, с трудом уступая силе сопротивляющегося ему препятствия, стремится изменить состояние этого препятствия».
Таким образом, Ньютон по сути дела допускал, что силой инерции может быть «обычная» сила, с которой одно тело передает свое движение другому телу и одновременно поддерживает собственное движение. Ведь «…стремится изменить состояние этого препятствия» невозможно без стремления поддержать собственное состояние движения. Особенно если учесть, что тело это не материальная точка, а сложная материальная структура.
Как показано выше, сила инерции это статическая сила (F = m * a), которая возникает при любом препятствии движению, и которая тут же исчезает при устранении этого препятствия посредством преобразования статической силы (F = m * a) в новое движение. Так образуется инерционное движение. При этом внутренние Ньютоновские силы поэлементной инерции осуществляют этот принцип на уровне структур вещества и физических тел, а истинные силы инерции реализуют его на уровне элементарных носителей массы вещества и мировой материальной среды.
Понятие инерции в механическом движении является полным аналогом явлению самоиндукции в электродинамике, которое, по всей видимости, как раз и осуществляется на уровне элементарных масс. Правда, самоиндукция объясняется в классической физике через взаимодействие электронов с электромагнитным полем. Но это уже гораздо ближе к взаимодействию элементарных носителей масс, чем взаимодействие физических тел между собой в виде неделимых материальных точек.
Что же касается точек приложения физически реальных сил, как внутренних Ньютоновских, так и внешних сил инерции, то они, как мы уже отмечали, приложены, прежде всего, к структурным элементам вещества или к элементарным носителям массы каждого из взаимодействующих тел соответственно. Поэтому в каждом конкретном случае точка приложения сил может меняться в зависимости от решаемой задачи.
Сосредоточение сил в конкретной материальной точке, как в ЦМ физического тела это только частный случай всех возможных вариантов взаимодействий. Если бы классическая физика рассматривала кинематику движения физических тел не только как движение единых и неделимых материальных точек, то в динамике мы сегодня наверняка уже имели бы более реалистичные представления о явлении инерции.
***
В этом отношении интересен пример равномерного вращения массивного цилиндрического стержня на его поперечной оси. Вращающийся стержень представляет собой единое физическое тело, которое растянуто за счет сил инерции, реально поддерживающих прямолинейное движение по касательной всех его элементарных носителей массы. Сила упругости возникает лишь как ответная реакция на реальное внешнее воздействие поддерживающих центробежных сил инерции.
Причём реальная сила упругости не может противодействовать фиктивным несуществующим силам, как впрочем, и сама упругая деформация не может возникнуть под действием фиктивных несуществующих сил. Прежде чем должна появиться сила упругости, стержень должен быть предварительно растянут вовсе не фиктивными силами.
В реальности центробежных сил инерции легко убедиться, представив вращение цилиндра в виде упрощенной академической эквивалентной схемы. На любом расстоянии по обе стороны от центра вращения стержня, кроме максимального радиуса стержня можно условно математически выделить элементарный объем, на который действуют внешние и внутренние силы:
1. С внешней стороны на элементарный объем действует совершенно «обычная» даже с классической точки зрения сила внешней части стержня, которая для самой внешней части стержня, как это ни парадоксально, с классической точки зрения является фиктивной, т.е. несуществующей силой! Однако если иметь в виду силы инерции поэлементной поддержки, то никаких парадоксов в этом нет.
2. С внутренней стороны на элементарный объем действует динамически уравновешивающая поддерживающую силу инерции «обычная» сила упругости внутренней части стержня, которая фактически является продолжением обычной поддерживающей силы инерции диаметрально противоположной внешней части стержня, соответствующей внешней части стержня по первому пункту.
Совершенно очевидно, что при равномерном вращении диаметрально противоположные части стержня находятся в состоянии равновесия относительно друг друга и относительно центра вращения, т.к. средняя длина стержня, несмотря на действие «обычной» силы упругости, остается неизменной. Следовательно, внутреннюю часть стержня можно теоретически условно заменить академическим невесомым упругим связующим телом, а внешние части стержня считать самостоятельными массивными физическими телами. Из полученной эквивалентной схемы следует, что, каждое из этих массивных физических тел (внешние части стержня) через силу упругости воздействует друг на друга с обычной поддерживающей центробежной силой инерции.
Таким образом, во вращательном движении центростремительная сила обеспечивается фактически «обычной» поддерживающей силой инерции, как ни парадоксально с классической точки зрения это определение по отношению к фиктивной силе инерции.
Поскольку «фиктивная» с классической точки зрения поддерживающая сила инерции реально уравновешивается «обычной» силой упругости связующего тела, то обе силы вполне реальны. Классическая же модель вращательного движения отрицает какое-либо равновесие центростремительной силы упругости и центробежной силы инерции, считая последнюю силу несуществующей фиктивной силой инерции.
Однако сила упругости связующего тела противодействует вовсе не только силе инерции массы покоя вращающегося тела, которую в классической физике принято считать фиктивной, но и его прямому «ударному», если можно так выразиться, динамическому воздействию на любой рассматриваемый участок связующего тела. А ударное воздействие очень трудно считать фиктивным. Приложена «обычная» поддерживающая сила инерции к диаметрально противоположному вращающемуся телу или закрепленному центру. Однако не следует забывать, что центробежная сила инерции приложена также и к каждому элементарному носителю массы самого вращающегося тела.
Если связующее тело считать реальным физическим телом, а не академической невесомой упругой связкой, то поддерживающая сила инерции приложена, в том числе и к каждому элементарному носителю массы связующего тела, являющегося частью единого тела стержня, что и утверждает классическая физика. Однако, поскольку в данном случае связующее тело неотделимо от вращающегося тела, то совершенно очевидно, что поддерживающая сила инерции оказывает вполне реальное действие и на вращающееся тело, ответное связующему телу.
Совершенно очевидно, что при, увеличении скорости вращения, а значит и линейной скорости движения тела по окружности растет не «фиктивная» сила инерции неподвижного с классической точки зрения в радиальном направлении тела. Рост центробежной силы обусловлен, прежде всего «обычной» поддерживающей силой инерции, с которой тело, стремясь в первоначальный момент преобразования прямолинейного движения во вращательное движение удалиться от центра вращения, ударно воздействует на связующее тело.
Именно кинетическая энергия прямолинейного движения тела при преобразовании его во вращательное движение энергетически обеспечивает центробежную силу инерции, т.е. «обычную» по сути дела силу, с которой движущееся прямолинейно тело, сопротивляется процессу преобразования движения по направлению. Каждому увеличению линейной скорости прямолинейного движения, которое преобразуется во вращательное движение, неизменно сопутствует увеличение центростремительного ускорения.
Причем сначала должна увеличиться именно скорость прямолинейного движения тела и, только потом в процессе дополнительного удлинения связующего тела и роста силы упругости возникает и новое центростремительное ускорение нового вращательного движения. Без дополнительного удлинения связующего тела, в результате которого в свою очередь и обеспечивается рост силы упругости невозможно физически обосновать рост центростремительного ускорения.
Таким образом, именно кинетическая энергия прямолинейного движения тела, преобразуемого во вращательное движение, питает «фиктивную» с точки зрения классической физики и «обычную» по своей физической сущности центробежную силу инерции, а так же силу упругости связующего тела. А поскольку кинетическая энергия величина вовсе не фиктивная, хотя и абстрактно-академическая, то и центробежная сила, которая передаёт эту величину, не может быть фиктивной. И приложена эта сила, в том числе и к каждому элементу вращающегося тела.
***
Выше мы рассмотрели физический механизм формирования сил с участием сил инерции при взаимодействии тел вдоль одной прямой линии. При таких взаимодействиях силы инерции влияют на формирование величины сил, действующих на взаимодействующие тела. Теперь рассмотрим формирование сил взаимодействия, при котором силы инерции, поддерживающие движение направлены под углом к «обычным» силам, действующим на тело. Такие взаимодействия происходят в частности во вращательном движении.
Пусть тело (Т1) (Рис. 1.2.2), движущееся со скоростью V1 захватывается резиновой нитью с одним закрепленным концом, которая действует на него с силой упругости (Fу -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). С классической точки зрения тело испытывает только воздействие силы упругости резиновой нити, направленной вдоль ее оси к центру вращения. Однако сила упругости не может возникнуть на пустом месте. По третьему закону Ньютона сила упругости резиновой нити может возникнуть только как реакция на силовое воздействие тела (Т1) на точку закрепления нити (О) через саму нить, т.е. предварительно должно произойти удлинение нити под действием удаляющегося от точки закрепления нити тела (Т1). Таким образом, сила инерции во вращательном движении первична, что несколько отличается от позиции классической физики, в которой центробежная сила является фиктивной.
Рис. 1.2.2
Удаляясь от точки (О), тело захватывает свободный конец нити и растягивает ее именно за счет сил инерции своего движения. Ведь не неподвижная же точка (О) растягивает нить! Классическая физика косвенно признает реальность сил инерции. Правда она считает, что силы растягивающие нить приложены не к телу, а к нити (выше мы уже разбирали противоречия такой трактовки действия силы инерции).
Учитывая приведенный выше механизм формирования поддерживающей силы инерции, ее зарождение происходит внутри физического тела и распространяется по всему его объему и только после этого передается на внешние тела. Следовательно, для возникновения полной силы инерции предварительно должны быть задействованы внутренние упругие связи самого тела (Т1), т.е. упругая связь между его элементами должна быть предварительно деформирована, и только после этого можно говорить о выходе силы инерции за пределы тела и ее воздействии на ответные тела.
Пусть тело (Т1) для простоты состоит всего лишь из двух элементарных масс (Э1) и (Э2). В первый момент после захвата тела резиновой нитью ее сила упругости формируется, прежде всего, с учетом инерции движения первого элемента тела (Т1), т.е. инерции элемента (Э1). Поэтому на первом этапе после первичного формирования силы упругости (Fу -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) для ее «готового» варианта можно исключить из расчета только ответную реакцию на силу (Fэ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) элемента (Э1), захваченного резиновой нитью.
Однако элементарная масса (Э2) некоторое время продолжает условно в некотором приближении двигаться по инерции, удаляясь от элемента (Э1). При этом по мере нарастания внутренней силы упругости на дальнейшем движении тела начнет сказываться влияние элемента (Э2), который через внутреннюю упругую связь воздействует, в том числе и прежде всего на элемент (Э1) с силой (Fэ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Под действием силы (Fэ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) элемента (Э2) и силы упругости (Fу -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) формируется результирующая сила (Fрез), которая отклонит тело (Т1) от первоначального прямолинейного движения в сторону центра вращения, однако при этом тело (Т1) еще больше удалится от центра вращения, а скорость его движения естественно замедлится, т.к. часть инерции (кинетической энергии) тела будет израсходована на преодоление силы упругости нити.
Однако, как известно равномерное движение по окружности предполагает движение с постоянной линейной скоростью. Таким образом, для формирования равномерного вращательного движения необходимо, чтобы механизм преобразования движения по направлению обеспечивал не только изменение линейной скорости по направлению, но и ее восстановление по абсолютной величине после каждого изменения направления.
Совершенно очевидно, что восстановить уменьшившуюся на первом этапе скорость может только энергия, запасенная в нити, которая может вновь перейти в кинетическую энергию тела только при ее сокращении. Для этого результирующая сила должна непрерывно изменять свое направление до тех пор, пока ее проекция на радиальное направление не станет положительной по отношению к центру вращения.
Только после этого тело под действием силы упругости нити начнет ускоренно двигаться к центру вращения. Однако после достижения увеличивающейся линейной скорости некоторого значения весь процесс опять должен поменять направление по отношению к центру вращения, иначе линейная скорость может превысить даже свое первоначально установившееся после образования упругой деформации связующего тела значение.
Таким образом, движение по окружности предполагает циклически повторяющийся процесс взаимодействия сил упругости и сил инерции, в котором происходит изменение вектора линейной скорости, как по величине, так и по направлению. Более детально примерный физический механизм преобразования движения по направлению будет рассмотрен ниже в главе 1.4. Задачей же настоящего раздела является обоснование реальности сил инерции, в том числе и во вращательном движении и их роли в формировании любых сил в принципе.
В предложенном механизме образования центробежной силы нет никаких парадоксов и противоречий даже с классической точки зрения. Классическая физика признает, что фиктивная центробежная сила вполне реально проявляется, правда только при воздействии на связующее тело. Однако первоначально вступивший во взаимодействие элемент тела (Э1) принципиально также является связующим звеном элемента (Э2) с центром вращения, т.е. сила инерции, действует, в том числе и на тело. В то же время взаимодействие между элементами тела осуществляется внутри тела, т.е. сила инерции зарождается, прежде всего, внутри тела и только распространившись по всему его объему, выходит за его пределы.
При этом нет никаких противоречий и в отношении точки приложения сил инерции. На рисунке 1.2.2 показана упрощенная, т.е. условная принципиальная схема взаимодействия. Чтобы не загромождать рисунок, центр элементарной массы (Э2) не показан вообще. При этом вполне естественно, что взаимодействие следует рассматривать в совокупности участия в нем всех элементов тела, т.к. сила упругости связующего тела, а также внутренняя сила упругости в конечном итоге последовательно распространяется на все элементарные носители массы тела. Естественно, что положение точки приложения сил, а также величина и направление полной результирующей силы в процессе развития взаимодействия в предлагаемом масштабе будут изменяться.
На рисунке не показана схема разгона тела при ориентации результирующей силы в положительном радиальном направлении по отношению к центру вращения (положение V4). Однако в этом нет особой необходимости, т.к. разгон тела происходит под действием «обычной» силы упругости и не связан с какими-либо противоречиями, кроме самого его существования в равномерном вращательном движении. При обратном движении тела к центру вращения сила инерции будет противодействовать разгону по аналогичной, но реверсивной схеме, в которой сила инерции и сила упругости только поменяются ролями.
Правомерно ли такое представление о реальном влиянии силы инерции на формирование вращательного движения? В реальном физическом теле содержится огромное количество структурных элементов. В предложенной схеме (Рис.1.2.2) все взаимодействия за исключением первого происходят под действием вполне «обычных» сил. Однако если реально смотреть на вещи, первый элемент также осуществляет свое воздействие на связующее тело не «по щучьему велению», а только передает ему силу инерции, формирующуюся из кинетической энергии (из движения) самого тела.
Следует полагать, что силы инерции вполне реальны, хотя субъективно они не всегда обнаруживаются. Во всяком случае, кажущаяся фиктивность силы инерции по отношению к первому элементу это не самое слабое звено в предложенной схеме. Из всего несметного количества элементарных масс в реальном физическом теле это составляет ничтожно малый процент фиктивности, т.к. все остальные элементы воздействуют на связующее тело уже через элементы самого тела через вполне реальную обычную силу. А это означает, что сила инерции приложена, прежде всего, к самому телу.
Масса (Э2) в упрощенной схеме или каждая последующая масса в реальном физическом теле некоторое время условно движется равномерно и прямолинейно по инерции, т.е. в отсутствие внешних сил. Однако эта условность допущена схематично для упрощения понимания предложенного механизма.
В реальной действительности силовое взаимодействие между элементарными массами естественно происходит непрерывно, хотя и с разной интенсивностью, что позволяет в некотором приближении условно говорить о движении по инерции на определённых этапах. А вот в классической модели линейная скорость и сила упругости остаются статически неизменными по абсолютной величине, что физически в принципе невозможно при реальных взаимодействиях с непрерывной сменой направления.
С точки зрения классической физики под действием классического центростремительного ускорения должно изменяться только направление линейной скорости. Однако физический механизм изменения линейной скорости без изменения ее величины в классической физике не представлен. Мы полагаем, что такого механизма в природе просто не существует, т.к. он противоречит всем физическим законам и здравому смыслу.
Во всяком случае, существование такого механизма представляется нисколько не менее противоречивым, чем механизм описанный выше. Нам представляется, что сегодня это понимают уже достаточно большое количество здравомыслящих людей. Однако официально многие из них поддерживают классическую точку зрения. Автору довелось в этом доподлинно убедиться на физическом форуме dxdy от МГУ.
Под действием классического центростремительного ускорения тело рано или поздно должно неминуемо столкнуться с центром вращения, причем с нарастающей по абсолютной величине скоростью. Это совершенно очевидное логическое следствие движения с центростремительным ускорением в отсутствие реального противодействия фиктивной силы инерции.
Поэтому классическая физика придумала несуразную и очень вредную для науки сказку о том, что под действием центростремительной силы изменяется только направление линейной скорости, а центростремительное ускорение при этом, не приводит ни к какому реальному пространственному перемещению.
1.2.6. Парадокс Эйлера-Даламбера
«Обстоятельства, с которыми мы сталкиваемся, кажутся на первый взгляд совершенно парадоксальными с чисто математической точки зрения, и предусмотреть их можно только из физических соображений».
Ж. Адамар
«Природа с красоты своей
Покрова снять не позволяет,
И ты машинами не вынудишь у ней,
Чего твой дух не угадает».
В. С. Соловьев
В 1742 году петербуржский академик Л. Эйлер рассчитал сопротивление цилиндра, равномерно движущегося в жидкости, лишенной трения, и получил удивительный результат – сила сопротивления оказалась равной нулю! Спустя семь лет выдающийся французский механик Ж. Даламбер с помощью некоторых ухищрений рассчитал обтекание произвольного тела конечного объема и получил все тот же ошеломляющий результат – нулевое сопротивление. Такой вывод резко отличался от «здравого смысла». Даламбер не смог объяснить полученный результат и с горечью заметил, что нулевое сопротивление – «единственный парадокс, разрешение которого я оставляю геометрам будущих времен».
Для нас этот парадокс интересен тем, что он фактически положен в основу Хиггсовского механизма образования массы материи, который в корне противоречит нашему механизму явления врождённой инерции. Механизм образования массы по Хиггсу заключается в том, что инертность частицы может проявиться при её неравномерном (ускоренном) движении только сквозь какую-то среду. Такой средой, по мнению Хиггса, может быть физический вакуум, носителями которого являются, так называемые бозоны Хиггса. Если тело движется с постоянной скоростью сквозь жидкость без вязкости и без турбулентности, то жидкость будет обтекать тело, не оказывая ему в целом никакого сопротивления (в гидродинамике это называется парадоксом Даламбера). Однако при попытке изменить скорость тела у него обнаружится некоторая дополнительная инертность, называемая присоединенной массой.
Хиггс
В нашей модели явления инерции, кроме врождённого свойства материи преобразования напряжение-движение, являющегося основой явления инерции (см. главу 1.2.1.), бОльшую количественную часть инерционного сопротивления так же обеспечивает мировая материальная среда, правда состоящая не из бозонов Хиггса, а из элементарных носителей среды амеров. Однако механизм образования инерции, обеспечиваемый средой, в нашей версии принципиально отличается от образования массы по Хиггсу.
Как показано в главе (1.2.1.), все физические тела, которые на микроуровне практически более чем на 90% состоят из пустоты, почти не взаимодействуют со средой при равномерном движении, т.к. амеры преимущественно свободно пролетают между невозмущёнными при равномерном движении материальными структурами вещества. И лишь при деформации тел их внутреннее пространство наполняется свободными амерами вещества, которые и образуют парус взаимодействия, улавливающий ветер взаимодействия, состоящий из амеров среды, что и вызывает эффект вторичного инерционного сопротивления ускоренному движению. При этом первичным остаётся врождённое свойство материи преобразование напряжение-движение, без которого никакого эффекта инерционности не может быть в принципе (см. гл. 1.2.1).
У Хиггса главной и единственной причиной образования массы (инерционности) является именно сдерживание материи средой, которое проявляется при нарушении условий, обеспечивающих парадокс Эйлера-Даламбера. Для этого должна либо измениться скорость тела сквозь стационарный поток, либо в соответствии с принципом относительности – скорость самого потока. При этом никакой связи такой инерционности с изменением (деформацией) физического состояния самого тела при ускорении не требуется. Наоборот, через 7 лет после Эйлера, Даламбер доказал, что нулевое сопротивление тела в стационарном потоке жидкости якобы не зависит от его внутренних и внешних геометрических и физических параметров! Однако это противоречит всем известным на сегодняшний день физическим характеристикам взаимодействия тел:
Во-первых, такая «инерционность» не зависит от свойств самого тела, которые якобы и при равномерном движении, и при ускоренном движении остаются абсолютно одинаковыми, т.е. исключается физическая деформация тела, которая происходит при любом взаимодействии, а, следовательно, и само взаимодействие. Это фактически инерция без деформации, а, следовательно, и без взаимодействия. В такой модели инерционность тела фактически является свойством изменяющегося относительного движения материи, а вовсе не самой материи! Ё? Непонятно так же, как в условиях полного отсутствия вязкости к телу может присоединиться так называемая присоединённая масса среды, ведь ей в этом случае просто нечем зацепиться за тело.
Во-вторых, модель инерции, основанной только на внешнем сдерживании движения материи средой в отсутствие собственной инерции материи, т.е. в отсутствие свойства материи (среды) преобразование напряжение-движение, не имеет физического смысла, т.к. она не объясняет физическую природу собственно самой инерции. Не имея собственного свойства инерции, материя среды не может передать его телу, т.к. передать можно только то, что есть у самого передающего объекта. Ведь если массу образуют бозоны Хиггса, то для образования массы самих бозонов Хиггса нужны бозоны Хиггса второго порядка и так до бесконечности. Причём, если в этом бесконечном ряду хотя бы в одном из его бесконечных порядков не будет собственной массы, то её не будет и у всего ряда. Это означает, что даже вся вселенная не сможет оказать никакого инерционного сопротивления самой маленькой из всех известных и даже ещё неизвестных частиц материи.
В-третьих, если инерционность проявляется при любом относительном изменении скорости либо потока, либо тела, то нет никакой определённости, что и чью присоединённую массу образует. То ли бозоны Хиггса образуют массу частицы, то ли, наоборот, – частица образует массу бозонов Хиггса! Причём по отдельности массы нет ни у того, ни у другого, что равносильно появлению чего-то из ничего! При этом при стабилизации относительного движения в замкнутой трубе, т.е. в равномерном в целом движении в трубе, эта совместная присоединённая масса непонятно чего к чему вновь обращается ни во что, что нарушает все известные законы сохранения.
В-четвёртых, сдерживание материи физического тела (частицы) средой это чистейшей воды тавтология, т.к. и материя физического тела, и материя среды это фактически одна и та же материя. Поэтому для того, чтобы одна материя могла сдерживать другую материю, свойство сдерживания должно быть свойством самой материи. Это фактически перекликается со вторым пунктом и одновременно поясняет второй пункт в том смысле, что сдерживать что-либо может только то, что умеет сдерживать самоё себя. Причём сдерживать – это не обязательно противодействовать. В нашей версии инерции – сдерживание это не противодействие, а взаимопревращение напряжения и движения, которое ошибочно и воспринимается классической физикой, как сдерживание в смысле противодействия, т.к. внешний эффект при этом одинаковый.
Кроме того, парадокс Эйлера-Даламбера не имеет опытного подтверждения в реальной действительности не только потому, что в природе нет ничего идеального, в том числе и идеальной невязкой жидкости, а главным образом потому, что парадокс Эйлера-Даламбера – это чисто математический парадокс, не имеющий никакого отношения к действительности реального взаимодействия материи. Парадокс Эйлера-Даламбера получен при помощи, оторванных от физики и потому абсолютно бессмысленных чисто математических манипуляций с теоремой Бернулли.
Вот официальное математическое доказательство парадокса Эйлера-Даламбера:
Закон Бернулли
По теореме Бернулли, давление в сечении (S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равно давлению в сечении (S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Тогда из уравнения:
P -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– F – P -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0
получим требуемое равенство:
F = 0.
Где:
F – сила давления потока жидкости, которая по всем существующим законам физики должна действовать на тело (А).
В нашей версии физическая сущность свойства материи преобразование напряжение-движение, т.е. инерции, отражена не в парадоксе Даламбера-Эйлера, а в самом законе Бернулли для несжимаемой жидкости (m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 + Р * V = const). Объём неизменного массового элемента жидкости в заданном неразрывном потоке жидкости так же остаётся неизменным. Поэтому когда поток жидкости встречает на своём пути сужение трубопровода, давление перед сужением локально увеличивается, даже по сравнению с давлением установившегося потока в широкой трубе.
При этом потенциальная энергия (Р * V), образованная силой давления на неизменный объём неизменного массового элемента жидкости перед сужением за его кормой так же увеличивается. Эта потенциальная энергия под действием избыточного давления набегающего потока постепенно реализуется в движение массового элемента жидкости внутри сужения, что сопровождается увеличением его кинетической энергии (m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2). Потенциальная энергия за его кормой внутри сужения соответственно уменьшается на такую же величину, что равносильно уменьшению давления неразрывного потока внутри сужения. В расширении всё повторяется с точностью до наоборот.
Таким образом, в отсутствие каких-либо дополнительных внешних сил для потока в целом, кроме тех, что затрачиваются на преодоление общего сопротивления (трения) трубы, суммарная энергия каждого массового элемента потока в полном соответствии с законом сохранения энергии остаётся неизменной. Однако выполнение закона сохранения энергии в этом случае обеспечивается безусловной компенсацией внешней силой сопротивления потока независимо от того обеспечивается ли это сопротивление вязкостью потока или прямым его сдерживанием.
Даже если исключить вязкость идеальной жидкости, то это вовсе не исключает её мнимое сдерживание в виде преобразования напряжение-движение. Следовательно, уравнение Бернулли описывает только идеальный вариант взаимодействия, который в реальной действительности никогда в принципе не реализуется.
Всякое тело, помещённое в поток жидкости в трубе замкнутого контура, образует сужение трубы, в котором скорость потока увеличивается, а его давление соответственно падает. При восстановлении проходного сечения все параметры восстанавливаются. Однако в соответствии с врождённым свойством материи преобразованием напряжение-движение, прежде чем в узком месте увеличится скорость, перед ним сначала должно локально увеличиться давление свыше общего давления в широкой трубе, хотя бы за счёт лобового сопротивления «застрявших» первоначально в узком проходе молекул жидкости набегающему потоку.
Причём застревают они не только за счёт вязкости (трения, т.е. внешнего цепляния за поверхность), но и за счёт нарушения локализации материи в пространстве, в одном объёме которого не могут поместиться сразу все молекулы (массовые элементы материи) широкого потока. И происходит это «застревание» в непосредственной близости к узкой части трубы по ходу потока, чему способствует общее движение набегающего потока. И наоборот, прежде чем в конце узкого места по ходу потока восстановится давление, в нём сначала должна снизиться скорость. А скорость при выходе из сужения может снизиться только после того, как быстрый поток упрётся в медленный поток за сужением или (и) в стенки расширенной трубы после расширения (рассеяния) самого узкого потока, а так же в уже остановленные массовые элементы узкого потока.
Но поскольку общее движение потока после сужения направлено от тела (массовой частицы материи), то восстановление прежней скорости и прежнего давления происходит на некотором расстоянии за его кормой. В результате на тело (массовый элемент) со стороны потока всегда действует сила избыточного давления набегающего потока. При этом отсутствие вязкости в идеальной жидкости, конечно же, способствует уменьшению абсолютной величины этой силы, т.к. при этом давление восстанавливается быстрее, чем в вязкой жидкости.
Но принципиально существование избыточной силы давления набегающего потока зависит вовсе не от вязкости материи, а за счёт инерции самого взаимодействия материи, т.е. за счёт свойства материи преобразование напряжение-движение (см. гл. 1.2.1.). Поэтому сила, действующая на массовый элемент материи со стороны потока в узком месте, не может быть нулевой в принципе, т.е. в любом случае коэффициент «сдерживания» потока имеет конечную величину. Без избыточной набегающей силы невозможны никакие последующие изменения параметров потока по теореме Бернулли. Иначе это будет противоречить свойству материи преобразование напряжение-движение. Именно в этом противоречии и состоит чисто математический смысл парадокса Эйлера-Даламбера.
Кроме того, выравнивание давления в лобовой и в кормовой части массового элемента жидкости происходит только после того, как он пройдёт весь узкий канал. Следовательно, до тех пор, пока массовый элемент находится на входе в сужение, давление на его корму всегда выше давления в его носовой части, которое только-только начинает восстанавливаться до среднего значения в трубе за счёт изменения геометрии (но не величины) объёма предыдущего массового элемента жидкости.
Причём восстанавливается оно только до значения давления установившегося стационарного потока в широкой части. И даже если допустить, что существует некоторое локальное превышение давления установившегося течения в широкой части потока, то в любом случае это происходит только на некотором удалении от пройденного сужения, в то время как давление со стороны набегающего потока всегда образуется гораздо ближе к корме массового элемента.
Как показано в главе (1.2.1.) уравнение Бернулли действительно является идеалистической математической записью принципа действия врождённого свойства материи преобразование напряжение-движение. Однако даже из идеализированного варианта уравнения Бернулли следует, что напряжение образуется из движения по мере его расходования и наоборот, т.е. существует отрицательная обратная связь этого преобразования, что и обеспечивает его инерционность в виде конечного ускорения инерции. Следовательно, преобразование напряжение-движение осуществляется не мгновенно.
Как только из напряжения появляется движение, само напряжение уменьшается строго на величину энергии, которая и затрачена на это движение. При этом прирост нового движения соответственно замедляется, т.к. он происходит за счёт уже несколько уменьшенного напряжения, и наоборот, что и есть инерция самого преобразования. То есть само понятие инерция предполагает постепенное, а вовсе не мгновенное преобразование напряжение-движение.
А вот парадокс Эйлера-Даламбера не может лежать в основе явления инерции, т.к. это всего лишь голая математика, вытекающая из уравнения Бернулли без учёта его физической основы, т.е. без учёта физики явления инерции. Парадокс Эйлера-Даламбера основан на выравнивании давлений и скоростей жидкости в отдалённых от тела сечениях. При этом голая математика, для которой исходным начальным условием является сам факт выравнивания давлений на неопределённо большом удалении от тела, не учитывает физические процессы, происходящие непосредственно вблизи тела (массового элемента). Это всё равно, что судить об одном явлении природы совершенно по другому явлению природы, происходящему совсем в другой точке пространства.
И ещё один важный момент.
Отсутствие вязкости означает не только её отсутствие между элементами самой жидкости, но отсутствие трения между жидкостью и телом. Но трение есть не что иное, как взаимодействие между поверхностями, а, значит, и между телами. То есть условие отсутствия вязкости исключает часть общего взаимодействия, в том числе и соответствующую часть его математического описания. Естественно, что такое описание будет парадоксальным. Поэтому совершенно непонятно, что так упорно ищут шарлатаны от физики – сторонники Стандартной модели на БАК-е в Церне? Ведь их модель явно построена на неправильном математическом описании реальной действительности! Ё!
1.3. Ритмодинамика
Ю. Н. Иванов (РИТМОДИНАМИКА, Издание 2-е переработанное, дополненное, издательство «ИАЦ Энергия», г. Москва 2007 г.) объясняет инерцию, как связь физического тела с упругой мировой материальной средой. Элементы физического тела по Иванову представляют собой когерентные осцилляторы, которые находятся в потенциальных ямах созданной ими стоячей волны.
Ю. Н. Иванов
В момент начала движения вправо активные элементы смещаются относительно потенциальных ям, т.е. потенциальные ямы отстают от элементов. В такой системе возникает деформации стоячей волны: она смещается влево от источников и появляется дополнительное волновое поле справа (Рис. 1.2.3). Со стороны пучности и возникшего справа волнового поля появляется действие на источники, препятствующее перемещению системы вправо. Сопротивление действию (инерция) будет продолжаться до тех пор, пока не произойдёт подстройка фаз элементов под состояние движения.
На примере элементарной системы осцилляторов процесс формирования инерционности описывается Ивановым следующим образом.
Рис. 1.2.3
Подействуем на осциллятор с целью перемещения системы. Осциллятор сместится, но при этом изменится длина излучаемой им волны. Второй осциллятор системы продолжает оставаться на своём месте до тех пор, пока не получит сигнала, в виде изменившей параметры волны, от первого осциллятора. Дошедшая до второго осциллятора изменённая волна окажет действие, изменив положение его потенциальной ямы. Второй осциллятор сместится в пространстве в новую потенциальную яму, а излучаемые им, в этот период, волны будут другой длины. Но первый осциллятор продолжает сопротивляться оказанному на него действию. Когда волна от второго осциллятора к нему вернётся, то произойдёт смещение потенциальной ямы первого осциллятора под его текущее положение и сопротивление прекратится.
При этом оба осциллятора разместятся в узлах изменившейся стоячей волны, которая сократится за счет эффекта сжатия стоячих волн в движущейся волновой среде. Поскольку сопротивление первому осциллятору оказывается более длительное, чем второму, то появится сдвиг фаз, который должен соответствовать образовавшемуся движению системы. На этом подстройка фаз завершается.
Для нас в ритмодинамике Иванова, прежде всего, важно то, что в ней силы инерции это реальные силы волнового давления, которые воздействуют на физическое тело со стороны мировой материальной среды, следовательно, сила инерции не может быть фиктивной. Причем модель Иванова позволяет объяснить как тормозящую, так и поддерживающую силу инерции. Механизм действия тормозящей силы описан выше. А поддерживающая сила связана с взаимодействием материального тела с движущейся «живой стоячей волной»:
После подстройки фаз тело движется по инерции синхронно с «живой стоячей волной». При попытке затормозить движение материального тела, сместившиеся в направлении внешней силы осцилляторы, встретят волновое сопротивление со стороны движущейся синхронно с телом «живой» стоячей волны. В результате со стороны движущейся «живой стоячей волны» на сместившееся против ее движения тело будет оказано волновое давление в направлении прежнего движения. Таким образом, движущаяся стоячая волна своим движением поддерживает движение физического тела.
Однако этот механизм не исключает механизма образования поддерживающей силы, предложенного выше в настоящей работе и основанного на последовательной передаче взаимодействий между элементарными массами физических тел. Движутся ли элементарные массы по инерции в отсутствие волнового механизма или их «несёт» живая стоячая волна, это не исключает механизма инерции поэлементной поддержки. В любом случае последующие элементарные массы поддерживают своим движением элементарные массы, вступившие во взаимодействие первыми.
Эти два механизма могут осуществляться совместно. Главное, что в любой из этих интерпретаций сила инерции является вполне реальной, а энергия передается посредством мировой материальной среды. В рамках классической механики, в основе, которой неявно лежит постулат об абсолютно пустом, ничем не заполненном пространстве, проблему инерционности вряд ли удастся когда-нибудь разрешить. В этом мы полностью согласны с Ивановым.
У ритмодинамики есть масса достоинств по сравнению с существующими теориями мироустройства, и главное из них заключается в том, что ритмодинамика предлагает ясный физический механизм для наиболее важных физических явлений, таких как движение, инерционность, сила взаимодействия и сила тяготения. Однако это пока только красивая модель, которая нуждается в детальной проработке и уточнении и в которой, на наш взгляд, есть существенные недостатки.
Волновое поле будет действовать на тело только в том случае, если синхронность движения тела и волны каким-либо образом нарушится, т.е. «охранные» функции инерционного движения тела по Иванову выполняет не запас кинетической энергии тела, как в нашей модели, а волна. Это означает, что вся кинетическая энергия заключается не в движении физических тел, а в движении живой стоячей волны.
Но тогда волна должна обладать и массой тела. При этом само тело превращается в абстрактный источник излучения, только активно воспринимающий внешние воздействия, т.е. в невесомый придаток волны! В чём же тогда физический смысл такой модели, состоящей из безмассового физического тела и массивной волны и в чём смысл такого тела?
В нашей модели явления инерции масса тела так же определяется количеством выделяющихся при взаимодействии работающих массовых элементов, которые несут или тормозят всё остальное количество тела. Но у нас работающие элементы всёже принадлежат телу, а не среде. Кроме того, в волновом взаимодействии проявляется тенденция к выравниванию частот, т.е. синхронизации колебаний. Поэтому для поддержания разности частот, необходимой для осуществления движения по Иванову требуется непрерывное подведение энергии к осцилляторам.
Таким образом, равномерное движение живой стоячей волны может осуществляться только за счёт постоянной подпитки осцилляторов, внешней энергией, что противоречит принципам инерционного движения. Правда, это может быть внутренняя энергия, но она не бесконечна и тратится-то она фактически на равномерное движение, которое принципиально не требует энергетической подпитки!
Кроме того, для реализации механизма инерционности, предложенного Ю. Н. Ивановым каждый сдвиг активных элементов физического тела из потенциальных ям должен осуществляться в пределах не более четверти длины стоячей волны. Иначе внешнее воздействие может привести к непредсказуемому положению осцилляторов относительно узлов и пучностей волны, вплоть до их непосредственного механического контакта между собой. При этом заработает механизм поэлементной инерционной поддержки, описанный выше. Зачем же тогда нужна волна?
У Иванова отсутствует и сам механизм регуляции необходимого сдвига. Причём неизвестно какая волна образуется при непосредственном контакте осцилляторов и образуется ли она вообще? Возможно, появится общий источник излучения? К тому же современная физика не знает примеров какого-либо заметного влияния эфира на движение физических тел, даже на уровне атомов, иначе он давно был бы обнаружен.
Иванов приводит два примера фазовой интерпретации перемещения:
Пример 1. «Два человека находятся в лодке и намереваются одновременно с силой бросить два одинаковых по массе камня в противоположные направления. Если они бросят их одновременно, то лодка останется на месте. Но что произойдёт, при условии отсутствия трения лодки с водой, если сначала бросить один камень, а по прошествии времени – второй? За промежуток времени между бросками лодка сместится, например, на 100 метров. Вернётся ли после второго броска лодка в исходное положение? Нет, не вернётся, но остановится. Если повторить процедуру, то лодка переместится ещё на 100 метров и это притом, что в обе стороны было отброшено одинаковое количество камней (вещества)! Ну а если этот процесс достаточно длительный и имеет волновую природу, а потому невидим и происходит без потери массы? Не будет ли тогда перемещение лодки казаться нам чудом?
В приведённом примере перемещение лодки связано с конкретными процессами, имеющими фазо-частотную составляющую. Именно эти процессы обеспечили перемещение, причём, без какого-либо действия извне».
Рис. 1.2.4
Пример 2. В эксперименте Иванова-Дидина (Рис. 1.2.5) перемещение системы происходит в среде и обеспечивается сдвигом фаз между колебаниями источников.
Рис. 1.2.5
В первом примере (Рис. 1.2.4) в промежутке между бросками лодка поочерёдно движется по инерции или покоится, причем уже без взаимодействия с камнями («волной»). Камни нужны только для изменения этих состояний. Поэтому это скорее иллюстрация разгона и торможения с помощью реактивного движения, а не фазочастотного механизма образования движения.
Но зачем тогда создавать живую стоячую волну, если после первого импульса лодка будет двигаться по инерции самостоятельно, а для создания живой стоячей волны необходимо затрачивать энергию, которую, возможно, негде взять кроме как из кинетической энергии движения лодки? Причём поэлементный механизм инерционности опять же будет работать и без волны.
Иванов отмечает, что механическое движение в современной физике считается врождённым свойством, у которого нет объяснения. И только якобы с помощью ритмодинамики эту проблему удалось разрешить в 1996 г. на уровне модельного представления. Но какой смысл объяснять механизм перемещения через его периодическое прерывание?! Ведь покой в современной физике это такое же врождённое свойство, как и движение, и сочетанием двух врождённых свойств ни одно из них объяснить не возможно!
В соответствии с классической физикой движение лодки по инерции в отсутствие внешнего сопротивления может обеспечить и один бросок камня, т.е. никакой фазовый сдвиг не нужен. Причем, как и у Иванова, так и в классической физике причиной образования движения является сила, образующаяся в результате взаимодействия лодки с камнем (волной). А сила это и есть разность фаз давлений, напряжений и т. д. Но зачем же пытаться объснять уже образовавшееся естественное инерционное движение в отсутствии сил сопротивления искусственным сопротивлением ему, только для того, чтобы вновь показать, как оно вновь образуется?!
Бегущие волны, в том числе и движущаяся живая стоячая волна, могут преносить не только энергию, но и вещество. Поэтому никакого чуда в фазочастотном движении материальных тел «на гребне» движущейся волны нет. Мировая материальная среда, если она существует, отличается от вещества только плотностью и размерами составляющих её частиц. Поэтому взаимодействие осцилляторов с волной в конечном итоге подчиняется всем известным законам динамики Ньютона. Но для эффективности взаимодействия плотность волновой среды должна быть сопоставимой с плотностью вещества физического тела.
Пример с лодкой не очень удачен для объяснения предложенного Ивановым механизма фазочастотного движения. Лодка может двигаться по инерции и без фазочастотного бросания камней. Если Иванов хотел показать образование ускоренного движения, то для этого он должен был связать его с изменяющейся во времени разностью фаз, т.е. с разностью частот. Этот механизм также можно смоделировать при помощи лодки и камней.
Для наглядности возмём две лодки, а разность частот смоделируем, как разную скорость бросания камней. Предположим, что с каждой лодки камни бросаются одновременно в двух противоположных направлениях (в обе стороны из каждой лодки), так чтобы после начала такого «излучения» каждая лодка-осциллятор оставалась на своём месте. Причём с каждой лодки камни в двух противоположных направленниях бросаются с разной скоростью.
Камни, которые летят во внешние от внутреннего пространства между лодками сторону, покинут систему из двух лодок, а вот внутренние камни могут обеспечить перемещение системы.
Пусть в некоторой точке между лодками внутренние камни встретятся и вступят во взаимодействие. При этом два камня, имеющие разную скорость, а, значит, и энергию, соединятся и, образуя общее тело, полетят в сторону лодки с медленными камнями. Упёршись в лодку с медленными камнями, общие камни приведут её в движение.
По Иванову образуется движущаяся живая стоячая волна, которая подхватит неподвижную лодку с медленными камнями. Естественно, что если лодки связаны между собой жесткой связью, то в это движение включится и неподвижная лодка с быстрыми камнями.
Таким образом, вся система, состоящая из двух лодок-осцилляторов и двух камней-волн, будет двигаться на «гребне» волны, состоящей из двух камней-волн в направлении лодки с медленными камнями, т.е. в направлении осциллятора с меньшей частотой.
Причём такое на первый взгляд кажущееся «самодвижение» нисколько не противоречит классической динамике Ньютона, поэтому никакого чуда здесь нет. Действительно, при излучении камней-волн в двух противоположных направлениях лодки-осцилляторы остаются неподвижными до тех пор, пока внутренние камни не встретятся и не вступят во взаимодействие с системой лодок. Внутренние камни образуют тело с неуравновешенным импульсом для системы лодок. Поэтому система лодок придёт в движение.
Но для этого осцилляторы должны быть жестко связаны между собой механическими связями. Живая стоячая волна это общее тело, которое образуют внутренние камни. Но оно оказывает волновое давление только на один осциллятор. При этом второй должен идти за первым прицепом. Однако этот движущий импульс в полном соответствии с законом сохранения импульса уравновешивается внешними камнями, которые в систему больше не возвращаются и поэтому становятся по отношению к ней как бы внешними телами окружающей среды.
Таким образом, система осцилляторов фактически совершает реактивное движение. Но такое объснение опять же ничем принципиально не отличается от классической интерпретации движения. Точно также можно прокатиться и на гребне живой стоячей волны, если её предварительно создало в среде какое-то внешнее тело.
Модель тела по Иванову связана только волновым образом, без жёстких связей. Причём живая стоячая волна образуется только внутри тела. Поэтому двигаясь в сторону осциллятора с меньшей частотой, она естественно окажет на него волновое давление, которое заставит двигаться только этот осциллятор. Но с внешней стороны осциллятора с большей частотой нет движущегося в нужном направлении гребня волны, волновое давление которой заставило бы его двигаться в нужном направлении. Поэтому модель тела тут же развалится.
Нет сомнений, что явления, подчиняющиеся волновой геометрии Иванова существуют в реальной действительности. По его словам многие химики и особенно кристаллографы уже приходят к выводу, что тела это пакеты стоячих волн, некие волновые решетки, в узлах которых находятся атомы или молекулы. Наверное, есть реальные основания для таких выводов. Однако среда мирового носителя волн и среда внутри материальных тел это вовсе не одно и то же. Есть основания полагать, что внутри материальных образований в промежутках между нуклонами мировая среда значительно плотнее, чем в открытом пространстве, хотя по-прежнему она остаётся значительно более разрежённой по сравнению с плотностью самих нуклонов.
При этом волны, образующие силовой каркас физических тел, при нормальных условиях, т.е. при невозбуждённом состоянии нуклонов могут не выходить за пределы материальных образований. Но тогда более плотная внутренняя среда тел образует с ними одно целое, а движение на гребне внутренней волны невозможно, т.к. это противоречит законам сохранения.
При этом все волновые механизмы Иванова, связанные с инерционным движением, разгоном и торможением, а также эффекты сокращения размеров тел теряют смысл. Остаётся только внутренняя самоорганизация физических тел.
Пример с лодкой и эксперимент Иванова-Дидина подтверждают только сам принцип волнового механизма в условиях однородной среды. Однако на наш взгляд переносить этот механизм на общее мироустройство, ничего не зная о свойствах мировой среды в открытом пространстве и в промежутках между нуклонами материальных образований, пока ещё рано.
Устройство Иванова-Дидина движется только потому, что и между осцилляторами и за пределами устройства находится однородная среда – вода. Но если поместить это устройство с водой внутри него в другую среду, т.е. изолировать среду, непосредственно примыкающую к осцилляторам от окружающей среды, то никакого изменения размеров и никакого движения не получится.
Точно также среда внутри физических тел в некотором смысле изолирована от окружающего пространства. Если есть силы, удерживающие в составе системы нуклоны, то они, скорее всего, некоторым образом изолируют и внутреннюю среду. И эту функцию вряд ли выполняет волновой механизм. В нашей версии (см. выше) эту функцию выполняет внешнее давление мировой материальной среды. А впервые об этом сказал Ацюковский В. А.
Поскольку внешняя среда мало влияет на внутренние структуры тела, то фазочастотное движение и релятивистские сокращения размеров материальных образований полностью исключаются. Остаются в силе лишь законы механического движения Ньютона, определяющие взаимодействие отдельных изолированных систем между собой, которые вполне могут иметь волновой, но неизменяемый силовой каркас.
По крайней мере, релятивистское сокращение никакими экспериментами пока не подтверждено.
Иванов утверждает, что релятивистское сокращение принципиально невозможно подтвердить экспериментально, т.к. по его теории волновые образования по сути дела ассоциируются с самими физическими телами, которые изменяют свои размеры в соответствии со сжатием волн. Поэтому опыты по определению скорости света всегда дают отрицательные результаты.
Однако В. А Ацюковский придерживается другого мнения в отношении результатов опытов по определению скорости света. Он считает, что есть и положительные результаты таких опытов (Критический анализ основ теории относительности» ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПЕТИТ», г. Жуковский, 1996 г.).
СТО Эйнштейна оказывает поистине какое-то магическое влияние на современную физику, а самое главное на умы учёных, даже не согласных с ней. Сегодня очень многие критикуют СТО. Однако, выдвигая новые теории все несогласные с теорией относительности, тем не менее, стремятся любыми способами хоть в какой-то степени увязать свои теории с СТО!
Не стал исключением и уважаемый нами Юрий Николаевич Иванов, который дополнил эйнштейновское линейное сокращение – объёмным сокращением. Но если волны и оказывают некоторое влияние на твёрдые тела, что вполне допустимо, т.к. всё в природе взаимосвязано, то вряд ли это влияние является столь глобальным по отношению к геометрическим размерам, как у Эйнштейна и Иванова.
На наш взгляд волны в значительной степени больше зависят от состояния среды, чем состояние среды от волн. В отсутствии не только глобально определяющего, но и сколько-нибудь заметного влияния волновых эффектов на физические тела даже в однородной волновой среде, как в плане их движения, так и в плане сокращения их геометрических размеров легко убедиться экспериментально, даже не прибегая к использованию сложных приборов.
Для этого достаточно создать систему управляемых осцилляторов, подвешенных на воздушных шариках без жестких механических связей между ними. В закрытой лаборатории шарики будут самоорганизовываться. Однако стоит только открыть форточку и вся организованная система тут же распадётся на составные части, т.к. никакое волновое давление среды-воздуха не способно противостоять прямому напору этой же среды, если система не изолирована от неё или не связана в единое целое более сильными внутренними связями.
Если механические внутренние связи достаточно прочны, то система, конечно же, будет сохранять свои объёмные и линейные параметры в любых потоках среды. Однако двигаться она сможет только в спокойной среде. При ветре (течениях) она по-прежнему будет двигаться преимущественно по воле ветра (течения).
В эксперименте Иванова-Дидина жестко связанные осцилляторы реально движутся по поверхности воды. Но не факт, что решающую роль в этом играют фазочастотные процессы. Есть и другие причины движения системы. Более мощная волна от осциллятора с большей частотой частично отражается от осциллятора с меньшей частотой и отбрасывается в обратную сторону, т.е. получается обычное реактивное движение.
Точно также может двигаться и лодка с парусом, на который дует установленный на ней же вентилятор, а также тележка с вентилятором и экраном. Эти примеры собственно приведены в работе самого Ю. Н. Иванова. В них никакие волновые эффекты существенной роли не играют и только могут сопутствовать основному движущему фактору.
Разность частот в ритмодинамике может быть как причиной движения физического тела, так и ответной реакцией на его движение. Однако если напор движущегося потока среды превысит некоторое критическое значение, то на наш взгляд, никакие волновые эффекты не смогут ему противостоять.
Прямой напор является основной причиной переноса вещества, а волны только подстраиваются под движущуюся среду и не более того. В лучшем случае волновое давление в однородной среде может только сопутствовать движению, обеспечиваемому другими более вескими причинами.
В ритмодинамике масса из меры количества вещества превращается в меру взаимодействия вещества с волновой средой. Иванов предлагает ввести «ритмодинамическую массу» (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m*c / π), где (c / π) является неким коэффициентом, который Иванов называет квантом массы. Однако квант массы может быть связан с элементарным носителем массы, а не с абстрактной величиной (c / π).
В качестве обоснования мировой материальной среды Ю. Н. Иванов вводит понятие аксиомы ОСНОВАНИЯ: Существует основание в виде носителя для построения (отображения) точек, прямых линий, плоскостей, окружностей, плоских и объёмных фигур. Точки, прямые линии, окружности, плоскости, плоские и объёмные фигуры не могут быть отображены без носителя, даже если этот носитель воображаемый.
Таким образом, Иванов считает, что все действия и явления в материальном мире происходят в абсолютной системе координат, связанной с единым носителем построений в волновой геометрии, что исключает свойство инвариантности. Иванов говорит по этому поводу: «Если мы признаём носитель, то всё происходит в нём и относительно него; появляется определённость и одночтение. Если носитель отвергается, то в физике наступает произвол: каждый волен свободно изобретать основы».
Всё это, безусловно, справедливо. Однако даже с признанием мировой материальной среды надо полагать, что в ней, как и в любой реальной среде должны существовать течения в различных направлениях, с которыми можно связать локальные системы отсчета.
Следовательно, свойства материальных тел все-таки могут быть инвариантны в различных системах отсчета даже при наличии единого носителя, т.к. сложно допустить, что он может быть однороден и неподвижен в масштабах всей вселенной. По сути это означает, что единая всеобщая мировая среда вовсе не является единым однородным носителем.
На наш взгляд, ритмодинамика не может быть универсальной базой для всех без исключения явлений природы. Волновая связь, безусловно, существует, но вопрос о том является ли она определяющей для всех явлений природы или она сама является следствием обычных механических процессов, видимо решается в пользу последнего.
Разность частот (или фаз) двух независимых, но связанных волновым образом, осцилляторов принципиально вполне может быть причиной движения системы, но это только один из его видов, не являющийся первопричиной механического движения, т.к. сдвиг фаз сам является следствием механического движения. Колебания и волны – это только разновидность механического движения.
Скорее всего, теория Иванова Ю. Н. только развивает и существенно дополняет раздел физики, изучающей колебания и волны. Однако волновые взаимодействия вряд ли глобально определяют мироустройство. На наш взгляд это лишь одно из многочисленных проявлений фундаментальных механических взаимодействий.
Тем не менее, теория Иванова единственная современная теория, в которой предпринята попытка объяснить природу силы инерции за счет реальных взаимодействий. Инерционное сопротивление, как при разгоне, так и при торможении не может осуществляться в отсутствие силы, а сопротивление это по сути дела и есть сила. Сопротивление же физическим телам в «вакууме» может оказывать только мировая материальная среда. В этом мы полностью согласны с Ивановым.
2. СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Прежде чем перейти к рассмотрению различных видов механического движения необходимо уделить некоторое внимание системам измерения физических величин, т.к. это тесно связано с определением параметров взаимодействия материи, в котором и рождается механическое движение.
Физические величины характеризует свойства материального мира, т.е. свойства материи существующей, перемещающейся и взаимодействующей в пространстве. Для количественного описания свойств материального мира все физические величины, отражающие суть физических явлений должны иметь единичные эталоны, в сравнении с которыми они могут быть оценены количественно. Для этого применяются различные системы единиц измерения физических величин. В современной науке существует достаточно большое количество систем единиц измерения физических величин, а также внесистемные единицы измерения, которые опираются в основном на какие-либо частные представления о явлениях природы. Однако наиболее распространены система единиц СГС и международная система единиц СИ.
Все существующие системы единиц измерения физических величин отличаются размерностями, через которые в них выражены значения физических величин. В зависимости от выбранной в той или иной системе измерения размерности физические величины могут иметь разное количественное значение. Однако это ни в коей мере не затрагивает их физической сущности, т.к. во всех системах измерения одноимённые физические величины отражают одни и те же свойства материального мира. Тем не менее, в научной среде в этом отношении существуют две диаметрально противоположные точки зрения.
Макс Планк, например, считает: «…размерность какой-либо физической величины не есть свойство, связанное с существом ее, но представляет собой просто некоторую условность, определяемую выбором системы измерений». Далее он поясняет: «…то обстоятельство, что какая-либо физическая величина имеет в двух различных системах не только разные числовые значения, но даже и различные размерности, часто истолковывалось как некоторое логическое противоречие, требующее себе объяснения и, между прочим, подало повод к постановке вопроса об истинной размерности физических величин.… Нет никакой особой необходимости доказывать, что подобный вопрос имеет не больше смысла, чем вопрос об „истинном“ названии какого-либо предмета». (М., Планк., Введение в теоретическую физику, ч. 3 Электричество и магнетизм, §7, ГТТИ, 1933.)
Другую точку зрения представляет Зоммерфельд: «Мы не придерживаемся точки зрения Планка, согласно которой вопрос о действительной размерности физической величины лишен смысла». (А. Зоммерфельд, Электродинамика, И.Л., 1958 г.) Сторонники этой точки зрения считают, что выбор размерности физических величин не может быть произвольным и должен быть связан с их физической сущностью. Однако фактически этот спор абсолютно лишён каких-либо реальных оснований.
Конечно же, физическая сущность любой физической величины, отражающей то или иное явление природы, имеет первостепенное значение для естествознания. Однако Планк насколько можно судить по приведенной выше цитате вовсе этого не отрицает. Он лишь утверждает, что название физической величины или название её размерности может быть только условно истинным, т.к. физическая сущность физической величины заключена вовсе не в её названии. Можно, например, килограммы назвать метрами, но от этого количество вещества не превратиться в геометрический размер пространства, а только поменяется истинность этих размерностей (терминов). Именно поэтому на наш взгляд слово «истинное» заключено у Планка в кавычки.
Размерность физических величин не определяет, а только отражает их физический смысл, поэтому он не зависит от размерности. Истинность физической величины заключена в ней самой. Если физическая величина неправильно характеризует физическое явление, то надо полагать, что причина этого кроется вовсе не в её названии и даже не в её размерности, а в неправильной оценке физической сущности самого физического явления. Свойства предмета можно выразить на разных языках. Однако в переводе на любой другой язык эти свойства будут одинаково истинными или одинаково неправильными. Точно также любая физическая величина может быть переведена из одной системы в другую без потери своего физического смысла, который может соответствовать, а может и не соответствовать истине в любой системе измерения или во всех сразу. По крайней мере, так должно быть.
В большинстве случаев в разных системах меняется только численное значение физических величин, которое зависит от кратных или дольных множителей, применяемых по отношению к одной и той же размерности в разных системах единиц измерения физических величин, что никак не сказывается на физическом смысле самой физической величины. Во всех официально применяемые в физике системах единиц измерения физических величин используется размерность, отражающая настолько реальный физический смысл физических величин, насколько реально отражает свойства материального мира сама физическая величина, определяющаяся современными знаниями о природе.
Среди систем единиц измерения физических величин, не получивших широкого распространения в научных расчётах и измерениях, существует Естественные системы измерения. В них за основные единицы приняты фундаментальные физические постоянные. – Гравитационная постоянная G, скорость света в вакууме с, постоянная Планка h, постоянная Больцмана k, число Авогадро N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, заряд электрона e, масса покоя электрона m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и другие. По идее М. Планка, впервые (1906) предложившего Естественные системы единиц с основными единицами h, с, G, k, она была бы независима от земных условий и пригодна для любых времен и мест Вселенной. Однако точность воспроизведения единиц в них на несколько порядков ниже, чем основных единицах Международной системы (СИ), так как ограничивается точностью знания о физических константах.
Кроме того, для Естественных систем единиц характерны чрезвычайно малые размеры единиц длины, массы и времени (например, в системе Планка – соответственно 4,03*10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м, 5,42*10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
кг и 1,34*10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
сек) и, наоборот, громадные размеры единицы температуры (3,63*10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
С). Вследствие этого Естественные системы единиц неудобны для практических измерений. Это обусловлено тем, что размер основных единиц в Естественных системах единиц определяется отдельными явлениями природы, а не требованиями практики измерений. Этим естественные системы принципиально отличаются от других систем единиц. Однако размерность основных физических величин даже в Естественных системах единиц определяется основными параметрами (инвариантами) материального мира.
Однако в научных кругах известна также неофициальная естественная система единиц LT, которая искажает физический смысл основных инвариантов природы. По мнению её сторонников, естественность систем измерения заключается не в выборе за эталоны измерения физических величин фундаментальных физических констант, а в естественной размерности физических величин, что не вызывает никаких возражений. Однако сторонники системы LT считают, что единственными естественными инавриантами природы в единицах, измерения которых должны отображаться все без исключения физические величины являются только длина и время!
В системе LT отсутствует размерность массы, как количества вещества, а также отсутствует размерность заряда. Поэтому размерность всех физических величин, кроме тех которые связанны исключительно с геометрическим перемещением материи в пространстве, принципиально отличается от размерности этих же величин во всех других существующих системах измерения. По поводу Естественной системы единиц М. Планка приверженцы системы LT высказываются критически. Так Ерохин Владимир Викторович, 1950, в статье «Абсолютная система физических единиц», сайт vev.50@narod.ru, почта vev.50@mail.ru высказывается на этот счёт следующим образом:
«Под «естественными» системами физических единиц, как правило, понимаются системы, построенные на искусственно выбранных основных единицах, таких, как скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная и т. п. Все остальные (производные) единицы выводятся из основных. При этом вводятся так называемые «естественные» единицы измерения длины, массы, времени (такие, как масса протона, Боровский радиус орбиты электрона), не всегда удобные для практического использования даже в тех узких областях применения, для которых они предназначались. Примером таких систем могут служить «Естественная система единиц релятивистской квантовой механики», или система, предложенная в 1906 году Максом Планком. Запись уравнений в этих системах якобы упрощается (скорее – сокращается, что не одно и то же – Е.В.), но при этом начисто теряется «прозрачность» уравнений. Из уравнений «выпадают» те размерные величины, которые искусственно приравниваются к единице, что отнюдь не способствует наглядному отражению уравнениями физической сути описываемых ими процессов и явлений. Кроме того, подобные системы применимы лишь в узкой области (что само по себе говорит о «неестественном» характере размерностей применяемых единиц измерения физических величин). К тому же выбор единиц измерения влияет только на количество нулей до или после запятой, это не принципиально и ничего не меняет по сути. Гораздо важнее определить естественные размерности единиц.
В. Ерохин
Все вышесказанное ставит под сомнение право подобных систем физических единиц называться естественными».
В связи с чисто количественным сокращением параметров размерности физических величин в системе LT до единиц длины и времени у сторонников системы появляется иллюзия, что все физические величины связаны между собой несравненно более значительными связями и приобретают более глубокий смысл, чем это есть на самом деле. Вот что говорит об этом Владимир Викулин (v_vikulin@mail.ru), родился в 1964 г. В 1986 г. закончил ЛЭТИ по специальности «Прикладная математика», автор статьи «Система физических величин в размерности LT без подгоночных коэффициентов» v1.21, 04-08-2011 г. Владимир Викулин (nfp-team@yandex.ru):
«Хочется остановиться на вопросе, а в чем заключается преимущество подобных систем? Зачем создавать еще одну систему? Не все ли равно, в чем измерять физические величины? По нашему мнению, отличие между системой СИ (это же относится и к системам СГС и Гауссовой) и предлагаемой системой LT существует, и оно имеет фундаментальный характер. Вышеперечисленные системы своими дополнительными псевдо-независимыми размерностями вводят лишние сущности, что является прямым нарушением принципа Оккама. Но главный вред от «лишних» размерностей заключается в том, что, принимая их невыводимыми из других физических размерностей, мы наделяем физические явления, имеющие такие размерности самостоятельным и независимым от других физических явлений «бытием». Тем самым, мы перекрываем пути к выяснению их сущности. Они становятся «вещью в себе» и принимаются как своеобразные физические «аксиомы», не позволяющие исследовать их внутреннее устройство и взаимосвязь с другими физическими явлениями.
В. Викулин
Вместе с тем, система LT естественно отражает взаимосвязь различных физических явлений. Дополнительным преимуществом является простота системы, отсутствие подгоночных коэффициентов (многие из которых носят гордое имя фундаментальных физических констант и физической сущности которых посвящены целые научные трактаты [5], [6]). В этой системе различные физические величины естественно и наглядно можно расположить в клетках двумерной таблицы (подобно таблице Д. И. Менделеева). По нашему мнению, система LT должна явиться своеобразной картой на пути к единой физической теории, которую так упорно (и пока безрезультатно) пытаются построить лучшие умы человечества».
Ерохин Владимир Викторович в статье «Системы физических единиц», размещенной на его сайте vev.50@narod.ru, почта vev.50@mail.ru высказывает подобную же точку зрения: «Почему в Гауссовой системе физических единиц существуют дробные размерности? Размерность, например, электрического поля в этой системе содержит корень из грамма и сантиметра. Какой смысл в корне из массы или расстояния? Откуда такая размерность?
…Мы смотрим на мир через призму системы СИ как через калейдоскоп, создающий иллюзию множества разных фигур там, где есть всего две стекляшки. Трудно было создать систему более нелепую, чем это сделали.
…Что имеем в результате такой системы? Имеем деление единого целого на якобы различные и самостоятельные, существующие только в нашем воображении сущности – такие, как масса или заряд, например.…
…Откуда же в физике взяться целостности взглядов? Вместо того чтобы стараться привести разрозненную мозаику теорий к единой основе, физика, продолжает старую традицию флогистонов и магнитных жидкостей, выдумывая все новые и новые физические сущности – монополи, кварки, глюоны, струны, бесчисленные поля – для каждой частицы непременно свое, персональное, и обязательно квантовое. Хотя квантуется не поле, а его динамика. И все это нагромождение выдумок якобы призвано объединить физику.…
…Одной из главных причин неоправданного усложнения физических представлений является некорректная система физических единиц. Не такая уж это безобидная вещь. Это единицы измерения не имеют значения, но размерности выражают самую суть величины. Не менее 80 процентов заблуждений в физике имеет причиной именно то, что суть физических понятий искажена, что массу выражают в килограммах вместо м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.…
…Вся псевдонаучная мистика основывается на нежелании немного вникнуть в суть размерностей физических величин, и дальше – в их физическую суть. А сон разума рождает чудовищ.…
…LT система физических единиц уже сегодня позволяет понять сущность понятия поля, понять механизм тяготения и отсутствие грани между электричеством и гравитацией. Поэтому она, несомненно, будет лежать в основе единой теории физических взаимодействий».
Выше мы уже говорили, что физическая сущность физических величин заключена в них самих и непосредственно вытекает их тех физических закономерностей, которые они характеризуют независимо от того, в каких системах единиц они представлены и в каких размерностях они выражены. Во всяком случае, их связь между собой определяется вовсе не их размерностью, а их физической сущностью, т.е. законами природы. И если приверженцы системы LT не могут понять эту связь, ни в какой другой системе, кроме системы LT, то это больше их личные проблемы, чем проблемы естествознания.
К тому же вопреки мнению сторонников системы LT не все физические величины материального мира могут быть естественно представлены в размерности LT, т.к. одни только единицы длины и времени не отображают всё многообразие явлений природы. В частности это касается массы материальных образований, единицы измерения которой, как количества вещества в системе LT не представлены. Именно существующая в современной физике независимая размерность массы, наряду с независимой размерностью заряда является основным предметом критики сторонников системы LT, которые предлагают измерять количество вещества, в том числе и электрически заряженного в единицах длины! Ё!
Размерность массы в системе LT получена из сопоставления силы инертного взаимодействия и закона всемирного тяготения. Вот что пишет по этому поводу в статье «Абсолютная система физических единиц» Ерохин В. В.: «Совершенно очевидно, что, при использовании корректных размерностей, не возникает никакой необходимости вводить размерные коэффициенты пропорциональности ни для инертных, ни для гравитационных, ни для электрических, ни для любых иных сил.
Пусть k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 (безразмерный коэффициент). Тогда инертная сила F = m·a, а гравитационная сила F = k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * g, где g – ускорение свободного падения.
Не нужно быть чрезмерно проницательным, чтобы заметить некоторое сходство между выражениями F = m·a и F = m·g.
Если m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, то, очевидно, размерность массы [m] = [g·r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
».
В этом фрагменте своей статьи Ерохин демонстрирует полное отсутствие логики и последовательности. Если он допускает, что «…k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 (безразмерный коэффициент)», то он должен был записать без коэффициента (с единичным коэффициентом) не только инертную силу, но и силу тяготения, которая у Ерохина вопреки его же допущению представлена с коэффициентом (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Это означает, что (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в выражении для силы тяготения у Ерохина не равен единице, т.к. единичный коэффициент обычно опускают, как поступил и сам Ерохин в отношении силы инертного взаимодействия. Гравитационную же силу Ерохин, тем не менее, сначала записал именно с коэффициентом (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
F= k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * g
Затем он без каких-либо объяснений всё-таки опускает коэффициент (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и в выражении для силы тяготения и в результате получает размерность массы равную (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
«Если m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, то, очевидно, размерность массы [m] = [g·r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
».
Но выражение: (F = k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * g) справедливо только с учетом (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Даже если допустить, что (k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1), то его нельзя опускать, т.к. эта единица имеет размерность. Поэтому с точки зрения физики сторонники системы LT совершенно незаконно избавляются от гравитационной постоянной, утверждая что размерность массы: « [m] = [g·r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
». А все их словесные рассуждения об отсутствии физического смысла гравитационной постояннолй теоретически и практически ничем не обоснованы. Ерохин В. В. в упомянутой выше статье «Абсолютная система физических единиц» пишет:
«В природе не могут существовать размерные коэффициенты, существование гравитационной постоянной оправдано только тем фактом, что массу мы измеряем в килограммах, а силу – в ньютонах, поэтому необходим некий коэффициент пропорциональности между ними, как следствие искусственного характера этих единиц. Но можно ли искусственный коэффициент пропорциональности называть фундаментальной константой? Последняя должна отражать нечто реальное и фундаментальное, а не наш произвол в выборе единиц измерения».
Однако такой вывод могут сделать только те, кто не обладает не только «чрезмерной проницательностью», но и вообще какой-либо проницательностью. Для любого мало-мальски проницательного человека очевидно, что для того чтобы представить силу тяготения в виде инертной силы, как произведение (m · g), нужно иметь в виду, что гравитационное ускорение (g) в соответствии с законом всемирного тяготения равно:
g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Только с учётом истинного выражения для гравитационного ускорения силу тяготения можно представить в виде произведения массы на ускорение, что соответствует второму закону Ньютона:
F = G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
отсюда (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) соответственно равны:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / G) * g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / G) * g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
где:
(g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – ускорение массы (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в поле тяготения массы (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и ускорение массы (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в поле тяготения массы (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) соответственно.
Таким образом, размерность массы действительно могла бы быть равна ([m] = [g · r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), но только при условии безразмерности коэффициента (1/G)! Однако даже если закрыть глаза на размерность (G), то её численное значение никуда не исчезает. Она не превращается в единичный коэффициент только потому, что этого хотят сторонники системы LT.
Только с учётом размерности и величины коэффициента (G), незаконно упразднённого Ерохиным можно согласовать размерность силы, определяемой в соответствии со вторым законом Ньютона с размерностью силы, определяемой в соответствии с законом всемирного тяготения. И только с учётом величины гравитационной постоянной силу тяготения можно согласовать с инертной силой количественно.
При этом дело вовсе не в том, что как говорит Ерохин: «…существование гравитационной постоянной оправдано только тем фактом, что массу мы измеряем в килограммах, а силу – в ньютонах…» (см. выше). Коэффициент (G) характеризует не просто различия между ньютонами и килограммами. Причина гораздо глубже и существеннее, чем это представляют сторонники LT.
Представление массы, как количества вещества в размерности LT (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), не содержащей собственно признаков самого вещества, только его объёма – это уже не вопрос размерности, а вопрос введения новой физической величины (g * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которая должна характеризовать некую единую субстанцию природы «вещественное пространство» или «пространственное вещество», измеряющуюся не в штуках материи, а в ускорении объёма. При этом объём приобретает инертные свойства вещества, что не имеет физического смысла, т.к. нельзя соединить несоединимое! Материя – это объект природы, а пространство – это геометрическое свойство объекта, т.е. такое же его свойство, как собственно и инерция. А у свойства не может быть свойства. Это прерогатива объектов, которые система LT, как раз и исключает.
У релятивистов, например, также суще ствует нечто подобное – единое пространство-время. Однако даже они признают наличие вещества в пространстве-времени, количество которого ассоциируется с массой. Причём у релятивистов единая субстанция пространство-время измеряется, тем не менее, в разных размерностях: в единицах длины и в единицах времени соответственно, что свидетельствует о том, что даже взаимосвязанные понятия остаются разными по своей физической сущности. А объединяет их как раз именно сама материя, единицы измерения которой сторонники системы LT и собираются собственно упразднить.
Обозначим пустое пространство между материей, как нематериальное пространство, а внутреннее пространство материи, как материальное пространство. У этих пространств нет собственных границ в отсутствие материи. Их границами являются границы материи. Точно так же и время не имеет самостоятельного течения и зависит от «жизни» материи. Различие между пространством и временем состоит только в том, что если пространство характеризует движение материи позиционно, то время характеризует движение материи в виде темпа (интенсивности) изменения этого положения, а также в виде последовательности любых других событий, происходящих в природе с материей.
Параметры материального и нематериального пространства, зависят от времени, которое не в меньшей степени зависит от пространства, т.к. любая последовательность событий, происходящих с материей происходит в пространстве. А поскольку и то, и другое связано с веществом, то единицы измерения длины и времени не являются независимыми параметрами природы, как утверждают сторонники системы LT. Это параметры движения и преобразования напряжение-движение, т.е. инерции материи, которые в первую очередь зависят от количества материи.
При этом само количество материи, как таковое, не зависит ни от материального, ни от пустого пространства, а также от времени. Без материи и пространство, и время это всего лишь ничто – небытие, от которого вообще ничего не зависит. Материальное и пустое нематериальное пространство, а также время появляются в нашем субъективном сознании только тогда, когда есть материя и её движение в широком смысле этого слова, т.е., в том числе и преобразование напряжение движение, включающее в себя, в том числе и химические процессы.
Именно вечно движущаяся и изменяющаяся материя и её количество позволяют нам узнать, что в природе существует ещё и пространство и время, позволяющие материи проявлять свои свойства. Пространством нельзя измерить количество вещества, не зная объёмных характеристик носителей чистого единичного вещества без промежуточных пустот! Однако в любом случае не вещество измеряется пространством, а пространство ограничивается и измеряется веществом. что собственно и применяется не только в современной физике, но и в повседневных практических измерениях в быту на протяжении всего осмысленного существования человечества. И возможное наличие в природе единичного элемента материи нисколько этот принцип не меняет.
Конечно же, в человеческой практике пространство измеряется размером не единичного вещества, а геометрическими размерами эталонных физических тел или геометрическими параметрами стабильных волновых процессов, рождающихся веществом. Но суть измерения пространства веществом, а не наоборот, от этого не меняется. Замена эталонного метра корнем кубическим из объёма единичного носителя материи теоретически возможна, но и это не превратит материальное пространство, занимаемое единичной материей, в саму материю со всеми её свойствами. Инерционные свойства материи, проявляющиеся при преобразовании напряжение-движение, так же зависят от количества материи, а вовсе не от её геометрических свойств, т.к. ускоряются не свойства материи, а сама материя.
В системе же LT для изменения инертности неизменного количества вещества обязательно должно измениться ускорение по приращению объёма вещества. Но изменение объёма структурного вещества не есть изменение механического движения всей материи этого вещества в одном направлении, при котором и проявляется инерция. При этом изменение безструктурного объёма чистого вещества, т.е. объёма, пересчитанного в единицах объёма единичного вещества, вообще принципиально невозможно, т.к. бесструктурное вещество несжимаемо! Следовательно, размерность массы в системе LT (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не может быть мерой инертности материи.
В природе не может быть одной размерности двух принципиально разных физических понятий, как не может быть и двух принципиально разных размерностей одного и того же понятия. Как утверждают сами же сторонники системы LT, размерность должна «определять» (в реальной действительности только отражать) физический смысл физической величины, который у неё может быть только один. Если инертность материи вместо килограммов измерять в (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то эта экзотическая величина в виде ускорения объёма приобретёт смысл меры количества вещества, т.е. килограммов, только и всего. Не об этом ли говорил Макс Планк, по поводу истинного названии какого-либо предмета (см. выше)?
Бессмысленность и абсурдность системы LT можно наглядно показать на простом примере.
Сила равна:
F = m * а [кг * м /с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Если количество вещества измерять ускорением объёма (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то даже поменявшись значениями с килограммами инертные метры в ускорении объёма (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и метры пространства в размерности ускорения (м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по-прежнему останутся разными мерами разных свойств вещества. Следовательно, даже в этом случае объединять метры, стоящие в числителе размерности силы в системе LT под общей степенью недопустимо. Но именно так и получают свои размерности сторонники системы LT. В результате замены килограммов на (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) они получают:
F = m * а [(м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * м /с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Затем они, не задумываясь, объединяют под одной степенью массовые (инертные) метры (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) с размерными метрами лишь на том основании, что они имеют внешне одинаковое название и обозначение. При этом получается обыкновенный абсурд, а не физика:
F = m * а [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Из этого абсурда следует, что массовые метры и размерные метры это одна и та же мера, т.е. сущность материи и пространства одна и та же! Можно на секунду допустить, что каким-то известным только сторонникам системы LT методом ускоряющееся пространство (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) может превращаться в материальное вещество (кг). Но тогда возникает целый ряд неразрешимых вопросов:
Во-первых, при этом в природе не существовало бы равномерного движения материи. Любое движение вещества было бы только ускоренным, т.к. масса в системе LT это ускоряющееся пространство. Поэтому, как только простраство перестаёт ускоряться оно перестаёт быть материей, что не подтверждается реальной действительностью. Равновесие сил, при котором по Ньютону принципиально должно существовать движение без ускорения никто не отменял, в том числе и сторонники системы LT. Из их же теории следует, что тело, движущееся без ускорения, не имеет массы, ни в какой системе физических величин.
Во-вторых, как ускорить пустое пространство, в которое превращается остановленная материя, ведь в пустоте силу приложить просто не к чему? Для того чтобы что-то ускорить пустое пространство должно появиться материально, но для того чтобы оно появилось материально нужно ускорить то, чего ещё нет! Этот заколдованный круг равносилен принципиально не разрешимому философскому вопросу, что первично: курица или яйцо.
В-третьих, на каком ускорении происходит превращение объёма в вещество? Происходит ли это плавно или скачкообразно? Если плавно, то на начальном этапе ускорение резко возрастёт до огромной величины, т.к. на начальном этапе только-только образующаяся масса может быть близкой к нулю. На каком ускорении начинается, и на каком заканчивается это превращение? Каков механизм этого превращения?
В-четвёртых, в какое физическое тело превращается ускоренный объём по химическому составу, по физическим свойствам, по форме и по объёму и как это зависит от ускорения и начальной величины ускоряемого объёма?
В-пятых, что понимать под ускорением объёма вообще?! Если это расширение или сжатие объёма, то плотность массы, в которую превратиться первоначальный объём, с его расширением будет уменьшаться. Но это есть обратный процесс растворения массы в пространстве, т.е. преобразование массы в пространство.
При сжатии начального объёма плотность соответственно будет стремиться к бесконечности, а объём – к нулю. Но это так же ведёт к обратному преобразованию массы в пространство, т.к. с достижением нулевого объёма ускорять будет нечего, а когда в результате этого исчезнет ускорение, то исчезнет и бесконечно плотная масса! Причём, если ускорение прекратится на любом объёме, как бесконечно малом, так и бесконечно большом, масса исчезнет в любом случае (см. п.1).
Или может быть это линейно ускоряющаяся в любом направлении площадь (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)? Но тогда это даже не пространство, потому что площадь не имеет толщины. Причём объём, хотя бы виртуально в движении образуется только в том случае, если площадь ускоряется в направлении, имеющем проекцию на перпендикуляр к площади. Но если линейное ускорение площади осуществляется вдоль плоскости площади, то никакого объёма не образуется и в динамике! Т.е. даже при линейном ускорении объёма ситуация не проясняется (см. п.1).
Все перечисленные выше парадоксы возникли не на пустом месте и придуманы не нами. Они порождены абсурдом системы LT. Такую систему физических единиц никак нельзя назвать естественной, т.к. естественное не может быть абсурдным и наоборот. Следовательно, самым естественным является отказ от системы LT в принципе. Однако сторонники системы LT упорно не хотят этого понимать. Декларируя на словах только формальный без искажения свойств материального мира переход к якобы естественной размерности количества вещества, приверженцы системы фактически лишили материальный мир его материальной основы и соответственно здравого смысла, который они собирались вернуть физике именно через свою систему! Однако само существование вполне материальных защитников системы LT, которые благополучно пишут свои статьи о ней, является самым убедительным доказательством нежизненности их системы.
В своих познаниях мы ограничены элементарными понятиями. Проникнуть же вглубь самих элементарных понятий принципиально невозможно, т.к. элементарное это значит что-то бесструктурное, существующее безо всяких причин и следствий, связывающих эти причины в эти понятия. Остаётся только предположить, что они созданы по волшебству или по воле божьей, кому как больше нравится. Но как только элементарные понятия созданы, – волшебство заканчивается, т.к. дальнейшее многообразие природы основано на свойствах уже созданных и потому божественных и неизменяемых элементов.
По волшебству мир мог бы хоть каждое мгновение изменяться, т.е. фактически каждый раз создаваться заново во всём своём многообразии и сложности. Но тогда этот сложный и многообразный мир сам стал бы элементарным понятием, т.к. все его свойства рождались бы заново, как кадры абсолютно бессмысленной анимации безо всякой связи с предшествующими свойствами и с чем бы-то ни было. Однако преемственность и взаимосвязь наблюдаемой нами природы свидетельствует о том, что волшебство закончилось, хотя бы на известном нам элементарном уровне. Сегодня официальная наука знает три всеобщие физические инварианты: материю, пространство и время, а не две, как предлагает система LT.
На этом можно было бы, и закончить обсуждение вопроса. Однако поскольку многочисленные защитники системы LT активно уводят физику от истины в сторону абсурда, следует дать предметную и детальную оценку их ошибкам по каждому их доводу. Очень скучно детально «ковыряться» в чужих ошибках, особенно если это абсурдные ошибки внутри самого абсурда, но в данном случае это просто необходимо для физики, пока её в очередной раз не увели в сторону от истины очередные приверженцы красоты и стройности голой математики.
***
Абсолютную величину коэффициента перевода массы из системы LT в систему СИ Ерохин В. В. определяет также некорректно, как и размерность массы в системе LT, определение которой разобрано нами выше. Собственно принцип определения абсолютной величины переводного коэффициента у Ерохина также основан на сопоставлении инертной силы с силой тяготения. Однако теперь напряженность гравитационного поля, она же, по его мнению, – инерционное ускорение из второго закона Ньютона, Ерохин определяет по теореме Остроградского-Гаусса. В этом случае размерность массы напрямую соответствует размерности массы в системе LT. Однако по своей физической сущности этот вывод столь же не корректен, как и произвольное упразднение Ерохиным гравитационной постоянной при обосновании им размерности массы.
Масса по теореме Остроградского-Гаусса определяется Ерохиным как поток напряженности гравитационного поля (поля ускорений) через замкнутую поверхность:
M = ∫gdS
В дифференциальной форме объемная плотность массы равна:
divg = p
В случае сферической симметрии масса по теореме Остроградского-Гаусса равна:
M = 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
g,
где g – напряженность гравитационного поля тяготеющей массы M на расстоянии R от ее центра.
Исходя из этого выражения, размерность массы может быть напрямую представлена в размерности LT:
[M] = L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
·T -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Далее из полученного по теореме Остроградского-Гаусса выражения для массы Ерохин находит ускорение (g), которое по логике Ерохина фактически является и инерционным ускорением, и напряженностью гравитационного поля точечной (или сферически симметричной) массы:
g = M/4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(м /с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Подставив найденное значение (g) во второй закон Ньютона Ерохин получает следующее выражение для силы тяготения. Для определённости обозначим её именем автора (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * g = (1 / 4π) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Далее Ерохин приравнивает силу тяготения в соответствии с законом всемирного тяготения и силу тяготения Ерохина (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
F = F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[н = кг * м / c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] =
= (≠) (1 /4π) * m * M / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
После сокращения на (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) Ерохин получает:
G (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ кг·с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 1 /4π,
откуда он делает вывод, что один килограмм равен:
1 кг = 4πG (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 4π·6,6730·10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 8,385539·10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
У нас есть как физические возражения по выводу Ерохина, так и возражения, касающиеся невнимательности автора, а так же отсутствия у него элементарной грамотности:
1. Ерохин не учел, что размерность массы по теореме Остроградского-Гаусса в выражении для (g) уже соответствует системе (LT), поэтому в его силе (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) масса (М) должна иметь размерность в системе СИ. В редакции автора принадлежность масс к системе СИ в уравнении для силы Ерохина (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не указана, однако это следует из размерности силы Ерохина (см выше F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= [кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]). Если же подставить в силу тяготения Ньютона массу из теоремы Остроградского-Гаусса в размерности системы (LT), то Ерохин не имел бы права сокращать своё равенство для (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на (m * M / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), что избавило бы читателя от разбирательства со следующим абсурдом. Но он этого не сделал, поэтому переходим к следующим пунктам.
2. Выражение (G [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ кг·с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]) = 1 /4π) не корректно физически, т.к. левая размерная часть не может быть равна (физически тождественна) правой безразмерной части, хотя бы по причине их разных размерностей. Возможно только количественное равенство, которое само по себе не имеет физического смысла. Но:
3. Выражение (G (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ кг·с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 1 /4π) не является, в том числе и количественным равенством, что становится очевидным после подстановки в него численных значений (6,6730·10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠0,3183098).
Таким образом, из выражения (G (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ кг·с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 1 /4π) ни физически, ни количественно не может быть получено выражение (1 кг = 4πG (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 4π·6,6730·10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 8,385539·10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Однако не будем пока торопиться с окончательными выводами и попробуем исправить грамматические ошибки Ерохина. Может быть, после этого мы действительно сами убедимся в правомерности системы (LT). Подставим в силу Ньютона выражение для (g) с массой в размерности (LT), что следует из теоремы Остроградского-Гаусса:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * g = (1 / 4π) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] Тогда приравняв силы, получим:
G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= (1 /4π) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(*)
Теперь видно, что это уравнение (*) нельзя сократить на множитель (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.к. общим множителем является только выражение (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). После сокращения на общий множитель (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получим:
G * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* 1 /4π,
Отсюда следует:
M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 4πG * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Совершенно непонятно, как Ерохин после допущенных грубейших ошибок пришёл к своему переводу массы, но из полученного выражения после исправления чисто грамматических ошибок Ерохина один килограмм в системе (LT) действительно мог бы быть равен величине, представленной Ерохиным: (1 кг = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 4πG (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)), если бы это не противоречило физике.
Физическое противоречие даже исправленного варианта состоит в следующем:
Уравнение (*) справедливо только при обязательном соблюдении какого-либо одного из двух условий:
1. Если G = 1 /4π, а M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
2. Если M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 4πG * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Причём эти условия тесно взаимосвязаны, если неверно хотя бы одно из них, то автоматически неверно и другое, т.е. они должны соблюдаться только совместно. Как мы показали выше, одна часть первого условия (G = 1 /4π) неверна ни физически, ни количественно. А вторая его часть (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) противоречит второму условию (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 4πG * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Следовательно, выражение (*) физически неверно. Таким образом, массы (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в природе не существует.
Ерохин в своей работе сетует по поводу неоправданного засилья математики в науке о природе: «… природа математикам не указ, математические модели, которыми они подменили физику, выдержат любую нелепость». Но, как показано выше эти слова он может с полным основанием адресовать и к самому себе.
Теорема Остроградского-Гаусса математически правильно определяет поток напряженности поля через замкнутую поверхность. Но она не учитывает отличия гравитационного и инертного взаимодействий, которое и определяется гравитационной постоянной (G). В линейном инертном взаимодействии с точки зрения классической физики (второй закон Ньютона) никакого сферического поля нет. Оно есть в гравитационном взаимодействии. Но, не зная физического смысла (G) нельзя быть уверенным, что гравитационная паостоянная не учитывает коэффициент (1 / 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в своём численном значении. Поскольку коэффициент (1 / 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) безразмерный, то это как минимум формально ничему не противоречит. Но если это так, что будет подтверждено ниже, то применяя теорему Остроградского—Гаусса к гравитационному взаимодействию необходимо обязательно учесть множитель (G). При этом множитель (1 / 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) следует опустить, т.к. после подстановки (G) он автоматически сокращается.
С учётом гравитационной постоянной, ненужность которой в физике Ерохин так и не доказал, и с учётом уже учтённого в ней множителя (1 / 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) выражение для массы, полученное по той же самой теореме Остроградского-Гаусса будет иметь вид:
M = g / G
Тогда ускорение равно:
g = G * M (м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Причём масса в этом выражении, как ей и положено, имеет размерность [кг]. Поэтому теперь мы имеем полное право подставить (g) во второй закон Ньютона (Fн) для получения силы Ерохина.
Тогда:
Fн = G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(н = кг · м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Не нужно быть чрезмерно проницательными, чтобы увидеть, что это и есть закон всемирного тяготения Ньютона. Как видно, на законных физических и математических основаниях закон всемирного тяготения не может быть приведён к виду, предложенному Ерохиным в виде силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). После любых законных преобразований он как неваляшка вновь возвращается к своему традиционному виду.
Формально можно переписать закон Ньютона следующим образом:
F = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (G * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
По мнению Ерохина выражение в скобках в числителе правой части это и есть, масса в системе (LT), только без коэффициента (1 / 4πR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= G * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда:
F = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Однако это только механическая замена математических символов без изменения физического смысла переменных. При этом сила сохранит свой физический смысл и размерность, в которой присутствует количество вещества в килограммах (F = [кг * м/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]).
Формально можно механически сгруппировать (G) и с другой массой (m):
F = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг * м/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
Размерность силы, как и в первом случае, остаётся Ньютоновской. Физически это означает, что никакой массы в системе (LT) не существует, как не может быть и самой системы (LT)! И ещё это означает, что не существует формальной математики. Математика это и есть физика, записанная в условных обозначениях.
Сторонники (LT) возразят, для того чтобы получить силу в системе (LT) необходимо перевести в размерность (LT) обе массы. При этом для того, чтобы равенство не изменилось необходимо добавить множитель (G) в обе части выражения для силы тяготения Ньютона:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (G * F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= G * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* G * M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Однако после сокращения уравнения в скобках на (G), что по законам не формальной математики мы просто обязаны сделать, мы опять получим традиционную запись закона-неваляшки всемирного тяготения Ньютона. Про необходимость и неформальность сокращения мы поговорим чуть ниже, т.к. другой, упомянутый нами ярый сторонник системы (LT) В. Викулин, обосновывает свои взгляды именно умножением обеих частей силы Ньютона на (G). А пока рассмотрим подробнее ещё одно нововведение Ерохина в физику.
Из работы Ерохина следует, что его заслуга состоит в том, что вводя в коэффициент перевода множитель (4π), он исправил ошибку других авторов, также давно пытающихся физически обосновать систему LT. Поэтому Ерохин считает этот вариант системы LT своим детищем: «Это не приверженность автора к своему нехитрому детищу, но вполне объективная оценка».
Вот что говорит об этом сам Ерохин на своём сайте: «Попытки создать естественную систему единиц делались не раз, но всегда авторы допускали ту или иную ошибку, получая неверные результаты: коэффициент перевода единиц массы берется из гравитационной постоянной без учета 4π, неверно определяется электрическая или магнитная постоянная, внося искажение в результат, часто неверно определяется размерность заряда, и тогда в системах СИ и СГС получаются разные результаты».
Однако (π) это всего лишь отношение длины окружности к её диаметру, т.е. фактически это коэффициент формы. Массу, физическая сущность которой определяется количеством вещества, косвенно всё же можно связать с объёмом занимаемого ей чистого (без примесей лишней пустоты) пространства. Но как количество вещества может зависеть от формы пространства – совершенно не понятно? Скорее наоборот форма (объём) может зависеть от количества вещества. Другое дело, что коэффициент формы может характеризовать сферическое распространение силы (напряженности) в пространстве, но как показано в главе (1.2.) и будет показано ниже в настоящей главе очень вероятно, что это как раз и учитывает коэффициент (G).
Но если значение (1 / 4π) уже входит в численное значение гравитационной постоянной, то умножать силу тяготения Ньютона ещё раз на (1 / 4π) вряд ли правомерно. Множитель (1 / 4π) может быть оправдан при вычислении индивидуального коэффициента взаимодействия для каждого типа взаимодействия, но никак не для упразднения массы, как количества вещества. Об этом чуть ниже, а пока рассмотрим доводы В. Викулина в обоснование системы LT.
2.1. Закон сохранения истины
В упомянутой выше статье Владимира Викулина (nfp-team@yandex.ru) «Система физических величин в размерности LT без подгоночных коэффициентов» v1.21, 04-08-2011 г. так же нет ничего вразумительного по физическому обоснованию коэффициента (4πG):
«Для перехода к системе LT, нам надо найти формулы пересчета из системы СИ в «естественные» единицы системы LT. Очевидно, что все величины, куда масса входит линейно, а к таковым относятся импульс, сила, энергия и действие, преобразуются также умножением на G. Таким образом, мы избавляемся от ньютонов, джоулей и прочих паскалей. Вместо этих единиц, все вышеперечисленные физические сущности приобретают в системе LT размерности, выраженные в виде целых степеней единиц измерения длины, деленных на целые степени единиц измерения времени.
Здесь следует внести еще одно уточнение. Мы можем записать закон обратных квадратов в ненормированном F=Mm/r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или нормированном виде F=1/4π* (Mm/r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Какая форма записи лучше? Мы предпочитаем нормированную форму, исходя из теоремы Остроградского-Гаусса: Q=∫EdS. Тогда для гравитационного поля M = ∫adS, где a-напряженность гравитационного поля, представляющее собой ускорение. Поэтому для перехода к нормированной форме записи будем умножать обе части формулы на коэффициент 4πG.
Для примера покажем эквивалентность Закона Всемирного тяготения в обеих системах (штрих обозначает величины в системе LT):
F«= M» * m’ / 4πr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
→ F * 4πG = 1 / 4π * (4πGM * 4πGm / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) → F = GMm / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, M»=4πGM»
Как видно из приведённого фрагмента статьи Викулина, он не стал заморачиваться подстановкой в силу Ньютона [g] из теоремы Остроградского-Гауса и просто сразу умножил обе части закона всемирного тяготения на коэффициент 4πG. Причём (4π) он всё же бездумно позаимствовал у Остроградского-Гаууса безо всяких доказательств, просто предпопочёл: «Мы предпочитаем нормированную форму, исходя из теоремы Остроградского-Гаусса: Q=∫EdS».
После публикации в интернете настоящей главы Владимир Викулин ответил на критику и более подробно пояснил свой вывод коэффициента пересчёта между системами (СИ) и (LT). При этом для того, чтобы ничто не отвлекало внимание от сути формально-математического доказательства Викулина, он в этот раз опустил, так называемый нормирующий коэффициент. Это ещё раз подтверждает, что сам по себе множитель (1 / 4π) не имеет непосредственного отношения к массе, как к количеству вещества. Он может характеризовать эффективность взаимодействия в разных типах взаимодействий. Но между инертным и гравитационным взаимодействием он, по всей видимости, уже учтён в численном значении (G). Но об этом ниже, а пока вернёмся к доказательству Викулина.
Итак, Викулин обосновал свой вывод тем, что после формально математического умножения обеих частей выражения закона всемирного тяготения «на одно и то же число» (в рассматриваемом случае это (G)) равенство не нарушается.
Тогда:
G * F = G * G * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (G * M) * (G * m) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
При переходе к новым переменным получается:
F« = (GM -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (G m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (M») * (m’) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Вот и всё доказательство. Как удивительно красиво и просто всё получается на бумаге! Вот его логика дословно:
«Корректны ли подобные преобразования? Да, т.к. они выполнены в соответствие с формальными математическими правилами, следовательно – полученное равенство эквивалентно исходному. Меняется ли суть переименованных физических величин? Разумеется, нет, меняется только их численная величина и размерность. Именно в силу такой эквивалентности строго логически и математически доказать несостоятельность LT-системы физических величин невозможно! Действительно, если предположить, что такое доказательство получено, то оно же, в соответствие с законами логики, должно доказывать несостоятельность исходной системы (СИ). А т.к. исходная система по условию задачи считается корректной, то корректной должна быть и полученная из нее LT-система». (Жирный шрифт наш. – авт.)
Итак, как пишет сам автор, его доказательство построено на формальных математических правилах. Самое удивительное, что это пишет человек, который сам же выступает против засилья формальной математики в физике. Формальной математикой в отрыве от физики можно с лёгкостью обосновать всё, что угодно, даже законы страны чудес, в которой путешествовала Алиса! Однако Владимир Викулин, специальность которого по образованию не формальная, а именно прикладная математика не учёл самого главного – никаких законов логики, кроме логики природы в природе не существует. Поэтому в физике формальной математики не бывает!
Все правила математики связаны с реальными физическими закономерностями, а все физические теории, построенные только на формальной логике, оторванной от физики – ошибочны. И таких теорий в современной физике достаточно много, потому что некоторые физики от математики считают, что не математика отражает физику, а законы природы должны подчиняться формальной математической логике. Одна из таких теорий – это система (LT). Её сторонники собираются построить на её основе ни больше, ни меньше, а новую всеобщую теорию мироздания. И один из сторонников системы (LT) Владимир Николаевич Суханов такую теорию даже уже построил.
В своей статье (книге) «Природа физических величин и система их измерения» (ищи в инете) Суханов сделал первую, как он утверждает попытку объяснения физической природы и всех её явлений на основе системы (LT). А как же не попытаться, ведь это так заманчиво. Вместо мучительного поиска физического смысла мироздания задача значительно упрощается, остаётся только формально математически обосновать связь физических величин, которые в системе LT отличаются друг от друга только степенями одних и тех же размерностей. Тем более что не надо заморачиваться насчёт гравитационной постоянной, которой в системе LT нет. Смотри так же Дижечко Б. С. «Концепция двигающегося пространства-материи» и система динамических физических величин А.С.Чуева в размерности LT», fizika3000@yandex.ru, Башкортостан, г. Стерлитамак, пр. Ленина 85—16.
Однако теорию мироздания нельзя построить на формальной логике! А неформальная логика природы состоит в том, что двух одинаковых истин не бывает. Истина всегда одна. Поэтому логика природы, изложенная математическим языком, предусматривает не усложнение математических выражений, отражающих истинные закономерности природы, а наоборот их упрощение до элементарной, а, значит, и единственной истины. В противном случае, умножив или разделив природные закономерности на бесконечное число множителей, а так же прибавив к ним бесконечное число слагаемых со своими знаками, мы получим бесконечное число истин, чего не может быть в принципе! Ё!
В физических выражениях не должно быть ничего лишнего и формального, не предусмотренного законами природы. Поэтому сколько бы раз мы не умножали закон тяготения на (G), после обязательного в соответствии с законом сохранения истины сокращения на общие множители, в нём останется ровно столько (G), сколько заложено природой, которая не предусматривает отличие гравитационной силы от силы тяготения Ньютона в G, G -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, G -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
… и т. д. раз.
Если у кого-то есть серьёзные сомнения в физическом смысле гравитационной постоянной и законности её присутствия в законе всемирного тяготения Ньютона, то никто не мешает сторонникам системы LT показать это не формально, а физически. Формальное же введение в закон Ньютона дополнительных множителей, ничего никому не доказывает. С таким же успехом можно умножить его на десять розовых слонов и введя новые переменные утверждать, что без этих слонов мировое тяготение обойтись не может, а закон Ньютона не верен. Однако вряд ли кто-либо из читателей с этим согласится, т.к. после совсем неформального сокращения, ни слонов, ни лишних (G) в законе тяготения не остаётся.
Закон Сохранения Истины
Таким образом,упрощение выражений это такой же равноправный и фундаментальный закон природы, как и все остальные истинные законы природы! Это закон сохранения истины!
Закон сохранения истины учат ещё в школе в виде доказательства тождеств. Тождество это всегда истина, которую в общем виде можно записать:
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
где (i) изменяется от нуля до бесконечности.
Причём само по себе математическое тождество это только формально-математическая истина, т.к. она не привязана к конкретному физическому явлению. Но школьников в школе учат ещё и физике. Для физической истины необходимо доказать не общее равенство (N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), а равенство для конкретного значения (i), т.е. в физике необходимо доказать уравнение, т.е. тождество вида:
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= f (x, y)
Когда это тождество доказано, то (N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – это истина, которую уже ничем невозможно изменить, кроме опровержения старого доказательства. Если, например, в обе части доказанного и никем не опровергнутого уравнения-тождества ввести новые одинаковые переменные, то по законам не формальной, а физической математики, по которым их следует сократить, это будет та же самая истина, независимо от действий с новыми членами:
n * z = f (x, y) * z = n * -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= f (x, y) * -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
→ n = f (x, y)
Закон сохранения истины защищает однажды добытую истину, закреплённую в уравнении. Поэтому умножив закон тяготения на (G) Викулин ещё не погрешил против истины не только формально, но и физически. Однако, как только он ввел новую переменную в левой части (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Fн = N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
f -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), он не погрешил только против формально-математической истины. Для математики истина в общем виде (N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не изменилась, т.к. индекс при (N) равный (i + f (z)) входит в ряд, в котором (i) изменяется от нуля до бесконечности. Однако физическую истину Викулин при этом нарушил, т.к. физическая переменная (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ f -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – это уже новое уравнение, т.е. новая физическая истина вида:
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= f (x, y, z)
Вновь введённый множитель в правой части или его совокупность с другими переменными правой части можно так же обозначить как новую переменную, у Викулина это (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). При этом новая истина в левой части не будет нарушена, но она и не престанет быть новой, отличной от старой. Применительно к нашему спору с Викулиным это означает, что это уже не просто новое обозначение «корректного по условию задачи закона тяготения», это уже совсем другой закон – закон тяготения Викулина или Ерохина, который вовсе не эквивалентен закону тяготения Ньютона физически. В приоритетах открытия этого нового закона пусть Викулин и Ерохин разбираются сами. Для нашей темы важно лишь то, что ни тот, ни другой это открытие не доказал.
Поясним сказанное на конкретном примере, в котором пусть так же участвует сила тяготения Ньютона, а новая для закона тяготения истина получена умножением обеих частей закона тяготения на ненужную в нём физическую величину.
Итак, есть закон тяготения:
F = G * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Умножим обе части силы тяготения на расстояние (S).
S * F = S * G * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Формально математически, как говорит В. Викулин, равенство не изменилось. Причём в этом виде не изменилось и физическое равенство, т.к. физически оно вовсе не формально подлежит математическому сокращению на (S). Но как только мы введём новую переменную в левой части уравнения, то физически мы получим уже не закон тяготения Ньютона, а новую физическую истину, которая обозначает не силу тяготения, а работу силы тяготения:
А = S * G * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
При этом даже если (S) в правой части спрятать в новой переменной, например, (В = S * G * M), то новая истина не поменяется. Левая часть так и останется работой. А вот (В) превратится при этом в формально-математическую абстракцию, которая не имеет физического смысла. Физический смысл сохранится для прежней записи правой части (S * G * M * m / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Точно так же произведение (G * M) и (G * m) в законе Викулина-Ерохина – это формально математическая абстракция, которая до введения новых переменных может быть легко ликвидирована сокращением на (G). А вот сила Ерохина-Викулина (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это уже неформальная абстракция, а физический абсурд, который не соответствует явлению тяготения.
Викулин отмечает, что закон тяготения Ньютона в системе СИ корректен по условию задачи. Но это не полная правда. Он корректен в любой системе и вовсе не по условию задачи. Он корректен только потому, что в нём ровно столько (G), сколько заложено природой, т.е. он соответствует закону сохранения истины, в соответствии с которым уже установленную истину в виде уравнения (N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= f (x, y)) никакими дополнительными одинаковыми членами и никакими действиями над этими членами изменить невозможно. Её можно изменить, только доказательством новой истины для того же самого физического явления.
Если сторонники системы (LT) считают, что в законе всемирного тяготения должно быть больше (G), чем одна, то они должны физически доказать это, т.е. они должны доказать, что их математика, как раз не формальная и соответствует природе. И только после этого они вправе перевести всю современную физику на новые переменные. Однако правомерность новых переменных и нового уравнения для явления всемирного тяготения сторонники системы LT так и не доказали.
Их доказательства выглядят, по меньшей мере, странно. Пытаясь доказать, что гравитационная постоянная является «лишней» физической величиной, что в соответствии с законом сохранения истины доказывается только сокращением лишних членов, сторонники системы LT фактически производят обратное действие, умножая закон всемирного тяготения на дополнительную величину (G)!
Но разве можно доказать ненужность чего-то, если это доказательство построено не на ликвидации (сокращении) ненужного, как это делается в неформальной математике, а, наоборот, на введении этого ненужного. Введением дополнительного множителя как раз доказывается его необходимость, хотя и для новой истины. Однако истинность нового уравнения с новыми переменными Викулин так и не доказал.
Поскольку новые переменные Викулина имеют смысл для его доказательства только с дополнительным коэффициентом (G), причём в обеих частях уравнения, то все расчеты в системе LT идентичны расчётам в любой нормальной системе физических величин, т.к. одинаковые члены в соответствии с законом сохранения истины при любых расчётах непременно сокращаются. Причём это вовсе не перевод из одной системы в другую, как это хотят представить сторонники системы LT, это есть сохранение старой истиныв полном соответствии с законом сохранения истины.
Но это и есть то самое строго математическое и физическое доказательство несостоятельности LT-системы, о невозможности которого в принципе, ошибочно говорит Викулин.
Система LT не только не позволяет, сколько-нибудь приблизить современную физику к единой теории мироздания, но наоборот уводит её в сторону от истины, т.к. вместо установления физического смысла гравитационной постоянной предпочитает спрятать её от пытливых умов за ширмой новых искусственных переменных. Между тем есть все основания считать, что истинный физический смысл гравитационной постоянной очень важен для нашего понимания природы, которое с ликвидацией (G) в системе LT достичь принципиально невозможно.
Установление истинного физического смысла (G) поможет прояснить не только гравитационные и инертные взаимодействия, но и все известные в природе взаимодействия, т.к. смысл связи между видами взаимодействий (G) приоткроет и сам механизм взаимодействий. Это так же поможет раскрыть физический смысл явления инерции, который сегодня практически недоступен для исследователей, т.к. классическая физика подобно запрещению (G) сторонниками системы LT, запрещает силы инерции. Между тем, и там и там эти запрещённые физические величины всё-таки присутствуют, хотя и в максимально замаскированном виде. Истину можно спрятать, но избавиться от неё невозможно.
В ответе на критику В. Викулин возразил так же по поводу нашего мнения, что с исчезновением размерности количества вещества из системы LT исключается и сама материя: «Данное утверждение – плод элементарной логической ошибки: раз исчезает размерность массы, то исчезает и сама масса, а вместе с ней и материя! Но это абсолютно не так: размерность массы всего лишь исключается из списка основных размерностей системы, но при этом никуда не исчезает!»
Из природы материя действительно никуда не исчезает. Это просто невозможно, т.к. в природе собственно ничего материального кроме самой материи и нет. Поэтому исчезновение материи из природы означало бы исчезновение самой природы. Но то, что в системе LT предпринята такая попытка создать всеобщую теорию природы-материи без самой материи это неоспоримый факт, т.к. ускорение кубических метров не отражает ни количество материи, ни её свойства.
Об этом свидетельствует, как виртуальность ускорения размера пространства по отношению к инертности материи, так и несосотоятельность с точки зрения неформальной физической математики попытки ликвидировать меру количества материи. Причём в системе LT ликвидируется не только мера количества материи, но и физический смысл гравитационной постоянной, без установления которого просто невозможно установить физический смысл взаимодействия материи. А все свойства материи проявляются именно в её взаимодействии.
И потом смысл последней фразы в приведённой цитате: «…размерность массы всего лишь исключается из списка основных размерностей системы, но при этом никуда не исчезает!» должен означать, что размерность массы [кг] остаётся в неких неосновных списках, которых в системе LT просто нет! Но если масса исчезает из абсолютно всех списков системы LT, а её сторонники принципиально не против массы-материи, т.е. в уме у них масса всё же остаётся, то зачем же её прятать в не отвечающей всем её свойствам размерности её геометрии? И наоборот, какая геометрия может быть в инертности, которая зависит в первую очередь только от количества материи? Это не у нас, а у них сплошные «логические ошибки».
О нелогичности и, следовательно, об абсурдности доводов сторонников системы LT свидетельствует и ответ Викулина на поставленный им же второй вопрос в приведённой выше первой цитате его ответа на нашу критику: «Меняется ли суть переименованных физических величин? Разумеется, нет, меняется только их численная величина и размерность». Этот ответ Викулина вовсе не «разумеется» сам собой, т.к. он противоречит убеждениям самих же сторонников системы LT. В приведённой ранее цитате Ерохина для сторонников системы LT само собой разумелось совсем другое, а именно: «размерность физических величин определяет их суть» (см. выше).
И хотя всё должно звучать наоборот, это, тем не менее, так же означает, что принципиально разная размерность должна отражать и принципиально разный смысл физических величин. Однако Викулин утверждает, что размерность и величина физической величины поменялись, а смысл нет! Ё! Где же здесь логика? С такой логикой система (LT) просто обречена стать очередным курьёзом в физике.
***
Теперь перейдём к якобы естественному физическому смыслу физических величин в системе LT. Система LT, как отмечалось выше, построена всего на двух размерностях. Ерохин В. В. в своей статье «Абсолютная система физических единиц» пишет:
«В природе существует лишь два основных и независимых физических параметра, которые нельзя свести к более простым: пространство (размерность длины L) и время (T), и по логике вещей размерность всех без исключения физических величин должна выражаться через L и T».
Однако общность законов природы следует искать не в упразднении её самой главной инварианты, а в её связи с остальными инвариантами. Просто всегда то, что понятно, а понять можно только то, что известно и очевидно. Но как можно понять природу, если исключить самое очевидное из известных знаний о ней, т.е. количество материи, являющейся основой природы? Ведь без количества материи перестают быть очевидными, а, следовательно, и понятными и все остальные её инварианты. Их немного, но вряд ли всё сводится только к единицам длины и времени, т.к. пространство и время имеют смысл только при наличии в природе материи.
Таким образом, для понимания законов природы и их общности количество материи нельзя игнорировать, как нельзя игнорировать и саму материю. Причём материя должна измеряться в единицах самой материи, а не в единицах параметров, отображающих её геометрию и последовательность событий изменения этой геометрии или свойств материи. Поэтому главный и единственный физический смысл массы состоит в том, что она отражает количество материи. Даже в химии количество вещества в молях и атомных единицах массы принципиально измеряется массой, т.е. количеством вещества, а уже от количества зависят химические и физические свойства химических элементов, т.е. материи. Это и есть тот самый переход количества в качество.
Поскольку современная наука пока не в состоянии определять количество материи в штуках её элементарных составляющих, то о количестве материи сегодня судят по её инертным свойствам. Но это не является каким-либо противоречием для нашего же утверждения, что все свойства материального мира определяются количеством взаимодействующей в пространстве и времени материи, т.к. инертность так же строго пропорциональна количеству материи, но никак не объёму пространства и времени.
Если мы хотим свести всё многообразие материального мира к каким-то общим и понятным закономерностям, то мы должны признать, что общие свойства материи должны быть основаны на свойствах её общих одинаковых для всей материи элементов. То есть должны быть какие-то мельчайшие возможно неделимые для какого-то базового уровня элементы материи, бесконечное многообразие сочетания и взаимодействия которых и обеспечивает всё видимое многообразие природы на этом уровне.
Ерохин В. В. отмечает, что естественной системой LT неудобно пользоваться только в «бытовых» расчётах. Однако естественность неотделима от удобства, если неудобно, значит и неестественно. Причём неудобство, т.е. неестественность системы LT заключается вовсе не в больших коэффициентах перевода величин в эту систему, а в отсутствии в ней параметра, определяющего количество вещества. Теоретически с помощью масштабных коэффициентов в любой системе можно назначить вполне удобные для практических «бытовых» вычислений численные размеры единиц физических величин, но только не в системе LT, т.к. в отсутствие количества вещества она не только неестественна, но и не имеет физического смысла.
Как мы уже отмечали, судить о количестве вещества вполне возможно и по объёму его единичных элементов чистого вещества. Ддля этого необходимо знать объём элементарной массы. Тогда объём произвольной массы будет равен суммарному объёму, т.е. суммарному количеству элементарных масс. Однако это будет неестественный для физических тел чистый объём вещества без внутренних пустот, в то время как структурные образования вещества тел в основном состоят из пустоты.
Параметр «количество вещества», т.е. масса является не только самым объективным и самым независимым и из всех не очень-то многочисленных параметров оценки природы, но и абсолютным параметром природы. Для измерения длины и времени необходимы некие искусственные единичные эталоны этих параметров. Искусственные в том смысле, что естественных эталонов, которые могли бы быть непосредственно «изготовлены» из пространства и из времени в природе не существует, т.к. эти субстанции нематериальные. Поэтому даже пространство и время измеряются «неестественным» для них веществом. А вот для эталона вещества это естественно.
О количестве материи сегодня мы можем судить только косвенно по её инерционным свойствам, которые строго пропорциональны её полной массе. Поэтому абсолютным эталоном массы является любой её эталон, инерционные свойства которого приняты за единицу измерения массы. Другое дело, что мы не можем быть уверенными в правильности применяемого сегодня коэффициента этой пропорциональности, но это уже другой вопрос.
Поскольку ситуация с элементарной массой на сегодняшний день не ясна, покажем бессмысленность и неестественность определения количества вещества в мере пространства на конкретном примере, но на базе размерностей всех трёх всеобщих физических инвариантов, совершенно справедливо используемых сегодня во всех без исключения системах измерения физических величин.
В силу абсолютности эталона массы за эталонный объём теоретически можно было бы принять объём существующего сегодня физического эталона массы в килограммах. Тогда произвольная масса была бы равна количеству помещающихся в ней объёмов эталонной массы. Однако для этого структурная плотность всех физических тел должна быть равна плотности эталонной массы.
Это условие невыполнимо, т.к. в реальной действительности эталон массы не является эталоном объёма или плотности. Поэтому нет ничего естественного в том, чтобы количество вещества измерять в объёмах, образованных количеством вещества с плотностью, не соответствующей эталону единичной массы. Не говоря уже об ускорении этого объёма для того, чтобы он стал массой!
Кроме того, даже в этом нелепом примере измерения массы в мерах пространства и времени истинность размерности «количество вещества» принципиально сохраняется, т.к. объём эталонной массы становится в этом случае мерой её инертности. При этом меняется только название меры инертности. Это подтверждается и математически. Произвольный объём (V), делённый на эталонный объём, отнесённый к единичной массе (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), даёт размерность массы (m = V / (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) с безразмерным коэффициентом (V / V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Поэтому нет ничего естественного в том, чтобы количество вещества измерять окольными путями!
Можно вообще обойтись без слова «килограмм», если уж оно так мешает LT-шникам понимать природу, но это опять же принципиально ничего не изменит, т.к. тогда должны появиться «метры длины» и «метры вещественные», которые по-прежнему будут иметь смысл меры пространства и меры количества вещества соответственно. При этом смысл вещественных метров будет определяться вовсе не геометрией физических тел, её, по-прежнему будут определять метры длины, а инертностью вещества. Тогда в чём естественность ломки давно сложившихся и проверенных веками названий, если новые названия приобретут смысл прежних?
Кроме того, своей чисто словесной схожестью они внесут только дополнительную путаницу в физику! Воистину прав был Макс Планк, когда говорил, что истинность не в названии. Правда, приверженцы системы LT предлагают вообще ликвидировать размерность килограммы. Однако ликвидировать размерность, не ликвидируя физическую величину, которую эта размерность отражает, невозможно, т.к. не размерность определяет физическую величину, а физическая величина определяет размерность. Но тогда, что естественного в системе, которая отказывается отображать самый главный компонент материального мира – материю?
Такая система будет отображать мир в искажённом, т.е. в неестественном виде, если это вообще возможно назвать отображением природы. Ведь нельзя же всерьёз полагать, что метры длины становятся материальными только потому, что через них можно оценить геометрические размеры единичного вещества! Как нельзя полагать, что переходя от пространства к веществу и обратно, метры каждый раз меняют свой физический смысл!
Метры длины прекрасно справляются со своей задачей измерения размеров, чего бы то ни было безо всякой претензии на материальность и способность перевоплощения во что бы, то ни было, т.к. они только пассивно отображают материальный мир, но ничего в нём не определяют. Какие новые свойства можно обнаружить у материи, если её количество измерять в единицах длины, о чём говорят сторонники LT-системы, если длина вообще не имеет никаких свойств, т.к. она сама является свойством материи. В соответствии с истинным физическим смыслом слова «объём» пространство только «обнимает» (объемлет) материю, но не подменяет её.
Причём для нашего сознания это только субъективная оценка места, занимаемого самой материей. Поэтому единственное новое свойство материи, которое могли бы отразить метры в отношении к инертности материи это её способность перевоплощаться в пространство (пустоту) и обратно. Однако это нарушение самого главного закона природы – закона сохранения материи и энергии!
Таким образом, система LT создаёт мнимую иллюзию простоты и целостности. В реальной действительности она только усугубляет и без того кризисное состояние современной физики и ещё дальше уводит её в сторону от истины. Об этом прямо свидетельствуют новые теории, исходящие от сторонников системы LT, которые родились у них в результате упрощения природы до одних только метров. Чего стоит одно только развенчание фундаментальных констант!
***
Фундаментальная гравитационная постоянная обязана своим существованием вовсе не только традиционным единицам измерения массы в килограммах. Кроме всего прочего она отражает разное количество работающих массовых элементов в инертных и гравитационных взаимодействиях.
Ерохин В. В. в упомянутой выше статье приводит высказывания Л. Сены на этот счёт (поскольку цитируемый нами автор Ерохин приводит цитату другого автора, то цитату Ерохина выделим курсивом, а внутреннюю цитату Л. Сены – жирным курсивом):
«В книге Л. Сена «Единицы физических величин и их размерности» [4] автор утверждает, что мы свободны в выборе основных величин, определяющих соотношений и коэффициентов пропорциональности. Нет, не свободны. Наличие коэффициентов пропорциональности уже однозначно говорит об ошибочном выборе основных единиц системы.
Можно привести образец рассуждений автора:
«Возможность выбора существенно различных определяющих соотношений для установления производной единицы одной величины мы покажем на примере установления единицы силы. Как мы уже говорили, обычно для этой цели используется второй закон Ньютона, который математически может быть представлен в виде:F = k·m·a.Коэффициент пропорциональности «k» в формуле, зависящей от выбора единиц для входящих в формулу величин, назовем инерционной постоянной. Будем обозначать этот коэффициент k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Во всех применяемых на практике системах единиц инерциальную постоянную полагают равной единице…»
Затем Л. Сена рассматривает закон гравитационного притяжения Ньютона:
F = k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
где k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– гравитационная постоянная, числовое значение которой также зависит от выбора единиц. Если гравитационную постоянную принять равной единице, то в этом случае придется принять, что не равна единице инерционная постоянная k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Как вывод, следует, что мы совершенно свободны в выборе, и т. д. и т. п.
От себя (Е.В.) добавлю, что согласно такой логике мы вольны изъять из физики фундаментальную (!) константу – гравитационную постоянную, и ввести вместо нее другую, не менее «фундаментальную» инерционную постоянную. Что-то не слишком прочен фундамент физики, если так легко можно менять в нем кирпичи…».
Мы тоже хотим добавить от себя (ААА), вернее напомнить сказанное нами ранее. Размерность физических величин это не фундамент физики. Размерность это только наше субъективное восприятие свойств физических величин на основе достигнутых знаний о природе. Фундамент физики это сами физические величины и их физическая взаимосвязь. Если фундаментальная взаимосвязь между типами взаимодействий существует, то нет никакой принципиальной разницы, какое из этих взаимодействий принять за единицу. Естественно, что при этом все кирпичики фундамента физики так и останутся в его фундаменте, изменится только наша субъективная оценка места расположения этих кирпичиков, которая на крепость фундамента нисколько не влияет.
В своём субъективном восприятии действительности мы действительно вправе заменить гравитационную постоянную на инерционную постоянную. Но от этого связь между гравитационными взаимодействия и контактными взаимодействиями не только не ликвидируется, но и принципиально не изменится. Поменяется только наша субъективная точка отсчёта этой связи. Не изменится также и связь силы взаимодействия, выраженной через массы взаимодействующих тел и расстояние между ними с зависимостью силы от линейного приращения движения, выраженной в виде второго закона Ньютона, который определяет эту связь, в том числе и в гравитационном взаимодействии.
Сена совершенно прав, что: «Если гравитационную постоянную принять равной единице, то в этом случае придется принять, что не равна единице инерционная постоянная k -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
». Это действительно так, потому что между этими двумя типами взаимодействий, или если угодно двумя разновидностями одного типа взаимодействий есть вполне объективные физические различия. И эти различия не могут быть устранены переходом к метрам, т.к. они объективно существуют в природе и должны быть отражены в физике независимо от размерностей физических величин, определяющих эти взаимодействия.
Сена совершенно прав, потому что основной фундамент физики или самая нижняя и ответственная его часть это и есть материя и её свойства, проявляющиеся во взаимодействии материи, и их взаимосвязь. А пространство это наша субъективная оценка места, которое занимает материя и которое она может занимать в процессе своего движения, так же как и время является нашей субъективной оценкой темпа (интенсивности) движения материи (смены места в пространстве или просто места).
В виду ограниченности наших знаний о природе некоторые сегодняшние размерности могут оказаться ошибочными или как минимум нецелесообразными, повторяющими друг друга в той или иной степени. Однако, на наш взгляд, не пришло ещё то время и не достигнуты ещё те знания, на основании которых следовало бы пересмотреть размерность массы, тем более в пользу метров, в чистом виде характеризующих только пространство для и вокруг материи.
Да и вряд ли такое возможно в принципе, т.к. количество материи это всеобщая и самая независимая инварианта природы из всех существующих! В этом отношении в рамках современной физики прав на наш взгляд В. А. Ацюковский, который в статье «Фундаментальные проблемы метрологии» предлагает свою модернизацию системы СИ, не подвергая сомнению её естественность в целом.
Свои уточнения В. А. Ацюковский предлагает внести только на основе достигнутого, по его мнению, нового понимания физической сущности некоторых физических величин. При этом он не подвергает сомнению ни фундаментальные физические константы, ни всеобщие физические инварианты: материю, пространство и время (MLT):
«Для того чтобы в определении состава основных величин, являющихся исходными для всех остальных физических величин, не было бы произвола, необходимо выбрать их на основе всеобщих физических инвариантов, т. е. категорий, изначально присутствующих абсолютно во всех физических структурах, явлениях и процессах. Несложно увидеть, что такими категориями являются не семь, а только три – материя, пространство и время, поскольку все предметы и структуры материальны, все они находятся в общем пространстве и все явления и процессы протекают во времени. Исключений здесь нет. Поэтому размерности этих величин – масса как мера количества материи, длина как мера пространства и время могут и должны являться исходными основными величинами для всех остальных физических величин. Такие же величины, как Ампер (мера силы тока), кандела (мера силы света), градус Кельвина (мера температуры) и моль (мера количества единиц вещества) не являются всеобщими и поэтому должны быть изъяты из основных величин и переведены в разряд производных величин. Однако для этого нужно выявить их физическую сущность и в соответствии с нею установить их размерность в основных единицах».
На наш взгляд различия всех типов взаимодействий принципиально обусловлено количеством элементарных носителей массы, непосредственно определяющих каждый тип взаимодействия по отношению к полным массам взаимодействующих объектов (см. гл. 1.2). Ацюковский В. А. объясняет причину всех взаимодействий внешним или внутренним давлением мировой материальной среды с внешней или с внутренней стороны взаимодействующих объектов соответственно. Это давление обусловлено разностью скоростей тороидального и кольцевого движения вихрей амеров в нуклонах, а так же в свободном пространстве. Разницу в силе взаимодействия он видит только в расстоянии между объектами.
Однако силу определяет не только величина расстояния Сила давления эфира зависит также от количества взаимодействующих (давящих) с той или иной стороны амеров. Понятно, что это количество может быть по-разному распределено в зависимости от расстояния между объектами. Количество взаимодействующих (давящих) с той или иной стороны амеров и определяет разность скоростей амеров и соответственно тип взаимодействия.
Причем в разных типах взаимодействий соотношение амеров непосредственно определяющих силу взаимодействия и общего количества амеров, изолированных от прямого взаимодействия в устойчивых структурах вещества физических тел разное. Поэтому коэффициент пропорциональности между полным количеством вещества взаимодействующих тел или условно амеров и количеством амеров, определяющих те или иные типы взаимодействия, который входит в состав гравитационной постоянной, действительно носит фундаментальный характер, а вовсе не является коэффициентом пропорциональности между «метрами» и «килограммами».
Кстати, сам Ацюковский дополняя или исправляя себя, также упоминает о количестве амеров среды, обеспечивающих взаимодействие, в виде плотности среды в зоне взаимодействия, когда рассматривает закон всемирного тяготения.
Различие коэффициентов, определяющих соотношение работающих массовых элементов и общее количество вещества, влияет на силу взаимодействия физических тел. А размерность коэффициентов взаимодействия увязывает эту силу с приращением линейного движения взаимодействующих тел. В некотором смысле это и есть связь между килограммами количества вещества и метрами пространства. Но эта связь существует не только между контактными и гравитационными взаимодействиями. Она определяет все взаимодействия в природе.
Можно показать, что и в контактных взаимодействиях сила определяется выражением аналогичным выражению для гравитационных взаимодействий. При этом связь объёмно образующейся силы взаимодействия с геометрическим линейным приращением движения взаимодействующих тел также будет определяться коэффициентом взаимодействия с размерностью гравитационной постоянной. В контактных взаимодействиях изменится только величина коэффициента. Причём коэффициент формы, определяющий сферичность поля распространения амеров взаимодействия присутствует во всех типах взаимодействия. Поэтому из коэффициентов, определяющих разницу разных типов взаимодействий между собой, он может быть исключён, о чём мы говорили выше.
Тяготеющие объекты действуют друг на друга с силой пропорциональной массам тяготеющих тел. Именно из этого и исходил Ньютон, работая над законом всемирного тяготения. Однако равноправность взаимодействующих тел третий закон динамики Ньютона в первую очередь устанавливает для обычных контактных взаимодействий. Кроме того, не следует забывать, что ускорение свободного падения, возникающее под действием сил тяготения, соответствует инерционному ускорению из второго закона Ньютона для каждой из тяготеющих масс.
Это фактически означает, что второй закон Ньютона представляет собой только одну из форм записи для силы взаимодействия между материальными объектами, в которой конкретная объёмно образующаяся сила, действующая на каждое из взаимодействующих тел в текущей области взаимодействия, связана с мгновенным линейным геометрическим приращением движения тел в виде произведения массы на ускорение. При этом коэффициент взаимодействия входит в состав геометрического приращения движения, т.е. в состав ускорения.
Из этого следует, что гравитационная постоянная, а также очевидно инертная постоянная и электромагнитная постоянная, иными словами коэффициент видов взаимодействия имеет двойной физический смысл:
1. Он увязывает объёмный характер распространения сил взаимодействия с линейным ускорением, сообщаемым телам вдоль линии взаимодействия, т.е. осуществляют связь двух сторон проявления одного и того же закона взаимодействия, известных в современной физике как второй закон Ньютона и закон всемирного тяготения.
2. Коэффициент взаимодействия отражает разное количество работающих массовых элементов в одном и том же физическом теле или частице в зависимости от видов взаимодействия.
В классической модели неуравновешенного движения истинные силы инерционного сопротивления косвенно отражены зависимостью ускорения от массы одного только ускоряемого тела в соответствии со вторым законом Ньютона. Однако в реальной действительности ускорение из второго закона Ньютона зависит, в том числе и от массы ответного тела, движение которого в свою очередь зависит от инерционного сопротивления, оказываемого ускоряемому телу.
Таким образом, в классической физике действие истинных сил инерции, которое через ускоряемое тело передаётся ответному телу взаимодействия, искусственно выносится за рамки неинерциальной системы ускоряемого тела и по этой причине для ускоряемого тела не рассматривается.
Однако в реальном контактном (инертном) взаимодействии точно так же, как и в гравитационном взаимодействии участвуют как минимум два материальных образования, а сила взаимодействия изменяется в зависимости от величины зоны упругой деформации, т.е. в конечном итоге в зависимости от расстояния между взаимодействующими телами (см. главу 1.2, Рис. 1.2.1).
Более того, если согласиться с теорией Ацюковского В. А., то гравитация обусловлена избыточным давлением эфира мировой материальной среды с внешней стороны гравитирующих объектов. А это обычное контактное взаимодействие только на уровне амеров. При этом поле тяготения обусловлено объёмным пространственным распределением этого избыточного давления эфира между взаимодействующими небесными объектами.
Логично предположить, что контактное взаимодействие имеет и своё поле инертного взаимодействия, природа которого аналогична природе поля гравитационного взаимодействия. Это распределение давления эфира между взаимодействующими телами. Об этом свидетельствует, как пропорциональность инертной и гравитационной масс, так и безусловная применимость второго и третьего законов Ньютона к гравитационным взаимодействиям.
Носители силового поля контактного взаимодействия, через которые, по всей видимости, и оказывается реальное инерционное сопротивление ускоряемым телам, так же как и носители поля гравитационного взаимодействия, наукой пока объективно напрямую не установлены. Однако поскольку современная наука принципиально не отрицает и даже теоретически допускает существование гравитационного поля, то нет никаких оснований отрицать и поле инертного взаимодействия. Причём носителями полей взаимодействия и в том и в другом случае являются, по всей видимости, одни и те же элементы материи – амеры. Отличие состоит только в том, что поле инертного взаимодействия возникает лишь при прямом контакте взаимодействующих тел между собой, а гравитационное поле возникает при контакте физических тел непосредственно с носителями гравитационного поля и мировой материальной среды – амерами в открытом пространстве.
Причём если при контактном взаимодействии избыточное давление элементарных носителей массы сосредоточено между взаимодействующими физическими телами, то в гравитационном взаимодействии избыточное давление мировой материальной среды действует на тела со стороны открытого пространства с внешней стороны взаимодействующих тел. Однако законы газовой динамики, определяющие силы давления в обоих случаях одинаковы.
Таким образом, механизм контактного взаимодействия не должен принципиально отличаться от механизма гравитационного взаимодействия, кроме относительной противоположной направленности этих взаимодействий. При этом второй закон Ньютона, как в том, так и в другом случае отражает только зависимость линейного геометрического приращения движения ускоряемой массы от характера объёмного распределения избыточного давления эфира, действующего на каждую из взаимодействующих масс и от количества связанных с массой элементарных носителей взаимодействия. Однако в обоих случаях избыточное давление эфира действует на все массы, вовлечённые в поле распределения давления эфира.
Исходя из этих соображений, и учитывая, что сила контактного взаимодействия так же зависит от квадрата удлинения зоны упругой деформации (см. главу 1.2), сила контактного взаимодействия (Fкв) может быть математически выражена формулой, определяющей зависимость силы взаимодействия от двух взаимодействующих масс, аналогичной формуле закона всемирного тяготения.
Fкв = k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2.1)
Тогда
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2.2)
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= k * (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (1.2. 3)
где:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: удлинение взаимодействующих тел.
k – Инертная постоянная.
В контактном взаимодействии коэффициент взаимодействия (k) по отношению к гравитационной массе равен единице, поскольку за эталон массы для этих двух видов взаимодействия была принята именно инертная масса. Причём, как мы уже отмечали, на этот коэффициент влияют физическое и химическое состояние взаимодействующих тел, а также величина их масс. Следовательно, для контактного взаимодействия масс масштаба крупных космических объектов коэффициент может быть и значительно меньше единицы. Истинным же эталоном массы, как количества вещества должно являться полное количество вещества материального тела. При этом в каждом типе взаимодействия был бы свой индивидуальный коэффициент взаимодействия с размерностью гравитационной постоянной и величиной всегда меньшей единицы. Но даже в гипотетическом взаимодействии, в котором работают все массовые элементы тел, коэффициент взаимодействия не может быть равен единице и не сможет быть безразмерным, т.к. он увязывает объёмный характер распространения взаимодействия с линейным ускорением тел вдоль линии взаимодействия.
Поскольку сегодня о количестве вещества можно судить только по результату взаимодействия материальных тел, то практически за эталон массы можно принять инерционное сопротивление материальных объектов в любом из конкретных видов взаимодействия. Теоретически за эталон массы можно принять хоть инерционное сопротивление материальных объектов при электрических взаимодействиях. Понадобятся лишь соответствующие коэффициенты перевода электронной массы в гравитационную и контактную массу.
С учетом выражения (1.2.1) снимается и противоречие второго закона Ньютона с законом всемирного тяготения, заключающееся в том, что во втором законе Ньютона ускорение зависит от массы пробного тела, а в законе всемирного тяготения формально не зависит. В контактном взаимодействии, чем больше масса пробного тела, тем должно быть меньше его ускорение при постоянной абстрактной силе из второго закона Ньютона. Однако с учетом (1.2.1) увеличение массы пробного тела в контактном взаимодействии также как и в гравитационном взаимодействии при постоянной массе центрального тяготеющего тела, автоматически подразумевает и пропорциональное увеличение энергии, а значит и силы взаимодействия. Разумеется, что при этом ускорение пробного тела в контактном взаимодействии, так же как и в гравитационном взаимодействии останется неизменным.
Если же мы решили академически оставить неизменной силу взаимодействия, а изменять только массу пробного тела, как в существующей теории ускоренного движения, то ускорение пробного тела будет изменяться обратно пропорционально массе (а = Fкв / m). Физически же это означает, что одновременно с изменением массы пробного ускоряемого тела обратно пропорционально ей гипотетически для классической физики изменяется и масса предполагаемого ответного тела, которая и определяет ускорение (а = k * х / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) пробного тела.
Обоюдное равноправное участие взаимодействующих объектов в формировании силы взаимодействия, как правило, определяется в полевых взаимодействиях. Силовыми полями принято считать некую тонкую материальную субстанцию, которая обеспечивает взаимодействия по типу гравитационного и электрического взаимодействий. «Инерционные» поля, в которых образуется «инерционный» потенциал, характеризующийся напряженностью инерционного поля или попросту инерционным ускорением, в современной физике не рассматриваются. С точки зрения классической физики они не существуют в природе.
Контактные взаимодействия традиционно связывают с силой упругости, которую во втором законе Ньютона академически заменяют готовой внешней силой. Однако готовая сила упругости это только конечный результат перераспределения энергии контактного взаимодействия за счёт явления инерции, в процессе которого, как описано в главе 1.2, фактически образуется силовое поле, состоящее из амеров, подобное силовому полю гравитационного взаимодействия и, по-видимому, электрического взаимодействия. Иначе феномен готовой силы упругости становится необъяснимым в принципе. В классической физике силы упругости объясняются электрическими силами, что для неё ничего толком не проясняет, но подтверждает предложенный нами в главе 1.2 механизм взаимодействия.
Таким образом, есть все основания считать, что физический механизм контактного взаимодействия принципиально ничем не отличает от физических механизмов остальных типов взаимодействия, осуществляющихся через соответствующие силовые поля, и в частности от гравитационного взаимодействия. При этом гравитационная постоянная это физическая величина, характеризующая соотношение коэффициентов гравитационного и инертного взаимодействия. Кроме того, гравитационная постоянная определяет связь между линейной геометрической характеристикой распространения силового взаимодействия на тела с объёмным характером формирования полной силы взаимодействия.
Ерохин фактически также пытается привести физическое выражение для силы инертного взаимодействия в соответствие с физическим выражением для силы гравитационного взаимодействия. Но это возможно только, если они имеют принципиально одинаковый физический механизм с учётом индивидуальных отличий. Однако Ерохин преследует совсем иные цели, доказать ненужность коэффициента (G), который как раз и позволяет связать эти подвиды взаимодействия. Поэтому Ерохин не осознаёт, что это не вопрос размерности, а вопрос физической взаимосвязи явлений природы в силу общности её законов, которая обеспечивается вовсе не размерностью физических величин.
Размерность гравитационной постоянной (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (кг * с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) действительно связана с объёмным ускорением. Физический смысл гравитационной постоянной, отражённый в её размерности фактически связывает линейную характеристику изменения напряжённости объёмного силового поля взаимодействия на единицу гравитационной массы в зависимости от расстояния между взаимодействующими телами ((м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / кг).
Это невозможно не заметить, что очевидно и побудило приверженцев системы LT поспешно избавиться от фундаментальности гравитационной постоянной, превратив её в коэффициент перевода между системами измерения, а также отказаться и от размерности массы в килограммах-штуках и заменить их объёмным ускорением пространства. Однако пустой объём без килограммов-штук вещества не определяет никаких сил.
Напряжённость силового поля не может определяться линейным ускорением, как это часто трактуется в классической физике, потому что любое силовое поле распространяется сферически, т.е. объёмно. Линейное ускоренное движение это только следствие объёмного распространения силового взаимодействия. Следовательно, коэффициенты типов взаимодействия и гравитационная постоянная в частности с учётом их численного значения – это, в том числе и готовые коэффициенты связи линейного приращения движения чистого вещества с объёмом чистого пустого пространства, в котором распространяется силовое поле.
Однако это ни в коем случае не перевод вещества в пространство, который предлагают приверженцы системы LT. К тому же их перевод физически некорректен ещё и по следующей причине:
Они вычисляют коэффициент перевода всей физики в метры на основе гравитационной постоянной, т.е. на основе частного коэффициента, учитывающего только частное соотношение двух типов взаимодействия. Но ведь соотношение между другими типами взаимодействия не соответствует величине гравитационной постоянной.
Конечно, система LT отличается внешней стройностью, заключающейся в возможности построить упорядоченный ряд или простую двухмерную таблицу физических величин, в которой расположение физических величин определялось бы по степеням (м) и (с). Однако красивый «дизайн» это не самое главное для физики. Тем более что сами физические величины выглядят в этом дизайне не очень-то красиво. Поэтому неестественность и «некрасивость» системы LT связана, в том числе и с высокими степенями размерных параметров физических величин.
Высшие порядки степеней в системе LT лишает её не только естественности и «красивости», но и вообще всякого физического смысла. Если в системе СИ по размерности физических величин легко можно определить их физический смысл, хотя бы на уровне его официального современного понимания, то какой смысл в степенях пространства больших третьей в нашем трёхмерном пространстве? Где сторонники системы LT видели пространство, которое простирается в четырёх и даже в пяти направлениях? Что такое, например, (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) или (м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)? Не зная названия этих физических величин вряд ли можно догадаться, что это означает. А между тем это якобы: сила, работа и мощность соответственно.
Допустим размерность секунды, стоящей в знаменателе, в степени сколь угодно большей, чем вторая понять всё-таки можно. Секунда в минус третьей – это ускорение ускорения. В минус четвёртой – это ускорение ускорения-ускорения и т.д.. Однако зачем нужны ускорения высших порядков? Все эти ускорения ускорений вряд ли целесообразно определять в реальной действительности. Физический смысл ускорения исчерпывается секундой в минус второй степени. Дальше «ловить блох» не имеет смысла, т.к. это уже не принципиально.
Достаточно просто обозначить само понятие ускорения в отличие от постоянной скорости, т.к. одна только переменная скорость без понятия ускорения не в полной мере описывает переменное движение. Однако высшие порядки ускорения уже избыточны для его описания, т.к. все ускорения высших порядков усредняются в первом ускорении. Поэтому ускорения высших порядков и не применяются в современной физике.
В чём простота системы LT, если после сокращения всего многообразия природы всего до двух мерностей в виде двух характеристик L и Т, в итоге получаются пяти мерные размерности физических величин? Сторонники системы LT возмущаются корневыми размерностями, но чем лучше и чем понятнее их многостепенные размерности? Почему сторонники системы LT не пишут статей, в которых бы доходчиво разъяснялась якобы естественность степеней пространства больше третьей?
Про многомерность вселенной мы уже слышали не раз. Однако авторы таких теорий вместо объяснений сути этих мерностей утверждают, что человеческому разуму эти категории недоступны. Точно такая же ситуация получается и в якобы «естественной» системе LT. Естественная она видимо только для сверхчеловеческого разума. Во всяком случае, популяризаторы системы LT этот вопрос упорно замалчивают.
Теперь вернёмся к различным видам механического движения.
3. ФИЗИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Материя существует только в движении. Движение это неотъемлемое свойство материи. Формы и виды движения так же разнообразны, как и формы и виды материи. Но подобно тому, как все виды материи предположительно образуются из одинаковых базовых элементов мировой материальной среды – амеров, все виды механического движения образуются из базовых элементов движения. Очевидно, что базовым элементом механического движения, именно как свойства материи, является такое движение, которое отражает это свойство в чистом виде, т.е. в отсутствие факторов, изменяющих его. Известно, что движение претерпевает изменения при взаимодействии материи, следовательно, базовым неискажённым элементом движения является перемещение в пространстве свободного от каких-либо взаимодействий элемента материи или физического тела, все элементы которого, даже взаимодействуя между собой, одновременно совершают и совместное неискажённое движение.
Из этого следует, что базовым элементом механического движения является равномерное прямолинейное движение по инерции, т.к. это и есть неизменённое (неискажённое) движение матери в отсутствие взаимодействий. Простейшим изменением равномерного прямолинейного движения является изменение его скорости по величине, которое может быть достигнуто однократным единичным актом взаимодействия вдоль линии исходного движения. Процесс рождения ускоренного прямолинейного движения, мы в принципе рассмотрели в главе «Инерция и силы инерции». Более сложным является криволинейное движение, которое так же имеет свой базовый неизменяемый элемент – равномерное вращательное движение.
Равномерное вращательное движение точно так же как и равномерное прямолинейное движение по инерции является неизменяемым в отсутствие внешних факторов универсальным свойством матери, т.е. криволинейным движением в чистом виде. Оно содержит все элементы, т.е. все разновидности изменения механического движения, которые характеризуют произвольное криволинейное движение. Это и ломанное криволинейное движение, а так же непрерывное преобразование прямолинейной траектории по кривизне и по абсолютной величине линейной скорости.
На первый взгляд может показаться парадоксальным, что неизменяемое свойство произвольного криволинейного движения движения может содержать все элементы его изменения. Однако постоянные параметры равномерного вращательного движения на макроуровне его общей кинематики это есть не что иное, как усреднённые переменные параметры, которые проявляются на микроуровне в соответствии с физическим механизмом преобразования движения по направлению. Следовательно, подбирая для разных участков траектории произвольного криволинейного движения эталонные участки равномерного вращательного движения, можно легко установить усреднённые параметры произвольного криволинейного движения, которые в достаточно малом интервале времени вполне соответствуют мгновенным параметрам в любой его точке.
Конечно же, принципиально любое механическое движение можно измерять только одним единственным универсальным базовым элементом, т.е. равномерным прямолинейным движением. Однако для этого потребуется значительно более сложный методический путь с применением усреднения огромного количества параметров движения по микроскопическим прямолинейным участкам вписанной ломаной траектории. В равномерном же вращательном движении эти усреднения выполнены самой природой. Остаётся только вписать в рассматриваемый участок траектории подходящее равномерное вращательное движение.
Вот об этих особенностях и физической сущности неизменяемого на первый взгляд равномерного вращательного движения мы и поговорим в настоящей главе. Начнём с классических представлений о равномерном вращательном движении.
3.1. Примеры классической модели вращательного движения
(Учебник «Физика-9» Тема 13. Введение в кинематику)
§13-л. Центростремительное ускорение
Рассмотрим спутник, летящий по круговой орбите вокруг Земли. Так как спутник летит равномерно, значит, его скорость не изменяется по величине. Но так как спутник летит по окружности, то вектор его скорости непрерывно меняет направление. Итак, несмотря на постоянство скорости по величине, вектор скорости изменяется. Следовательно, существует ускорение.
Учебник Физика 9.
Найдем, куда направлен вектор ускорения спутника в точках А и В. Для этого сделаем схематичный чертеж, обозначив Землю зеленой точкой, а спутник – красной.
Учебник Физика 9.
Чтобы найти вектор ускорения, выберем вблизи положений спутника А и В пары точек А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и В -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, В -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Изобразим в каждой из них вектор скорости спутника (вехний чертеж). Пользуясь правилом треугольника, совместим начала векторов и проведем красным цветом вектор разности (нижний чертеж).
Как видите, вектор разности скоростей, а, значит, и сонаправленный с ним вектор ускорения спутника направлен к центру окружности, где расположена Земля. Именно поэтому ускорение и называется центростремительным. Итак, тело, равномерно движущееся по окружности, имеет ускорение, вектор которого направлен к центру этой окружности.
Центростремительное ускорение можно вычислять по формуле
а = ΔV/Δt
однако при равномерном движении по окружности проще воспользоваться формулой
а = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/R
Она выводится из геометрических построений. Они достаточно громоздки, и мы не будем их рассматривать.
***
(О. Ф. Кабардин «ФИЗИКА» МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1991)
Рис. 17
Определим ускорение тела, движущегося равномерно по окружности радиусом R. За интервал времени ∆t тело проходит путь ∆s = v*∆t.
Для нахождения вектора ускорения (а) нужно найти разность векторов скорости ∆v = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и определить отношение изменения скорости к малому интервалу времени ∆t, за который произошло это изменение:
а = ∆v / ∆t
из подобия треугольников ОАВ и ВСД следует:
ОА / АВ = ВС / СД (3.1.1)
Если интервал времени мал, то мал и угол α. При малых значениях угла α длина хорды АВ примерно равна длине дуги АВ, т. е. АВ ≈ v * ∆t и СД = ∆v. Тогда из выражения (3.1) получаем:
R / v * ∆t ≈ v / ∆v (3.1.2)
∆v = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ∆t /R (3.1.3)
Поскольку
а = ∆v / ∆t (3.1.4)
из выражений (3.1.3) и (3.1.4) получаем:
а = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R
Классическая физика утверждает, что чем меньше угол альфа, тем ближе направление вектора (∆V) к направлению на центр окружности (О), следовательно, «центростремительное ускорение равное отношению вектора (∆V) к интервалу времени (∆t) при условии, что интервал времени очень мал, направлено на центр (О)». Однако из рисунка 17 видно, что вектор (∆v) приближается к направлению на центр окружности только потому, что вектор (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при стремлении (∆t) к нулю приближается к направлению вектора (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и соответственно к направлению касательной.
***
Вращательное движение. Равномерное движение точки по окружности.Вектор угловой скорости. Угловое ускорение.(Mechanicshistori.ru Классическая механика)
(нумерация формул и рисунков оригинальная)
При равноускоренном движении частица движется все время в одной плоскости, образуемой начальным вектором скорости v (0) и постоянным ускорением a (докажите это). Однако очевидно, что далеко не всякое плоское движение является равноускоренным.
Пример плоского неравноускоренного движения, известный вам из школьного курса физики, – это равномерное движение по окружности. Давайте рассмотрим его здесь. Поскольку это движение плоское, выберем в качестве этой плоскости, плоскость XY. Начало координат выберем в центре окружности (pис. 1).
Рис. 1. Равномерное движение по окружности
Координаты частицы выразим через величину радиуса окружности r и угол α:
х = r * cosα
y = r * sinα (1)
Поскольку движение происходит по окружности, r от времени не зависит. Функцией времени является только угол α (t). Производная от угла по времени называется угловой скоростью вращения ω:
ω = dα (t) / dt (2)
При равномерном вращении по окружности ω=const и можно проинтегрировать это уравнение. В результате
α = ω * t + const (3)
Константа интегрирования выбирается из условия α (0) = 0. Таким образом,
х (t) = r * cos (ω * t)
y (t) = r * sin (ω * t) (4)
Это полностью определяет движение. Так, скорость материальной точки определяется производными по времени от координат:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dx/dt = -ω * r * sin (ω*t)
Vy = dy/dt = ω * r * cos (ω*t) (5)
Скалярное произведение равно:
r * v = x* Vx + y * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= r * cos (ω * t) * (-ω * r * sin (ω * t)) + r * sin (ω * t) * (ω * r * cos (ω * t)) = 0 (6)
что означает перпендикулярность векторов r и v, то есть скорость действительно направлена по касательной к окружности.
Примечание авт. – ААА:
Далее авторы находят, что абсолютная величина ускорения, так же, как и скорости является постоянной. Однако, обратите внимание, если по скорости движение при этом всё-таки считается равномерным, то по ускорению оно в классической физике является неравноускоренным, хотя никаких принципиальных отличий одинакового равномерного изменения по направлению одинаково постоянных по абсолютной величине скорости и ускорения нет! Ё!
Разъяснений этому противоречию в классической физике вы не найдёте, т.к. его не может быть в принципе, потому что физически, т.е. в реальной действительности такого противоречия просто нет. Любое равномерное изменение чего либо во времени, в том числе и направления, не может быть определено термином, обозначающим неравномерность, хоть по скорости, хоть по ускорению. А всё, что не обусловлено физически не может соответствовать и абстрактной логике математиков, т.к. другой логики, кроме логики природы просто нет!
Но продолжим изложение статьи:
Абсолютная величина скорости равна:
|V| = √V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) = ω * r = const (7)
она не зависит от времени, движение действительно равномерное (но по окружности).
Дифференцируя по времени скорость, мы можем определить ускорение:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r * cos (ω * t)
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r * sin (ω * t) (8)
откуда следует, что ускорение зависит от времени, то есть движение не является равноускоренным. Абсолютная величина ускорения (модуль), тем не менее, остается постоянной:
а =|a| = √ a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r (9)
или, так как ω * r = V, то мы получаем:
|a| = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r (10)
– известную из школьного курса физики формулу для центростремительного ускорения. Почему центростремительного? Да потому, что вектор a направлен к центру. В этом нетрудно убедиться, подсчитав скалярное произведение:
а * r = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* x + a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* y =
= – (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r * cos (ω * t)) * r * cos (ω * t) + (-ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r * sin (ω * t)) * r * sin (ω * t) =
= – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(11)
С другой стороны,
а * r = |a| * |r| * cos (a^r) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (a^r) (12)
Из сравнения двух этих выражений получаем, что cos (a^r) = -1. Таким образом, вектор ускорения антипараллелен вектору r, то есть направлен к центру. В результате картина направлений векторов выглядит, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Радиус-вектор, скорость и ускорение материальной точки при равномерном движении по окружности.
Примечание авт. – ААА:
Это также не соответствует логике природы, т.к. радиус-вектор введён в математику искусственно по абстрактному определению. На практике расстояние можно измерять в любом направлении. Либо по активному зондирующему сигналу от точки отсчёта, что соответствует существующему радиус-вектору. Либо по активному зондирующему сигналу объекта, что соответствует обратному радиус-вектору. Принцип определения координат точки на траектории при этом один и тот же. Следовательно, нет никаких принципиальных препятствий в использовании обратного радиус-вектора не только на практике, но и в теории.
Но тогда антипараллельность ускорения радиус-вектору будет означать направленность центростремительного ускорения от центра вращения! А если вообще отказаться от векторной направленности расстояния между объектом и центром и оперировать только его величиной, что и в теории и на практике вполне достаточно для определения координат, то радиус-вектор превратится в обычную скалярную радиус-линейку. Однако при этом ответа на вопрос о направлении центростремительного ускорения в рассматриваемой статье вообще не будет.
Далее будет показано, что ни один другой метод определения классического центростремительного ускорения так же не содержит достоверных сведений о его направлении, т.к. – это не физическое ускорение, а обобщённая академическая величина, характеризующая среднюю силу статического в среднем пульсирующего напряжения и соответственно энергетику преобразования движения по направлению в равномерном вращательном движении.
Таким образом, центростремительное ускорение в классической физике направлено на центр вращения не физически, а условно академически, т.е. волевым решением, которое согласуется только с некоторыми нашими субъективными восприятиями вращения, но не имеет никакого отношения к реальной действительности ускоренного перемещения в общей кинематике равномерного вращательного движения!
Есть замечания так же и по точности определения центростремительного ускорения всеми без исключения классическими методами. В описываемом в настоящей статье методе центростремительное ускорение якобы получено с абсолютной точностью безо всяких ссылок на пренебрежение ничтожно малыми членами, как обычно бывает при дифференцировании, например, определение центростремительного ускорения у Гюйгенса. Между тем приращение координат измеряется по прямой линии, т.е. по хорде к дуге реальной круговой траектории движения. Следовательно, в любом, даже самом малом интервале времени, центростремительное ускорение не может быть определено с абсолютной точностью.
Далее мы с вами убедимся, что на самом деле, центростремительное ускорение, как и ускорение любого равноускоренного движения, может быть определено с абсолютной точностью простым арифметическим делением приращения скорости движения на время этого приращения, т.е. безо всяких ничтожно малых членов, получаемых при различного рода дифференцировании неравномерных движений. Это свидетельствует о том, что вопреки утверждению классической физики равномерное движение по окружности, как минимум не является неравноускоренным. В масштабе общей кинематики оно даже не является равноускоренным. Это полностью равномерное инерционное движение, т.к. внешние силы не принимают в нём никакого участия и не изменяют его геометрию ускоренно.
А теперь вновь вернёмся к текущей статье:
До сих пор при рассмотрении вращательного движения мы оперировали проекциями векторов на оси координат. Между тем, часто бывает полезно иметь соотношения, не зависящие от выбора системы координат, или, как говорят, записанные в векторной форме. Примером таких соотношений является выражение для координаты и скорости частицы при равноускоренном движении. Определим угловую скорость вращения (ω) как производную по времени от угла поворота α: ω = dα/dt.
При рассмотрении вращательного движения мы ввели угол поворота, теперь зададимся вопросом, какой величиной, скалярной или векторной, является угол поворота. Ведь когда говорят о повороте, нужно указывать не только величину угла поворота, но и то, вокруг какой оси происходит вращение (поворот) и в какую сторону (по часовой стрелке или против). В разобранном выше примере осью вращения была ось z и, поскольку мы использовали правую систему координат, вращение происходило по часовой стрелке (если смотреть в положительном направлении вдоль оси z) (pис. 3).
Рис. 3. Направление вращения
С этой точки зрения угол поворота должен быть величиной векторной. Однако, как мы убедимся на следующей лекции, произвольный угол поворота вектором, вообще говоря, не является. Понятие вектора применимо лишь по отношению к бесконечно малым углам поворота.
Поэтому, говоря о повороте на какой-то малый угол Δα, можно приближенно говорить о векторе Δα, величина которого равна углу поворота, а направление показывает направление оси вращения так, чтобы поворот происходил по часовой стрелке, или в соответствии с правилом буравчика. В нашем конкретном случае вектор Δα коллинеарен с направлением оси z. Зададимся вопросом, как связано перемещение материальной точки Δr при повороте ее радиус-вектора r на малый угол Δα (pис. 4).
Рис. 4. Связь вектора перемещения с углом поворота
На этот вопрос легко ответить, если речь идет о бесконечно малых поворотах Δα. Тогда бесконечно малым является и перемещение dr. Его величина (равная длине хорды) совпадает теперь с длиной дуги, то есть
dr = r * dα (13)
а по направлению вектор dr совпадает с касательной, то есть перпендикулярен r. В результате мы имеем три взаимно перпендикулярные вектора r, dr и dα, образующие правую тройку (pис. 5),
Рис. 5. Взаимная ориентация трех векторов.
Причем |dr| = |r| * |dα|. Те, кто помнят из школьного курса о векторном произведении векторов, без труда сообразят, что искомое соотношение можно записать в виде векторного равенства:
dr = [r × dα] (14)
Действительно, по определению, векторным произведением двух векторов A×B называется вектор:
C = [A×B] (15)
который направлен перпендикулярно плоскости, в которой лежат (или которую образуют) два вектора A и B, в сторону от этой плоскости, соответствующую правилу буравчика (см. рис. 6).
Рис. 6. Ориентация трех векторов в векторном произведении
Величина же вектора C равна произведению модулей векторов на синус угла между ними:
|C| = |A|×|B| * sin (A^B) (16)
В нашем случае угол между векторами dα и r равен 90 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, так что синус равен единице. А поскольку, как мы уже писали, |dr| = r * dα, то мы убеждаемся в справедливости векторного соотношения dr = [r × dα].
Разделив обе стороны этого равенства на бесконечно малый временной интервал dt, в течение которого произошло изменение вектора r на dr, мы получим
dr / dt = [dα / dt × r] (17)
Но величина, стоящая в левой части равенства, есть не что иное, как скорость частицы v, а производная
dα / dt = ω (18)
называется вектором угловой скорости. Ее мы вначале ввели по абсолютной величине, а теперь показали, что имеет смысл говорить об угловой скорости вращения как о векторе. Ее величина определяет величину угловой скорости (скорость вращения, или скорость изменения угла), а направление параллельно оси вращения, причем так, что имеет место правило буравчика. Итак, мы получили, что
V = [ω×r] (19) Ориентация этих трех векторов показана на pис. 7.
Рис. 7. Ориентация радиус-вектора, вектора скорости и угловой скорости.
Чтобы получить ускорение a, надо от обеих частей взять производную по времени. Если ω постоянно (как по величине, так и по направлению), то
а = dV / dt = [ω × dr / dt] = [ω×V] (20)
то есть ускорение оказывается перпендикулярным угловой скорости вращения ω и скорости движения v. А поскольку последняя направлена по касательной, то, значит, ускорение направлено либо параллельно r, либо антипараллельно. Как именно, можно выяснить, подставив в вышеприведенную формулу значение v:
a = [ω×V] = ω× [ω×r] = ω * (ω * r) – r * (ω * ω) = ω* (ω * r) – – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r (21)
Поскольку в рассматриваемом нами примере начало координат выбрано в центре окружности, то угловая скорость ω и радиус-вектор r перпендикулярны друг другу а, следовательно, их скалярное произведение равно нулю (вообще говоря, как мы сейчас увидим, далеко не всегда ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r) и мы получаем
a = – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r (22)
то есть антипараллельность векторов a и r (вспомните термин «центростремительное ускорение»). По величине они таковы: |a| = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* |r|, то есть, имеем уже знакомый результат.
Вы можете спросить, зачем нам понадобилось иметь дело с векторным и с двойным векторным произведением, если мы уже разобрали движение по окружности, дифференцируя по времени проекции материальной точки на оси координат (причем получили результаты, известные со школьной скамьи). Стоит ли игра свеч? Да, стоит, во-первых, потому, что мы записали законы движения в инвариантной, как говорят, форме, не зависящей от выбора конкретной системы координат. Во-вторых, записанные нами соотношения справедливы и в более общем случае, когда мы рассматриваем вращение системы материальных точек или твердого тела как целого (pис. 8).
Рис. 8. Вращение твердого тела.
Имея в виду эту картину, нетрудно показать, что здесь, хотя ω и r не перпендикулярны друг другу, тем не менее, выполняется прежнее соотношение для скорости движения некоторой выбранной нами точки с радиус-вектором r:
V = [ω×r] (23)
Действительно, как следует из рис. 8, точка движется по окружности радиуса p=r*sinβ со скоростью v=ω*r= ω*r*sinβ. Но поскольку β – это угол между векторами ω и r, мы убеждаемся в справедливости этой формулы.
Теперь нам понятно происхождение дополнительного слагаемого в центростремительном ускорении (см. pис. 9):
Рис. 9. Центростремительное ускорение.
a = ω * (ω * r) – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r (24)
Таким образом, ускорение a на самом деле направлено не к центру, а к оси вращения, поэтому его можно было бы называть осестремительным. Но, разумеется, дело не в названиях.
В пользу соотношения V = [ω×r] говорит и то, что оно справедливо в более общем случае, когда вектор угловой скорости ω не является постоянным и зависит от времени: ω (t). Тогда формула для ускорения изменится – в ней появится дополнительное слагаемое:
a = dV / dt = [(dω / dt) × r] + [ω × dr/dt] =
= [β× r] + [ω × v] (25)
Величина β = dω/dt называется угловым ускорением. Оно появляется, если меняется по величине угловая скорость (замедляется, например, вращение вокруг фиксированной оси) либо поворачивается с течением времени сама ось вращения (либо и то и другое).
Рис. 10. Взаимное расположение единичных ортов.
В заключение для справок приведем выражение для декартовых компонент векторного произведения C = [A×B]:
C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= [A×B] -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, {xyz}
C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= [A×B] -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, {yzx}
C -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= [A×B] -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, {zxy} (26)
Здесь для запоминания следует использовать указанные выше циклические перестановки. Эти соотношения легко доказываются, если записать каждый вектор в виде
A = A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
i + A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
j + A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
k (27)
и, аналогично, вектор B. Затем следует учесть, что векторные произведения единичных ортов i, j и k между собой равны соответственно (см. pис. 10)
[i×j] = k, [k×i] = j, [j×k] = i (28)
и что при изменении порядка сомножителей изменяется знак векторного произведения:
[i×j] = – [j×i] и т. д. (29)
Далее нужно произвести векторное умножение, воспользовавшись приведенными выше правилами.
[A×B] = [(A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
i + A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
j + A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
k) × (B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
i + B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
j + B -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
k)] (30)
(нумерация формул и рисунков оригинальная)
3.2. Противоречия классической модели вращательного движения
С точки зрения классической физики основной причиной образования вращательного движения является центростремительное ускорение, которое якобы изменяет направление вектора линейной скорости движущегося по окружности тела без изменения его величины. Однако изменение направления скорости физически невозможно без её преобразования по величине, т.к. в процессе изменения направления фактически происходит уменьшение скорости в прежнем направлении и увеличение ее в новом направлении.
Физически процесс преобразования движения по направлению можно упрощенно проиллюстрировать на примере отражения. При взаимодействии с отражающей поверхностью перпендикулярная к ней составляющая скорости движения тела сначала уменьшается до нуля, а затем изменяет свое направление на противоположное. При этом продольная составляющая скорости остается неизменной. В результате абсолютная величина скорости тела сначала уменьшается, а затем вновь восстанавливается до прежнего значения, но уже в новом направлении.
Таким образом, абсолютная величина скорости при изменении её направления после отражения в конечном итоге не изменяется, однако изменение направления скорости происходит через преобразование её абсолютной величины в новом направлении.
Нечто подобное, очевидно, происходит и в равномерном вращательном движении. Поскольку абсолютная величина линейной скорости вращательного движения после изменения её направления остаётся неизменной, то для осуществления равномерного вращательного движения наряду с механизмом изменения скорости по направлению необходим ещё и механизм регуляции её абсолютной величины, как это происходит при отражении. Совершенно очевидно, что одно только центростремительное ускорение, отвечающее в классической физике только за изменение направления, не может обеспечить этот механизм.
В соответствии с классической моделью вращательного движения центростремительное ускорение образуется под действием силы упругости связующего тела, направленной нормально к вектору линейной скорости. Естественно, что при этом центростремительная сила не имеет проекции на тангенциальное направление, вдоль которого направлен вектор линейной скорости, из чего классическая физика делает вывод, что нормальное ускорение обеспечивает приращение скорости только по направлению!
Однако тело может испытывать ускорение строго вдоль линии действия внешней силы только в том случае, если направление силы совпадает с линией, вдоль которой осуществляется прежнее движение тела. То есть для этого внешнее воздействие должно либо совпадать с линией движения тела, либо должно осуществляться вдоль линии, проходящей через центр масс неподвижного тела. В противном случае тело будет испытывать ускорение в направлении действия мгновенной результирующей силы, равной геометрической сумме сил инерции поэлементной поддержки, внешней силы, проявляющейся в направлении предыдущего движения тела, если таковая имеется, и внешней силы, возмущающей существующее движение.
Внутренняя сила инерции поэлементной поддержки является такой же реальной силой, как и все внешние силы, приложенные к телу. Поэтому её нельзя игнорировать при определении параметров результирующего движения. На рис. (3.2.1 а) показана криволинейная траектория, по которой будет двигаться тело, если постоянное линейное ускорение в составе достигнутой за счет этого ускорения скорости (V1, V2, V3) в каждый текущий момент времени занимает перпендикулярное положение по отношению к каждой текущей результирующей скорости (Vр1, Vр2, Vр3). При этом источник силы движется синхронно с телом в направлении каждого нового результирующего движения.
Как видно из рисунка, такая кинематическая схема сложения двух движений не обеспечивает неизменность результирующего вектора линейной скорости (Vр1, Vр2, Vр3) по абсолютной величине. Под воздействием внешней силы с изменением направления вектора результирующей скорости одновременно изменяется и его абсолютная величина. Траектория такого движения не только далека от окружности, но даже не является замкнутой кривой. Под воздействием внешней силы, направленной перпендикулярно к вектору результирующей линейной скорости тело будет двигаться по спиральной траектории, а не по окружности.
Рис. 3.2.1
На рис. (3.2.1 б) показана кривая, по которой будет двигаться тело, если постоянное линейное ускорение в составе достигнутой за счет этого ускорения скорости (V1, V2, V3) в каждый текущий момент времени неизменно занимает перпендикулярное положение по отношению к неизменному по величине и направлению исходному вектору линейной скорости (Vл). Это возможно только в том случае, если источник силы сам движется в исходном направлении с такой же по абсолютной величине скоростью. Однако исходный вектор при этом естественно не вращается, т.к. это всего лишь проекция реального движения тела на одно и то же постоянное направление!
Это классический случай, который описан практически во всех учебниках физики как движение тела, брошенного горизонтально относительно поверхности Земли. При этом исходный вектор не вращается по отношению к касательной к поверхности Земли. Такая кинематическая схема так же, как и в предыдущем случае не соответствует движению тела по окружности. Траектория такого движения представляет собой параболу, при движении по которой результирующая линейная скорость за счет вертикальной составляющей движения изменяется как по величине, так и по направлению.
Из этого следует, что скорость принципиально не может изменяться только по направлению без изменения её абсолютной величины. При любом внешнем воздействии, осуществляющемся под любым не равным нулю углом к направлению прежнего движения, в том числе и под прямым углом, который не является каким-либо исключением из этого правила, изменяется не только направление скорости результирующего движения, но и ее величина. Для того, чтобы восстановить величину скорости в новом направлении до прежнего значения необходим соответствующий физический механизм. Поэтому совершенно очевидно, что в равномерном вращательном движении существует, как механизм изменения скорости по направлению, так и по величине.
В классической модели равномерного вращательного движения радиальное движение отсутствует, даже, несмотря на действие вполне реальной и якобы неуравновешенной для каждого отдельного вращающегося тела центростремительной силы. Ведь фиктивная сила инерции не может ничего уравновесить. При этом окружное линейное движение осуществляется с постоянной линейной скоростью. Это означает, что ускоренное перемещение в пространстве в равномерном вращательном движении отсутствует также и в тангенциальном направлении, т.е. его полное абсолютное ускорение равно нулю! Следовательно, центростремительная сила не может быть неуравновешенной. А уравновесить её может только не фиктивная, а вполне реальная центробежная сила инерции поэлементной поддержки.
Под каким бы углом к вектору скорости тела не была бы направлена постоянная по абсолютной величине неуравновешенная сила, тело в соответствии со вторым законом Ньютона не может не испытывать ускоренного движения в направлении её действия. Следовательно, в нормальном направлении к линейной скорости равномерного вращательного движения со временем должен образоваться нормальный вектор скорости, изменяющийся по абсолютной величине с нормальным ускорением. Но по правилам векторной геометрии это непременно должно привести к изменению результирующего вектора этих скоростей не только по направлению, но и по абсолютной величине.
Кроме того, в соответствии со вторым законом Ньютона изменение направления вектора скорости с постоянным ускорением должно изменяться ускоренно. Однако, как это ни удивительно для самого понятия «ускорение», но в равномерном вращательном движении вектор линейной скорости изменяется по направлению не ускоренно, а равномерно! Следовательно, либо второй закон Ньютона на вращательное движение не распространяется, чего не может быть в принципе, либо центростремительному ускорению в равномерном вращательном движении что-то реально противодействует. И это «что-то» вовсе не фиктивное.
Если центростремительная сила отклоняет вектор линейной скорости в сторону центра вращения, то в некоторой точке траектории противодействующая ей центробежная сила инерции поэлементной поддержки сила должна отклонять его в обратную сторону точно на такую же величину. Иначе никакого равномерного изменения вектора скорости по направлению в сторону центра вращения просто не получится. При этом одновременно естественным образом решается вопрос и о регуляции вектора линейной скорости по абсолютной величине.
Если центростремительная сила при отклонении вектора линейной скорости в сторону центра вращения способствует увеличению линейной скорости по абсолютной величине, т.к. в этом случае она совпадает по направлению с вектором линейной скорости, то центробежная сила инерции поэлементной поддержки, действующая в противоположном направлении, не только не позволяет центростремительной силе ускоренно изменять направление вектора скорости, но и участвует в регулировании её абсолютной величины, уменьшая её в противодействие центростремительной силе.
Таким образом, с признанием реальности центробежной силы инерции поэлементной поддержки естественным образом без каких-либо противоречий с законами Ньютона и векторной геометрии разрешаются все парадоксы классической модели равномерного вращательного движения.
В соответствии с общей кинематикой равномерного вращательного движения средняя величина его результирующего ускорения равна нулю. Но поскольку, как показано выше, этот результат может быть достигнут только в динамическом противодействии центробежной и центростремительной силы, то на микроуровне равномерное вращательное движение имеет вполне реальные динамические характеристики. При этом классическое центростремительное ускорение это академическая величина, которая представляет собой среднее по абсолютной величине ускорение одного цикла вращательного движения, косвенно характеризующее его энергию.
В современной физике существует глубокое заблуждение, что при совершении работы энергия должна расходоваться с тем или иным знаком. Поэтому если в каком-то физическом явлении энергия расходуется симметрично с разными знаками, то работа по замкнутому контуру якобы и вовсе не совершается. Однако расходуется не энергия, а движение или напряжение, которые сами по себе не несут никакой энергии. И движение, и напряжение (сила) – это не материальные образования, а всего лишь два из трёх основных свойств материи, а энергия характеризует такое же нематериальное третье свойство материи – преобразованиенапряжение-движение (см. гл. 1.2.1).
При этом мы не вправе игнорировать сам этот процесс, даже если он носит реверсивный характер. Иначе это будет отрицанием самого факта формирования равномерного вращательного движения. Косвенно, противореча самой себе, это признаёт и классическая физика, фактически оценивая работу (энергию) равномерного вращательного движения через не равное нулю центростремительное ускорение, которое академически учитывает среднюю абсолютную величину геометрически равного нулю ускорения вращательного движения.
Центробежная сила инерции поэлементной поддержки, растягивая связующего тело, реально совершает работу по преодолению его силы упругости. Естественно, что скорость инерционного движения вращающегося тела при этом уменьшается, т.к. она преобразуется в силу упругости связующего тела. После изменения направления движения в сторону центра вращения работу по возвращению вращающегося тела к центру вращения совершает уже центростремительная сила, одновременно увеличивая и восстанавливая таким образом линейную скорость. Далее весь цикл повторяется.
Конечно же, работу совершает не свойство материи сила, а сама материя. При этом употреблённое выше выражение работа силы это всего лишь дань традиции для удобства восприятия читателями, воспитанными на догмах классической физики. Иначе объяснять новое, да ещё и новыми терминами было бы крайне затруднительно.
Таким образом, классическое центростремительное ускорение равномерного вращательного движения это не «мгновенное» геометрическое ускорение в направлении центра вращения, а скалярная обобщённая академическая величина, представляющая собой не нулевую энергетическую оценку процесса преобразования движения по направлению.
Эта величина обобщает все мгновенные центростремительные и центробежные ускорения равномерного вращательного движения, которые проявляются во множестве направлений и имеют разную абсолютную величину. Естественно, что обобщённая величина таких разнонаправленных и разновеликих ускорений не имеет фиксированного направления ни на центр вращения, ни в противоположную от него сторону и не может считаться физическим мгновенным вращающимся ускорением вращательного движения в каком бы то ни было направлении.
Очевидно, что в процессе изменения направления линейная скорость изменяет своё направление не дискретно. Каким бы малым не был рассматриваемый интервал времени, переменная по направлению физическая величина имеет в этом интервале времени бесконечное множество мгновенных направлений. Поэтому классический разностный вектор (ΔV), через который в соответствии с классической моделью вращательного движения определяется величина и направление центростремительного ускорения только по двум дискретным (фиксированным) положениям, не отражает полную энергетическую характеристику равномерного вращательного движения.
Скалярной величиной, которая определяет энергетику бесконечного множества направлений и абсолютных величин вектора линейной скорости, является не прямолинейный однонаправленный вектор (ΔV), а годограф линейной скорости. Годограф линейной скорости – это кривая, которая отражает совокупность всех положений стрелок вектора линейной скорости, начала которых совмещены в любой произвольно выбранной точке посредством одинакового переноса в неё векторов скорости из каждой пройденной физическим телом точки траектории его движения. Каждая точка на годографе, представленная текущим вектором скорости реального движения называется соответственной точкой годографа, а соответствует она такой же точке на реальной траектории.
В теоретической механике существует теорема, в соответствии с которой линейная скорость соответственной точки годографа равна полному ускорению точки, т.е. ускорению, характеризующему энергетику не только изменения направления скорости движения, но и энергетику изменения её абсолютной величины. На наш взгляд доказательство этой теоремы носит излишний характер, т.к. доказываемое утверждение имеет значительно более высокую степень очевидности, чем доводы самого доказательства. Всё вытекает непосредственно из определения и физического смысла годографа, совокупность точек которого и отражает полное приращение скорости. Наиболее просто и наглядно это можно проиллюстрировать на примере приращения скорости прямолинейного движения.
Абсолютным приращением скорости прямолинейного движения является алгебраическая разность абсолютных значений двух векторов скорости, разделённых интервалом времени (Δt). При этом, поскольку вектор скорости прямолинейного движения в любой его точке расположен на одной и той же прямой линии, то алгебраический разностный вектор скоростей любых двух последовательных точек прямолинейного движения (ΔV) фактически является и геометрической совокупностью точек, объединяющей стрелки всех промежуточных векторов скорости в рассматриваемом интервале времени (Δt). Но по определению это и есть годограф скорости. Вот и всё доказательство, которое превратилось в простую наглядную иллюстрацию физической сущности годографа.
Как видно всё достаточно очевидно и не требует никаких дополнительных доказательств, которые намного сложнее и значительно больше по объёму ненужной и зачастую недоказанной информации, чем простая наглядная иллюстрация физического смысла доказываемого. Поэтому никто собственно и не пытается доказывать теорему о том, что скорость соответственной точки годографа в прямолинейном движении геометрически равна ускорению прямолинейного движения! Но точно так же образуется и годограф криволинейного движения.
Единственное непринципиальное отличие состоит только в том, что стрелки всех векторов линейной скорости криволинейного движения естественно не могут лежать на одной и той же прямой. Они образуют кривую линию, отражающую изменения векторов скорости, как по величине, так и по направлению. Однако принципиально годограф криволинейного движения ничем не отличается от годографа прямолинейного движения.
Причём годограф криволинейного движения позволяет достоверно определить только абсолютную величину ускорения. Что касается его направления, то хотя годограф объединяет множество направлений, но в реальной действительности направление приращения линейной скорости в бесконечно малом интервале времени, вряд ли сильно отличается от направления исходной линейной скорости, даже в криволинейном движении. В малом интервале времени никакая боковая сила просто не успевает сколько-нибудь заметно изменить направление движения, даже если она направлена под углом в 90 градусов к исходному движению.
Таким образом, среднее обобщённое ускорение бесконечного множества разнонаправленных ускорений любого криволинейного движения в малом интервале времени, гораздо ближе по направлению к вектору линейной скорости, чем к внешней силе, возмущающей это движение.
***
В классической физике равномерное вращательное движение считается неравноускоренным движением. Например, авторы статьи «Вращательное движение. Равномерное движение точки по окружности. Вектор угловой скорости. Угловое ускорение»(Mechanicshistori.ruКлассическая механика), утверждают, что равномерное движение по окружности не является равноускоренным: «Пример плоского неравноускоренного движения, известный вам из школьного курса физики, – это равномерное движение по окружности» (см. гл. 3.1.).
Однако, как же тогда расценивать тот факт, что ускорение направления такого «неравноускоренного» равномерного движения по окружности является величиной постоянной? Ведь в этом отношении изменение направления вектора скорости ничем принципиально не отличается от изменения его только по абсолютной величине в равноускоренном прямолинейном движении. Принцип равномерности в обоих случаях один и тот же. При этом величина постоянного центростремительного ускорения измеряется вовсе не в единицах направления (углового перемещения), а в единицах, определяющих величину линейного приращения движения в единицу времени, т.е. точно в таких же единицах, в которых измеряется и постоянное ускорение равноускоренного прямолинейного движения.
Таким образом, в классической физике налицо парадоксальная ситуация, когда равномерное во времени изменение направления движения считается не равноускоренным, т.е. фактически неравномерным во времени!
Тем самым фактически вводится неравенство между поступательным и угловым перемещением одной и той же материи в одном и том же пространстве. Однако этого не может быть в принципе, т.к. преобразование скорости по направлению эквивалентно её количественному преобразованию в новом направлении, тем более, если абсолютная величина скорости при этом не меняется.
Кроме того, постоянное ускорение направления (центростремительное ускорение) так же, как и постоянное ускорение равноускоренного прямолинейного движения можно определить, не прибегая к дифференцированию приращения скорости за бесконечно малый интервал времени в виде классического разностного вектора (∆V) (см. Рис. 17, О. Ф. Кабардин «ФИЗИКА» МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1991 или Рис. 3.1.2).
Для простоты рассмотрим один полный оборот тела относительно центра вращения. За один полный оборот годограф линейной скорости, будет равен длине окружности радиуса (V):
∆V = 2 * пи * V
Время, за которое вектор линейной скорости совершат полный оборот равно:
t = 2 * пи / ω
Тогда ускорение направления можно определить, как частное от деления приращения направления на время этого приращения.
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * пи * V / (2 * пи / ω) = V * ω
или с учетом, что ω = V / R:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R
Таким образом, выражение для ускорения направления (центростремительного ускорения), как ускорение любого равноускоренного движения можно получить простым делением приращения направления на полное время этого приращения.
Даже если рассматриваемые положения вектора скорости отстоят друг от друга на несколько оборотов, то это нисколько не влияет на конечный результат. Длина «дуги» годографа при этом будет равна произведению длины окружности c радиусом, численно равным величине вектора (V) на количество оборотов (n):
∆V = 2 * пи * V * n
Соответственно изменится и время образования такого приращения:
t = (2 * пи /ω) * n
Поэтому ускорение равноускоренного равномерного движения тела по окружности не зависит от времени вращения тела.
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * пи * V * -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ( -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (2 * пи / ω)) = V * ω
Величину центростремительного ускорения можно получить аналитически еще одним способом, не прибегая к дифференцированию.
Рис. 3.2.2
На рисунке (3.2.2) показано изменение направления линейной скорости при круговом движении в направлении от точки (А) к точке (В). Как известно угловая скорость вращения (ω) равна частному от деления линейной скорости (Vа) на радиус (R):
ω = Vа / R (3.2.1)
Линейная скорость движения по окружности (СD) с радиусом (Vа), которая в классической физике фактически и является ускорением направления (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vа (3.2.2)
Очевидно, что угловая скорость вращения радиуса (ОА) равна угловой скорости вращения вектора (Vа), поскольку они участвуют в одном и том же равномерном вращательном движении. Тогда подставляя в формулу (3.2.2) выражение для угловой скорости (ω=V/R) получим классическое выражение для центростремительного ускорения:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vа -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R (3.2.3)
Как видно никакого дифференцирования для определения величины центростремительного ускорения якобы неравноускоренного равномерного вращательного движения не потребовалось и в этом случае, что характерно только для равноускоренного движения.
Один из главных парадоксов классической модели вращательного движения состоит в том, что, несмотря на не правильно выбранное приращение вращательного движения, в классической физике получен абсолютно правильный количественный результат центростремительного ускорения. Однако этот парадокс имеет простое разрешение.
Классический вывод формулы центростремительного ускорения (см. Рис. 17, О. Ф. Кабардин «ФИЗИКА» МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1991 или Рис. 3.2.2), основан на анализе соотношения сторон подобных треугольников (АОВ) и (СВД). В очень малом интервале времени стороны (АВ) и (СД) в этих треугольниках мало отличаются от соответствующих им одноимённых дуг окружности, которые опираются на стороны (АВ) и (СД) как на хорды. Поэтому в классическом выводе формулы центростремительного ускорения стороны треугольников (АВ) и (СД) в пропорции (R/V*∆t ≈ V/∆V (см. Рис. 3.2.2)) фактически подменяются одноимёнными дугами, т.е. реальным годографом линейной скорости и пропорциональным ему годографом радиус-вектора рассматриваемого вращательного движения.
Таким образом, в выводе, представленном Кабардиным, формула центростремительного ускорения фактически выводится не из подобия треугольников, а из подобия фигур (АОВ) и (СВД) стороны (АВ) и (СД), которых являются дугами окружности.
При этом если рассматривать приращение равномерного вращательного движения именно как дугу, а не как хорду (СД) всё становится на свои места естественным образом. Знак примерного равенства в пропорции (R/V*∆t≈V/∆V (3.1.2)) естественным образом заменяется знаком абсолютного равенства в любом интервале времени, т.к. дуги (АВ) и (СД) равны самим себе в любом масштабе времени и пространства. Следовательно, если равномерное вращательное движение вообще является ускоренным движением, то оно, безусловно, является и равноускоренным движением.
Возможно, прямолинейный разностный вектор необходим классической физике для обоснования направления центростремительного ускорения, т.к. в бесконечно малом интервале времени прямолинейный разностный вектор абстрактно математически всё-таки стремится к направлению на центр вращения. Однако это вовсе не свидетельствует о его истинном направлении, т.к. при этом он точно так же стремится и к нулю по абсолютной величине. При этом на центр вращения он может быть направлен только при нулевой величине, а нуля нет направления!
Не менее противоречивы и другие классические обоснования направленности центростремительного ускорения на центр вращения.
В учебнике физики для 9 класса, например, (см. гл. 3.1.) представлено следующее обоснование направления центростремительного ускорения: «Пользуясь правилом треугольника, совместим начала векторов и проведем красным цветом вектор разности (правый чертеж). Как видите, вектор разности скоростей, а, значит, и сонаправленный с ним вектор ускорения спутника направлен к центру окружности». («Физика-9» Тема 13 «Введение в кинематику» §13-л. «Центростремительное ускорение». )
Учебник Физика 9
Учебник Физика 9
Однако в центральной точке выбранного авторами приращения круговой траектории в силу полной геометрической симметрии окружности, разностный вектор в пределах всей полуокружности естественно всегда будет направлен на центр вращения в любом интервале времени на этой полуокружности.
Таким образом, авторы учебника физики для 9 класса перехитрили даже классическую физику. Их центростремительное ускорение направлено на центр вращения практически в любом интервале времени в пределах половины окружности, а не только в бесконечно малом интервале времени, как это следует из классического вывода центростремительного ускорения. Однако такое произвольное спекулирование на свойстве симметрии окружности вовсе не свидетельствует о реальном направлении центростремительного ускорения.
Рис. 3.2.3
На рисунке (3.2.3) показано, что разностный вектор в точке (b) направлен строго на центр вращения, несмотря на то, что вектора скоростей разнесены между собой практически на половину дуги окружности. Однако если вычесть вектора скоростей в любой другой точке выбранного приращения, не спекулируя на свойствах симметрии окружности, например в точке (с), то никакого даже абстрактно математического направления на центр разностного вектора без минимизации приращения скорости по направлению не получится. Реальная же картина выглядит совсем иначе, чем даже при абстрактно математической минимизации.
Даже если вектор скорости (Vа) в точке (а) направлен по касательной к траектории, а сила упругости стремится повернуть его к центру вращения, то тело-то в любом случае не может мгновенно изменить направление своего движения и по инерции некоторое время удаляется от центра вращения. И это не просто инерционное движение в чистом классическом виде. За счёт механизма инерции поэлементной поддержки радиальное удаление ц.м. тела от центра вращения происходит ускоренно, с центробежным ускорением. Поэтому для того, чтобы показать реальную диаграмму вращательного движения, мы несколько модернизируем рисунок из учебника физики (см. Рис. 3.2.4).
Рис. 3.2.4
Для простоты академически усредним реально криволинейную траекторию движения тела «по инерции» от центра вращения до касательной. При этом в соответствии с механизмом инерции поэлементной поддержки уже остановленные было за счёт силы упругости связующего тела элементы тела, на этом пути вновь ускоряются за счёт вновь присоединяемых к нему пока ещё свободно движущихся элементов, которые являются ответными телами взаимодействия для уже присоединённых элементов. При этом радиальная составляющая скорости вновь присоединяемых элементов направлена от центра вращения.
Но именно с направлением скорости ответного тела классическая физика и связывает направление своих абстрактных векторов сил. В данном случае это вполне реальная центробежная сила инерции поэлементной поддержки. Соответственно в этом же направлении проявляется и вполне реальное центробежное ускорение. Тем не менее, классическая физика утверждает, что при удалении тела от центра работает якобы только сила упругости, направленная на центр вращения, т.к. фиктивная в классической физике сила инерции не может работать в принципе. Следовательно, и ускорение при этом с классической точки зрения проявляется не центробежное, а именно центростремительное. Однако это неверно.
Если не работает центробежная сила инерции, то не работает и центростремительная сила, т.к. и центростремительная, и центробежная сила это всего лишь неправильная классическая интерпретация одного и того же общего скалярного напряжения взаимодействия. Сила это всего лишь свойство материи. Но свойства материи не могут работать, т.к. они не материальны. Работает только сама материя, создающая общее напряжение взаимодействия (инерции) (см. гл. 1.2.1). Следовательно, работа одинаково либо совершается, либо не совершается в обоих радиальных направлениях.
В связанном вращательном движении работает как материя связующего тела (совместно с тем, с чем оно связывает вращающееся тело), так и материя самого вращающегося тела. Это деление во вращательном движении достаточно условно, т.к. жестко связанное с центром вращающееся тело невозможно отделить, как от связующего тела, так и от центра вращения. Однако эту границу всё же можно условно установить, например, если связующее тело с её сравнительно малой массой считать просто невесомой упругой связкой, как это часто предлагает нам сама классическая физика в своих академических схемах вращательного движения.
Причём сути дела это не меняет. Главное состоит в том, что на участке (АВ) радиальная материя под условным названием вращающееся тело вместе с её условной границей с невесомым связующим телом под действием реальной центробежной силы инерции поэлементной поддержки ускоренно движется с центробежным ускорением от центра вращения. Причём эти наши доводы не выходят принципиально за рамки классической физики.Ничего принципиально нового в инерции поэлементной поддержки для классической физики нет.
Вспомните, как трогается с места тяжёлый железнодорожный состав. Сначала локомотив сдаёт назад, последовательно выбирая зазоры в сцепках, а затем, последовательно разгоняя в пределах зазоров все вагоны по отдельности, легко страгивает с места весь тяжёлый состав в целом. Это и есть наглядная модель реальной центробежной силы инерции поэлементной поддержки и реального центробежного ускорения. А роль локомотива в этом движении последовательно выполняют внешние элементы вращающегося тела, вновь присоединяемые к первоначально присоединённым к связующему телу элементам.
При этом все уже присоединённые элементы движутся в радиальном направлении с центробежным ускорением. И в этом нет ничего удивительного и противоестественного. Ведь абсолютно никого почему-то не удивляет, если это ускорение отнесено к элементам связующего тела. Но поскольку, как мы отмечали выше, чёткой физической границы между связующим телом и вращающимся телом не существует, то вопрос состоит вовсе не в реальности самого центробежного ускорения, как такового, что никто собственно и не подвергает сомнению в отношении связующего тела, а в всего лишь в том, что считать вращающимся телом, т.е. где провести границу между ним и связующим телом.
При исчезающе малой массе связующего тела по сравнению с массой вращающегося тела границей можно условно считать их видимое механическое сопряжение. Однако, где бы мы условно не провели эту границу, абсолютно все без исключения элементы вращающейся массы, расположенной вдоль радиального направления, в первом полуцикле на участке (АВ) ускоряются именно с центробежным ускорением уже безо всяких условностей. Причём это относится не только к вращательному движению, но и к любому останавливаемому телу.
Как это ни странно для классической физики, но до полной остановки тела любое тело в целом останавливается именно с прямым, хотя замедляющимся ускорением. Все символические математические минусы и стрелки векторов это всего лишь академическая условность. Отрицательных сил и ускорений в природе не существует, а это означает, что и сила, и ускорение есть величины скалярные. И пока мы это себе не уясним, мы никогда не решим дилемму о фиктивных силах инерции вообще и о центробежном ускорении в частности.
Замедляется только пассивное инерционное движение, и то условно, т.е. только относительно произвольно выбранной точки отсчёта. Активное же ускоренное движение всегда абсолютно. Оно зарождается во взаимодействии, в котором в движение преобразуется общее скалярное напряжение взаимодействия. При этом сам процесс рождения всегда положительный. Он никак не связан с механическим движением «роддома».
Процесс рождения это величина развивающаяся, но никак не связанная с конкретным направлением механического движения, т.е. это величина скалярная. Невозможно родиться в ту или иную сторону. И даже если говорить о направлении развития, то это вовсе не направление механического движения. В процессе развития, конечно же присутствуют элементы механического движения, но в нём оно осуществляется во всех возможных направлениях пространства.
Из этого следует, что даже если условно применить к ускорению понятие вектор, связывая его с механическим движением, то не остаётся ничего другого, как связывать его направление с условно выбранным направлением механического перемещения самого развивающего взаимодействия. В этом отношении центробежное ускорение не менее реально, чем центростремительное. При якобы инерционном по утверждению классической физики удалении тела от центра вращения, новые поэлементные взаимодействия происходят в направлении от центра вращения.
В середине цикла формирования равномерного вращательного движения, когда к телу присоединится последний элемент вращающегося тела, его активное радиальное удаление от центра вращения прекращается. При этом вектор скорости (Vа) займёт перпендикулярное положение к связующему телу, превратившись в вектор скорости (Vв) в точке (В). Однако поворот вектора скорости (Vа) происходит вовсе не за счёт центростремительного ускорения. Как следует из приведённых выше логических построений, на этом участке реально проявляется именно центробежное ускорение.
В дальнейшем под действием силы упругости связующего тела и собственного самого вращающегося тела, естественно начнётся радиальное движение тела и поворот вектора его линейной скорости в сторону центра вращения, но уже с центростремительным ускорением. При этом, поскольку во втором полуцикле центростремительное ускорение проявляется в попутном направлении с движением тела, то его скорость (Vc) будет увеличиваться и полностью восстановится до величины исходного вектора (Vа), но теперь уже вдоль касательной к точке (С). При этом среднее ускорение каждого цикла равно нулю.
Сумма абсолютных величин всех ускорений каждого цикла, т.е. величина академического центростремительного ускорения, которое и является обобщённой энергетической характеристикой равномерного вращательного движения, определяется точно так же, как и в классическом выводе. Ведь треугольники, а точнее фигуры (АСО) и (BDE), остаются подобными и в векторной диаграмме скоростей в нашей модели вращательного движения (см. Рис. 3.2.4). Непринципиальная разница состоит только в том, что в нашей векторной диаграмме в качестве (∆V) необходимо учитывать сумму абсолютных значений двух разнонаправленных векторов (∆V).
Единственное противоречие нашей векторной диаграммы с классической векторной геометрией состоит в том, что наш разностный вектор между векторами (Vв) и (Vа) на участке (АВ) в отличие от классического разностного вектора направлен во внешнюю сторону от центра вращения. При этом поворот вектора (Vа) в обеих версиях осуществляется по часовой стрелке, т.е. в сторону центра вращения, что с классической точки зрения свидетельствует исключительно только о центростремительном приращении линейной скорости.
Из нашего же разностного вектора следует, что на участке (АВ) проявляется центробежное ускорение. Однако это вовсе не значит, что правильной является именно классическая векторная геометрия вращательного движения. Дело в том, что классический разностный вектор не отражает реальный физический процесс поворота вектора линейной скорости во вращательном движении.
Из описанного выше механизма инерции поэлементной поддержки (гл. 1.2) следует, что физически поворот тела за счёт центробежного ускорения последовательно осуществляется, начиная с ближайших к связующему телу элементов вращающегося тела. Это означает, что хотя вращающееся тело и соответственно вектор его линейной скорости (Vа) вращаются по часовой стрелке, но момент центробежной силы инерции поэлементной поддержки приложен к задним элементам тела.
Из этого следует, что фактически по часовой стрелке вращается задняя часть тела относительно его передней части и соответственно тупой конец вектора его линейной скорости (Vа) относительно его стрелки. При этом разностный вектор естественно направлен во внешнюю сторону от центра вращения (см. отдельный фрагмент зелёного цвета на Рис. 3.2.4).
Образно говоря, за счёт центробежной силы происходит всем хорошо известный занос «автомобиля» с задним приводом, т.е. вращающегося тела в нашем случае. При этом передний конец тела лишь пассивно следует за поворотом его задних элементов, являясь пассивным центром вращения. Но как мы только что показали сам этот занос вовсе не пассивный, т.к. он и есть то самое механическое движение непрерывно перемещающихся в этом же направлении центробежных взаимодействий.
Классическая векторная геометрия принципиально не способна отразить физические процессы, происходящие при изменении положения вектора скорости тела, т.к. все тела в ней заменены материальной точкой центра масс тела. При этом совершенно естественно, что любые повороты в ней по умолчанию осуществляются относительно центра масс тела и соответственно относительно тупого конца вектора его скорости в сторону положения текущего вектора скорости.
Это и есть одно из объяснений классического направления ускорения равномерного вращательного движения. Однако вектор это всего лишь условное обозначение общепринятых, но весьма ограниченных классических представлений о развитии взаимодействий. Но, как показано выше, реальность такова, что её может отражать не только общепринятое в векторной геометрии вращение векторов относительно их тупого конца, но и их вращение относительно стрелки.
Что касается, направления на центр вращения классического центростремительного ускорения, да и вообще направление всякого ускорения, то кроме указанного выше недостатка классической векторной геометрии, это так же объясняется ограниченными классическими представлениями об общем для любого взаимодействия скалярном напряжении.
Классическая физика представляет это единое общее напряжение в виде двух абстрактных разнонаправленных векторов сил. Однако в главе (1.2.1) показано, что напряжение взаимодействия всегда есть величина скалярная. При этом за направление скалярных сил и ускорений субъективно принимается направление скорости ответного тела.
Нарастающее напряжение (давление) всегда развивается от центра взаимодействия, т.е. с противоположной стороны ускоряемого тела и разряжается к передней части тела. При этом начала стрелок векторов силы и ускорения располагают в центре взаимодействия (в центре наибольшего давления), а саму стрелку в сторону его разряжения. Но поскольку наибольшее давление находится в начале вектора, то реальная перегрузка всегда направлена против прямой силы и ускорения.
Это и есть вектор фиктивной силы инерции, стрелка которого указывает на максимальное давление (напряжение). При этом оказывается, что вектор перегрузки в классической физике всегда направлен против вектора ускорения и совпадает со стрелкой силы для ответного тела (для ускоряемого тела это фиктивная сила инерции). Однако это не более, чем академическая условность, которая в отсутствие правильных представлений о природе силы и ускорения, а так же о природе движения и преобразования напряжение-движение и в отсутствие гибкого их условного отображения, является скорее вредным чем полезным для физики.
Во вращательном движении центр наибольшего напряжения (давления) находится всегда с внешней стороны вращающегося тела, т.к. линейная скорость, которая и подвергается изменению во время вращения, всегда наибольшая с внешней наиболее удалённой от центра стороны вращающегося тела. Поэтому силу и ускорение во вращательном движении классическая физика всегда академически направляет к центру вращения, а перегрузка, т.е. инерция вращательного движения уже совсем не академически, а вполне реально ощущается снаружи.
При этом в первом полуцикле для каждого отдельного элемента тела, ускоряемого за счёт механизма инерции поэлементной поддержки в сторону от центра вращения, перегрузка направлена на центр. Но для всего тела в целом она ощущается и реально расположена (действует) с внешней стороны, т.к. в середине цикла, т.е. в верхней его точке она наибольшая. Во втором подуцикле перегрузка для отдельных элементов и всего тела в целом совпадает, и по прежнему расположена снаружи. При этом равновесие в поворотных точках цикла вы не почувствуете, т.к. оно на очень короткое время наступает только для каждого отдельно взятого элемента тела.
Подробнее механизм формирования вращательного движения со всеми поясняющими рисунками будет рассмотрен в главе (3.3).
***
Есть ещё и другие классические обоснования направленности на центр центростремительного ускорения, которые так же притянуты за уши. Так, авторы статьи в разделе «Классическая механика» (Mechanicshistori.ru Классическая механика) относительно направления вектора центростремительного ускорения говорят следующее: «…вектор ускорения антипараллелен вектору r, то есть, направлен к центру» (см. гл. 3.1).
Это довольно странный на наш взгляд вывод. Сама по себе антипараллельность вовсе не означает направленность на центр вращения. Всё зависит от радиус—вектора, с которым эта антипараллельность сравнивается. А, как показано выше (см. гл. 3.1), направление радиус-вектора не имеет физической основы. Это всего лишь закреплено в условном искусственном определении. Следовательно, и центростремительное ускорение направлено на центр вращения всего лишь по искусственному условно математическому определению.
Как видно, классические теоретики готовы на любые подлоги только для того чтобы обосновать свои заблуждения, которые иногда, неожиданно для самих фальсификаторов всё-таки приближаются к реальности, т.к. реальность скрыть не возможно. Её не видят только слепые, и не хотят видеть только упрямые.
***
Несколько по-иному подходит к определению ускорения вращательного движения Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика» издание второе. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД 1952 г. При определении полного ускорения криволинейного движения Жуковский Н. Е. пользуется понятием годографа. Он доказывает теорему о том, что скорость соответственной точки годографа линейной скорости есть не что иное, как полное ускорение материальной точки, движущейся по криволинейной траектории (см. фотокопии ниже стр. 41).






Жуковский даёт следующее определение годографа: «Годограф скорости есть кривая, проходящая через концы векторов, проведённых из начала, равных и параллельных скоростям движущейся точки». Физическая сущность годографа не противоречит этому определению, но оно и не раскрывает его физическую сущность, т.к. оно фактически отражает только частный случай графического построения годографа.
Годограф может быть размещён в любой произвольной точке пространства, а вектора образующих его скоростей могут быть развёрнуты относительно их фактического расположения на траектории движения на любой произвольный угол. При этом годограф не перестаёт быть годографом и в произвольной точке пространства с произвольным разворотом его векторов. Главное, чтобы для всех векторов был соблюдён одинаковый произвольный угол их переноса в произвольную точку пространства. Однако вектор линейной скорости соответственной точки такого развёрнутого на произвольный угол годографа, построенного в произвольной точке пространства, естественно не соответствует полному ускорению геометрически.
При помощи искусственных построений, о которых говорится в официальном определении годографа, в теореме о полном геометрическом равенстве, а также в теореме о проекции ускорения… годограф в принципе может быть построен и на векторах, перенесённых параллельно самим себе в начало системы координат. Однако о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа и абсолютного ускорения точки на траектории можно говорить только в одном единственном случае – при наличии доказательства, что классическое определение годографа обеспечивает единственно возможное его расположение и угловую ориентацию по отношению к траектории движения.
Такого доказательства в рассматриваемых теоремах нет.
Следовательно, ни теорему о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа полному ускорению точки, ни тем более, основанную на ней теорему о проекции ускорения… нельзя считать доказанными. Эти теоремы фактически доказывают только свои же искусственные построения и искусственную привязку годографа к реальной траектории в соответствии с его официальным определением, которое само по себе естественно не является доказательством полного геометрического равенства скорости соответственной точки годографа и полного ускорения точки.
Выше мы отмечали, что никакие теоремы о том, что такое годограф и как с его помощью определять ускорения любого движения не нужны, т.к. доказательства этих теорем намного более сложны и намного менее очевидны, чем то, что непосредственно вытекает из самого физического смысла годографа, т.е. то, что требуется доказать. Но как теперь выяснилось эти теоремы и их доказательства, к тому же, просто «притянуты за уши» и не соответствуют реальной действительности. Однако мы не отрицаем сам факт того, что именно годограф позволяет безо всяких противоречий и парадоксов определять ускорения любых движений. Но, как показано выше, и, как будет более подробно показано в главе (7.3), классическая физика в лице Жуковского умудрилась исказить и этот единственно правильный метод! Ё!
Жуковский рассматривает общий случай произвольного криволинейного движения, в котором даже, несмотря на ошибочность указанных теорем, полное ускорение движения при нулевой тангенциальной скорости трансформируется в центростремительное ускорение. Однако физическая сущность центростремительного ускорения, как и всех приведённых выше теорем, остаётся у него не раскрытой.
В конечном итоге ускорение равномерного вращательного движения по Жуковскому сводится к классическому варианту центростремительного ускорения со всеми его неразрешенными в классической физике противоречиями.
***
Во вращательном движении немало неразрешенных вопросов. Что такое и как образуется центробежная сила? Что такое и как образуется центростремительное ускорение в отсутствии движения к центру? Как происходит поворот вектора линейной скорости? Почему в случае фиктивного противодействия фиктивной центробежной силы инерции реальной силе упругости вращающееся тело, тем не менее, не приближается к центру вращения? И многие другие…
По-видимому, противоречивость основных понятий вращательного движения в академической науке вызвано тем, что движение материальных телрассматриваетсякак движение материальной точки в отрыве от реальных физических процессов, протекающих в реальных телах при их взаимодействии с учётом реальности сил инерции.
Наша точка зрения на примерный механизм преобразования прямолинейного движения во вращательное движение, которое является базовым элементом любого криволинейного движения, а так же на механизм возникновения центробежной силы пояснена ниже в главе 3.3. Механизм преобразования движения по направлению.
3.3. Механизм преобразования движения по направлению
Для образования вращательного движения тело должно иметь инерцию прямолинейного движения. То есть необходимо разогнать покоящееся тело (В) до какой-то скорости прямолинейного движения (Vп), которая в дальнейшем в процессе преобразования прямолинейного движения во вращательное движение приобретет значение линейной скорости вращения (Vл). Движущееся прямолинейно тело соединим связующим телом с центром вращения. Пусть центр вращения зафиксирован в пространстве, чтобы не смешивать при рассмотрении вращательного движения непосредственно вращение и прямолинейное движение. В противном случае тело получит смешанное сложное движения вместе с центром вращения.
Рис. 3.3.1
На Рис. 3.3.1 условно изображены пять фаз процесса изменения направления движения тела (В) во вращательном движении: начало цикла преобразования, середина цикла преобразования, окончание цикла преобразования и по одной промежуточной фазе в каждом полуцикле преобразования движения. Фазы обозначены римскими цифрами (I, II, III, IV, V). Сплошной линией обозначены граничные круговые траектории с минимальным и максимальным растяжением связующего тела. Пунктирная линия обозначает среднюю круговую траекторию, которая и наблюдается в общей кинематике вращательного движения. Синие вектора это и есть средняя скорость вращательного движения, которая проявляется в общей кинематике вращательного движения.
В первой фазе происходит «захват» движущегося прямолинейно тела (В) со скоростью прямолинейного движения (Vп) связующим телом. В этот момент инерция движения тела максимальна, а сила реакции нерастянутого связующего тела минимальна. В фазах с первой по третью расстояния (А) и (С) увеличиваются (см. Рис. 3.3.1, 3.3.2), т.к. тело удаляется от центра будущего вращения. Поскольку тело имеет некоторую протяженность в направлении линейной скорости, то расстояния (А) и (С) от центра вращения до крайних точек тела расположенных на линии движения всегда разные (см. Рис. 3.3.2). Причем расстояние (С) всегда больше расстояния (А). Следовательно, передняя по ходу движения часть области сопряжения растягивается сильнее, чем задняя, что соответствует изгибу.
Таким образом, в связующем теле постепенно накапливается упругая деформация двух видов. Это растянутая деформация, образующаяся за счет общего удлинения связующего тела и изгибная деформация, образующаяся за счет разницы расстояний (А) и (С).
Растянутая деформация распределяется линейно по всей длине связующего тела. Изгибная деформация накапливается в основном непосредственно в области сопряжения тела со связующим телом, т.е. сосредотачивается преимущественно в некотором ограниченном объеме. Границы деформации условно обозначены на рисунке 3.3.2 разным цветом. В левой части области деформации (синий цвет) накапливается «малое» растяжение, в то время как, в правой части (бирюзовый цвет) – растяжение большое.
Рис. 3.3.2
Движение тела от центра вращения в радиальном направлении происходит в условиях нарастающего противодействия силы упругости, что приводит к общему замедлению линейного движения. Однако за счет увеличения угла изгиба (ψ) проекция линейной скорости на радиальное направление некоторое время увеличивается, что обеспечивает опережающий прирост силы инерции в радиальном направлении и соответственно ускоренное радиальное движение тела от центра вращения
Последнее утверждение нуждается в дополнительных пояснениях, т.к. равномерное и прямолинейное движение, которое с точки зрения классической физики в некотором приближении осуществляется на начальном этапе образования вращательного движения, не может ассоциироваться с ускоренным перемещением ни в одном из направлений его проекций. Для пояснения нашей точки зрения необходимо вначале уточнить понятие силы.
Как известно, сила определяется произведением массы на ускорение. Причём массе в классической физике отводят роль некоего постоянного коэффициента при изменяющемся ускорении, т.к. неподвижная или движущаяся равномерно и прямолинейно масса не порождает никакой силы. В связи с этим одним из альтернативных взвешиванию методов измерения массы является определение массы через силу и ускорение. Однако поскольку сила является продуктом взаимодействия физических тел, то материальной основой силы является, прежде всего, все-таки материя, т.е. масса. Именно масса, т.е. вещество или материя является носителем свойства взаимодействия тел под названием преобразование напряжение-движение.
Сила характеризуется не только ускоренным линейным перемещением массы, но и статическим напряжением материальных тел, когда их масса в составе тел в целом остается неподвижной. С этой точки зрения силу можно академически охарактеризовать как изменение количества массы в замкнутой фиксированной области пространства. Математическое выражение для статической силы в таком академическом представлении ни чем принципиально не отличается от второго закона Ньютона:
F = m * a = m * V / t = V * m / t,
где V: скорость движения массы в направлении ограничения движения,
m / t: скорость прироста массы в ограниченной области взаимодействия, линейный размер которой изменяется со скоростью V.
Представленное преобразование второго закона Ньютона это не просто математическая абстракция. Это всего лишь вторая сторона медали под названием преобразование напряжение-движение. У этого свойства материи есть две стороны напряжение и движение. Поэтому оценка силы по изменению напряжения (m / t) нисколько не менее правомерна, чем оценка силы по изменению скорости (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V / t). Соответственно правомерно ввести и величину, характеризующую изменения напряжения через массу (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m / t). Как говорится, кому как больше нравится.
Это так же соответствует и двум фазам взаимодействия. В результате нарушения локализации тел в пространстве при пересечении их траекторий, движение тел сначала преобразуется в статическое напряжение в области взаимодействия, а затем по мере расходования их внешнего (прежнего) движения это напряжение преобразуется в новое движение тел. Поэтому оценка силы (напряжения) через скорость изменения локализации массы в пространстве (m / t) не менее правомерна, чем через ускорение движения.
Итак! После захвата вращающегося тела связующим телом фактически осуществляется прирост массы в радиальном направлении, что эквивалентно появлению статического напряжения. Это напряжение и преобразуется в ускоренное радиальное движение, характеризующееся центробежным ускорением, т.к. масса прирастает с внешней стороны радиуса с большей скоростью, чем на меньших радиусах. Это приводит к растягиванию связующего тело в радиальном направлении на величину (∆R) (см. Рис. 3.3.3).
Рис. 3.3.3
Более наглядно механизм перераспределения энергетических потоков при последовательной концентрации массы вращающегося тела во внешнем радиальном направлении можно пояснить, представив структуру вращающегося тела в виде совокупности элементарных масс, связанных между собой упругими связями. Таким образом, мы сможем наглядно проиллюстрировать механизм поэлементной инерционной поддержки, который снимет все вопросы относительно реальности сил инерции в принципе и центробежной силы вращательного движения в частности. Ведь элементы тела взаимодействуют между собой вполне реально.
В точке (А) центробежная и центростремительная сила, а также тангенциальные силы уравновешивают друг друга (см. Рис. 3.3.4). При этом какое-то время все элементы тела движутся по инерции. Первым теряет инерционное движение самый ближний к связующему телу элемент тела. Связующее тело тянет его к центру вращения, в то время как пять внешних элементов тела по инерции удаляются от центра во внешнюю сторону. При этом между первым и внешними элементами тела образуется общее центробежно-центростремительное напряжение. Внешняя стрелка этого напряжения и есть абстрактная классическая центробежная сила, а внутренняя его стрелка обозначает в классической физике абстрактную центростремительную силу.
Из этого следует, что центробежная сила между первым, уже присоединённым к связующему телу элементом тела и ещё не присоединёнными его элементами это вполне реальная обычная сила взаимодействия между реальными элементами тела. И приложена она уже не к связующему телу, а в первую очередь к уже присоединённому элементу самого тела. То есть эта внутренне-внешняя сила действует уже не только исключительно на связующее тело, как утверждает классическая физика, но и на само тело непосредственно.
Рис. 3.3.4
И хотя в первый момент времени обычная центробежная сила действует только на один единственный элемент тела из кошмарного количества миллионов его элементов, при дальнейшем последовательном присоединении к связующему телу новых элементов тела реальная центробежная сила последовательно охватывает всё вращающееся тело в целом. При этом вектор скорости инерционного движения ещё не присоединённых элементов тела последовательно уменьшается по абсолютной величине за счёт тангенциального ускорения и поворачивается в сторону центра вращения. Соответственно вектор фактической окружной скорости уже присоединённого тела поворачивается навстречу вектору инерционного движения, не присоединённого тела, т.е. во внешнюю сторону от центра вращения.
В середине цикла механизма формирования равномерного вращательного движения в точке (В) оба вектора сливаются в один вектор скорости уже полностью присоединённого тела. В этот момент центростремительная сила полностью уравновешивает центробежную силу. Уравновешиваются также и тангенциальные силы. При этом подобно точке (A) тело какое-то время вновь движется по инерции, а вектор его скорости направлен по касательной к окружности в точке (В). Естественно, что абсолютная величина вектора скорости тела в этот момент минимальная в цикле, т.к. часть запаса его первоначального движения, соответствующая точке (А), была израсходована на разворот вектора его скорости во внешнем радиальном направлении.
Таким образом, в результате последовательной концентрации массы вращающего тела во внешнем радиальном направлении, несмотря на уменьшающуюся при этом концентрацию массы в направлении ещё не присоединённых масс, последовательно осуществляется вполне реальное центробежное ускорение вращающегося тела вместе с присоединённым к нему связующим телом.
Как видно на рисунке, на начальном этапе угол между внешним радиальным направлением и линией центробежно-центростремительного напряжения некоторое время уменьшается. Это способствует концентрации массы во внешнем радиальном направлении, что не только компенсирует уменьшение первоначальной инерции движения тела и соответственно уменьшение влияния его уменьшающейся инерции на движение его уже присоединённых элементов во внешнем радиальном направлении, но и некоторое время обеспечивает рост центробежной силы и центробежного ускорения. Геометрически это выражается в увеличении проекции скорости движения тела на радиальное направление.
Из рисунка следует, что в общее вращение вектора фактической окружной скорости тела осуществляется в сторону центра вращения. На этом основании классическая физика утверждает, что поворот вектора линейной скорости происходит с центростремительным ускорением. Однако это не так. На рисунке так же видно, что относительно исходной окружности, проходящей через точку (А) вектор фактической скорости отклоняется во внешнюю сторону от центра вращения и лишь в точке (В) он вновь направлен по касательной, но уже к внешней окружности. Следовательно, как это ни странно для классической физики, в первом полуцикле механизма формирования вращательного движения поворот вектора скорости осуществляется с центробежным ускорением в противоположную от центра сторону. И в этом нет никаких парадоксов.
Из механизма инерции поэлементной поддержки следует, что физически центробежное ускорение и соответственно поворот тела последовательно осуществляется, начиная с ближайшего к связующему телу участка вращающегося тела, т.е. фактически с тупого конца вектора линейной скорости. При этом вектор линейной скорости, хотя и вращается по часовой стрелке, однако центром поворота вектора является его стрелка, а момент центробежной силы инерции поэлементной поддержки приложен к его тупому концу. Поэтому в первом полуцикле равномерного вращательного движения поворот тела осуществляется исключительно за счёт центробежного ускорения, но вращается при этом тупой конец вектора скорости, хотя и по часовой стрелке, но за счёт центробежного ускорения. То есть разностный вектор в этом случае направлен во внешнюю от центра вращения сторону. Более подробно это разъяснено в главе 3.2 (см. гл. 3.2, Рис. 3.2.4, отдельный фрагмент зелёного цвета).
Поскольку во втором полуцикле центростремительная сила, направленная вдоль линии общего, теперь уже центростремительно-центробежного напряжения, действует в попутном направлении с инерционным движением тела, то фактическая окружная скорость при этом за счёт тангенциального ускорения растёт. А так же растёт и центробежная сила, которая и останавливает этот центростремительный поворот в конце цикла вращательного движения в точке (А), которая одновременно является точкой начала нового цикла. Далее всё повторяется с начала, что и определяет циклический механизм формирования равномерного вращательного движения.
Ну, а в самой этой внутренне-внешней центробежно-центростремительной силе в принципе нет ничего удивительного:
Во-первых, как мы уже говорили в любом взаимодействии нет ни обычных сил, ни фиктивных сил инерции (гл. 1.2.1). Есть только общее скалярное напряжение взаимодействия. При этом его классическое разделение на обычные силы и фиктивные силы инерции это всего лишь академическая и, мягко скажем, не совсем удачная условность (абстракция).
А, во-вторых, во вращательном движении нет чёткой границы между связующим телом и вращающимся телом. Она фактически как раз и определяется постоянно изменяющимися границами текущего взаимодействия элементов вращающегося тела и связующего тела в процессе осуществления физического механизма равномерного вращательного движения. При этом все силы в равномерном вращательном движении на всём его радиусе являются внутренне-внешними, как для связующего тела, так и для вращающегося тела. Внешними они являются только по отношению к отдельным элементам радиуса. А внутренними они являются по той простой причине, что они рождаются внутри замкнутой системы вращательного движения.
Ну, а если всё-таки условно разделить связующее и вращающееся тела, например, считая связующее тело невесомой упругой связкой, то поскольку вновь присоединяемые к связующему телу элементы вращающегося тела воздействуют на связующее тело через уже присоединённые элементы самого вращающегося тела, то центробежная сила приложена, прежде всего, к самому вращающемуся телу. Из этой цепочки выпадает только последний присоединяемый элемент вращающегося тела, к которому уже не может быть приложена центробежная сила поэлементной поддержки, в виду отсутствия за ним других внешних элементов тела. Однако никаких парадоксов и противоречий в этом нет.
В этот момент центробежная сила не приложена не только к последнему элементу тела и телу в целом, но и к связующему телу. Она просто сменяется центростремительной силой, которая с этого момента начинает преобладать над центробежной силой, что обращает весь процесс в сторону центра вращения. Теперь под действием силы упругости все элементы тела аналогично описанному выше процессу последовательно перестраиваются в направлении нового тангенциального движения к окружности, проходящей через конечную точку цикла формирования равномерного вращательного движения.
При этом тело частично восстанавливает исходную скорость по абсолютной величине, которая, тем не менее, меньше скорости первоначального прямолинейного движения до захвата тела, т.к. часть напряжения, возникающего при захвате тела, остаётся неразряженным и сохраняется в остаточной деформации растянутого связующего тела. Остаточное напряжение сохраняется по то простой причине, что за время полного цикла движения по траектории, максимально приближенной к круговой, оно просто не успевает разрядиться. Это есть элемент механизма формирования вращательного движения. В противном случае круговой траектории не получится (см. ниже —добротность вращения). Однако принципиально это не меняет описанный выше механизм формирования вращательного движения. Просто в установившемся вращении его циклы повторяются на более высоком энергетическом уровне, т.е. с большей частотой и меньшей амплитудой, чем на начальном этапе его образования при первичном захвате тела.
Сторонники классической физики утверждают, что как только мы присоединили очередной элемент тела к связующему телу, его следует рассматривать как элемент связующего тела. Поэтому с точки зрения классической физики центробежная сила действует не на вращающееся тело, как показано выше (Рис. 3.3.4), а на связующее тело. Однако это уже не физика, а довольно некорректная попытка современной физики, отрицающей реальность сил инерции, сохранить лицо с помощью искусственных абстрактных установок, не имеющих никакого отношения к реальной действительности. Ведь с такими же основаниями этому утверждению можно придать и обратную направленность.
Центробежная сила, зарождающаяся внутри вращающегося тела, приложена не к связующему телу, которое является только промежуточным звеном взаимодействия, а к уравновешенному центру вращения. Поэтому гораздо правильнее рассматривать каждый элемент связующего тела, как самостоятельное вращающееся тело, но не наоборот. Тогда вся совокупность всех элементов связующего тела и присоединяемых к нему элементов вращающегося тела представляет собой единое вращающееся тело, а роль связующего тела выполняют его внутренние упругие связи. В противном случае по логике классической физики каждый присоединяемый к центру вращения элемент следует считать даже не связующим телом, а центром вращения без всякого связующего и вращающегося тела, что вообще является абсурдом.
Есть множество реально наблюдаемых фактов, подтверждающих реальное действие центробежной силы и проявление центробежного ускорения. Например, вращение в вертикальной плоскости ведра с водой, которая не выливается при прохождении верхней вертикальной точки круговой траектории, несмотря на то, что с классической точки зрения центробежная сила инерции для вращающегося тела (воды) является фиктивной.
С точки зрения классической модели вращательного движения этот факт не поддается непротиворечивому объяснению, т.к. фиктивная, т.е. не существующая сила не может противостоять вполне реальной силе тяготения, действующей, в том числе и на воду, а не только на связующее ведро. Причём противостоять именно на уровне вращающегося тела – воды, а не на уровне связующего тела – руки вращающей ведро, да и самого ведра, на которое с точки зрения классической физики только и может реально действовать центробежная сила.
Классическая физика решает этот вопрос формально, т.е. абстрактно – математически. Якобы каждый массовый элемент воды, точно также как и само ведро, при присоединении к связующему телу с классической точки зрения становится элементом связующего тела. При этом получается, что в верхней точке круговой траектории центробежная сила удерживает воду в ведре от выливания уже не как вращающееся тело-воду, а как элементы связующего тела.
Однако в этом случае из вращающейся системы по сути дела изымается само вращающееся тело, которое в классической физике фактически превращается в связующее тело. Кроме того, жидкая вода в ведре по понятным причинам просто физически не может связывать сама себя и вообще что-либо с центром вращения и поэтому просто физически не может быть связующим телом!
Причем если вода превращается в связующее тело, то в отсутствие вращающегося тела, которое при этом перестаёт существовать, не может быть и центростремительного ускорения, поскольку ему просто нечего ускорять. Ведь центростремительное ускорение приложено именно к вращающемуся телу, в том числе и в классической модели вращательного движения. А раз нет вращающегося тела, которое превратилось в связующее тело, то нет и связующего тела, т.к. ему нечего связывать! Но это означает, что отсутствует и само вращательное движение!
Еще более наглядно несостоятельность классической модели вращательного движения проявляется в небесной механике, в которой с точки зрения классической физики, не признающей мировую материальную среду – эфир, связующее тело как бы и вовсе отсутствует в материальном мире. Поэтому вращающееся небесное тело при присоединении к связующему телу должно попросту исчезнуть из материального мира, превратившись в нематериальное связующее тело из несуществующего эфира!
Даже если современная физика готова признать материальность носителей поля тяготения, то вращающееся небесное тело с точки зрения классической физики, как минимум должно превратиться в невидимую полевую структуру, что в любом случае исключает его из категории физических тел в их привычном понимании.
Из сказанного следует, что на этапе накопления деформации в фазах с первой по третью во вращающейся системе проявляется вполне реальное центробежное ускорение, обеспечиваемое за счет инерции первоначального прямолинейного движения тела, в том числе и по отношению к самому телу (Рис. 3.3.1; 3.3.2). Однако по мере роста силы упругости скорость нарастания деформации снижается. Кроме того, удаление тела от центра вращения и увеличение угла (ψ) приводит к уменьшению скорости прироста разницы расстояний (А) и (С), что кроме общего замедления линейного движения тела приводит к уменьшению изгибающего момента.
В фазе III процесс накопления деформации заканчивается. При этом угол (ψ) и радиальная составляющая линейной скорости перестают увеличиваться. Сила упругости достигает своего максимального значения при минимальной силе инерции линейного движения тела.
На фоне уменьшения изгибающего момента и концентрации массы в радиальном направлении резко возрастает разгибающий момент, который запускает общую разрядку деформации. На рисунке 3.3.4 максимальный разгибающий момент обозначен в виде разной абсолютной величины векторов линейной скорости (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Под действием силы упругости начинается обратный процесс, обеспечивающий ускоренное движение тела, как в тангенциальном направлении, так и в радиальном направлении к центру вращения, что приводит к проявлению центростремительного ускорения и частичному восстановлению скорости линейного движения тела.
В пятой фазе сила инерции вновь приобретает максимальное значение, в то время как сила упругости вновь становиться минимальной. На этом полный цикл преобразования движения по направлению в соответствии с равномерным вращательным движением заканчивается, после чего весь процесс повторяется уже в новой точке окружности.
Таким образом, центробежная и центростремительная сила, вызывающие соответствующие ускорения, это радиальные составляющие результирующей или суммарной линейной силы, являющейся геометрической суммой силы инерции и силы упругости, проявляющихся в период накопления и в период разрядки деформации соответственно.
Как мы уже отмечали, механизм работы сил упругости при вращении аналогичен механизму отражения движущегося прямолинейно тела от отражающей поверхности с учетом особенностей вращательного движения.
В период накопления деформации с увеличением угла (ψ) радиальная составляющая скорости движения тела увеличивается, т.к. увеличивается проекция скорости движения тела на геометрический радиус переносного вращения. Происходит, как мы уже отмечали, опережающий рост инерции движения тела в радиальном направлении.
С увеличением изгиба одновременно возрастает центробежная сила, создающая вращающий момент, плечом которого является перпендикуляр, опущенный из центра изгиба на линию действия центробежной силы. При этом плечо действия центробежной силы также увеличивается, а, следовательно, возрастает и вращающий разгибающий момент центробежной силы.
Таким образом, увеличивающаяся с ростом угла (ψ) инерция радиального движения начинает препятствовать росту изгибной деформации. К тому же с увеличением угла (ψ) снижается рост изгибающего момента, т.к. уменьшается прирост разности расстояний (А) и (С).
Возрастающий разгибающий момент силы упругости сначала сравнивается по величине с уменьшающимся изгибающим моментом силы инерции, а затем начинает превышать его, что запускает процесс разрядки изгибной деформации.
Разрядка изгибной деформации начинается в середине III фазы и является своего рода «спусковым крючком» для общей разрядки деформации. В период разрядки деформации с уменьшением угла (ψ) начинается движение тела центру вращения. При этом его линейная скорость за счет силы упругости связующего тела увеличивается.
Накопление упругой деформации происходит на разных направлениях в соответствии с разным угловым положением и изгибом связующего тела. Соответственно высвобождение силы упругости накопленной деформации, спровоцированное разгибающим моментом, происходит в обратной последовательности.
Таким образом, структура накопленной деформации обеспечивает эффект «веера отражений», т.е. каждое «отражение» осуществляется в новом направлении, все более приближающемся к касательной некоторой промежуточной окружности с радиусом, лежащим в диапазоне удлинения связующего тела от (Lн) до (Rmax) (см. Рис. 3.3.6).
В конце цикла разрядки деформации в фазе V угол (ψ) вновь становится равным нулю, как и в первой фазе в начале цикла накопления деформации. При этом линейная скорость тела направлена по касательной к некоторой окружности, радиус которой больше длины связующего тела в момент захвата вращающегося тела, и как мы уже отмечали, лежит в диапазоне от (Lн) до (Rmax).
Далее тело вновь начинает удаляться от центра вращения с частично восстановленной скоростью линейного движения, но несколько меньшей скорости (Vп). В результате начинается новый цикл преобразования движения по направлению, но уже на новом энергетическом уровне, т.к. он начинается при длине связующего тела несколько большей начальной длины (Lн) и меньшей начальной скорости V.
Образование установившегося вращательного движения во многом определяется жесткостью связующего тела. Если жесткость связующего тела недостаточна, то при радиальном удалении тела от центра вращения преобладает растянутая деформация связующего тела. В этом случае поворот движения в сторону центра вращения происходит только после того как значительная часть инерции первоначального прямолинейного движения оказывается скомпенсированной в виде радиальной составляющей движения за счёт силы упругости растянутой деформации. При этом большая часть инерции движения тела переходит в потенциальную энергию растянутой деформации.
Рис. 3.3.6
Соответственно линейная скорость движения тела в тангенциальном направлении после его поворота в сторону центра вращения уменьшатся до величины, недостаточной для удержания тела за счет центробежной силы на круговой траектории с достигнутым после разрядки изгибной деформации радиусом. В этом случае под действием силы упругости растянутой деформации, вобравшей в себя большую часть кинетической энергии движения тела, начнется его движение к центру вращения по криволинейной траектории значительно отличающейся от круговой.
При определенной линейной скорости и коэффициенте упругости связующего тела, оно может вообще не приобрести необходимую для образования изгибной деформации жесткость (напряжённость). В этом случае на некотором удлинении связующего тела инерция движения окажется полностью скомпенсированной. Вся кинетическая энергия тела перейдет в потенциальную энергию растянутой деформации, а тело полностью остановится в точке соответствующего удлинения связующего тела.
При этом с началом разрядки деформации начнется обратное движение тела в сторону центра вращения по траектории, близкой к прямолинейной траектории и по направлению близкому к радиальному направлению. Вместо движения по окружности начнутся беспорядочные колебания тела относительно неподвижного центра по непредсказуемой ломаной траектории.
Таким образом, равномерное движение по окружности может осуществляться только при достаточной жесткости (напряжённости) связующего тела, которая за счет изгибной деформации обеспечивает поворот тела в сторону центра вращения с минимальными потерями кинетической энергии линейного движения. При этом напряжённость связующего тела определяется его механическими свойствами и растягивающей центробежной силой инерции, обеспечивающей необходимое напряженно деформированное состояние связующего тела.
На начальном этапе образования вращательного движения (см. Рис. 3.3.6) связующее тело удлиняется от недеформированного состояния с начальной длиной (Lн) до максимального удлинения (Lmax), соответствующего максимальной деформации связующего тела. В напряженно деформированном состоянии связующее тело приобретает дополнительную жесткость (напряжённость). Поэтому каждый последующий поворот тела в сторону центра вращения происходит с меньшими потерями тангенциальной скорости и соответственно на меньшем удлинении радиуса.
Так будет происходить до тех пор, пока не установится оптимальное сочетание диапазона изменения напряжённости связующего тела и диапазона изменения его линейной скорости. После достижения оптимального сочетания этих параметров тело начнет двигаться вокруг центра вращения с постоянным средним радиусом и постоянной средней линейной скоростью (Vл).
В установившемся вращательном движении минимальное и максимальное удлинение связующего тела приобретают некоторые постоянные значения (Rmin) и (Rmax) соответственно. При этом минимальный радиус установившегося вращательного движения (Rmin) определяется некоторой постоянной составляющей остаточной деформации связующего тела, которая обеспечивает ему необходимую напряжённость для осуществления вращательного движения с соответствующими параметрами.
Таким образом, часть кинетической энергии движения тела с первоначальной скоростью (Vп) переходит в потенциальную энергию остаточной деформации связующего тела, обеспечивая ему оптимальную напряжённость. Поэтому первоначально накопленная деформация связующего тела разряжается не полностью, а средняя линейная скорость вращательного движения всегда меньше первоначальной скорости прямолинейного движения (Vп).
На рисунке (3.3.6) упрощенно показаны только три фазы установления радиуса вращательного движения (Lmax, R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), после которых сразу же показано установившееся вращательное движение со средним радиусом (Rср). В реальной действительности переходной процесс может содержать значительно большее количество промежуточных переходных циклов, однако в смешанном масштабе их достаточно сложно изобразить графически. Поэтому на рисунке (3.3.6) изображена только принципиальная схема начального этапа установления вращательного движения, а его установившаяся кинематика на микроуровне показана условно.
В более полном объёме, хотя опять же условно из-за трудностей совмещения масштабов, установившееся вращение принципиально показано на рисунке (3.3.7), на котором видно, что в процессе осуществления вращательного движения тело совершает колебательные движения в радиальном направлении относительно некоторой усредненной окружности (красный цвет), которая и определяет общую кинематику вращательного движения. Естественно, что при этом будет изменяться и величина линейной скорости в двух противоположных тангенциальных направлениях.
Рис. 3.3.7
Таким образом, реальная траектория вращательного движения представляет собой сложную кривую, пересекающую некоторую усредненную окружность со средним радиусом (Rср). При этом вращательное движение представляет собой колебательное движение, в котором вращающееся тело совершает колебания, как в тангенциальном, так и в радиальном направлении, а величина линейной скорости изменяется по гармоническому закону. Причем на начальном этапе образования вращательного движения размах колебаний может достигать достаточно большой величины, которая может обнаруживаться даже на макроуровне.
Многие сторонники классической модели вращательного движения выдают этот начальный процесс за полный и исчерпывающий механизм образования вращательного движения. Причем колебания на начальном этапе образования вращательного движения считаются в классической физике побочными. Однако с установлением равномерного вращательного движения колебания никуда не исчезают, т.к. физические принципы преобразования движения по направлению не зависят от масштаба пространственного перемещения материи.
После установления равномерного вращения амплитуда колебаний уменьшается, а их частота увеличивается. Поэтому на макроуровне колебательный процесс преобразования движения по направлению не обнаруживается, а все параметры равномерного вращательного движения имеют некоторые усредненные значения.
Поскольку среднее значение линейной скорости и радиуса установившегося вращения имеют постоянную величину, то среднее ускорение вращательного движения на макроуровне в соответствии с его общей кинематикой должно быть равно нулю не только в тангенциальном, но и в радиальном направлении.
***
Существуют три основные причины, по которым, на наш взгляд, ускорение вращательного движения в классической физике ассоциируют именно с линейным центростремительным ускорением, направленным на центр вращения.
Во-первых:во вращательном движении происходит отклонение траектории прямолинейного движения тела в сторону центра вращения.
Однако отклонение в сторону центра вращения в плане общей кинематики ещё не означает движения непосредственно на центр вращения. Физическое центростремительное ускорение действительно проявляется во вращательном движении. Однако, как показано выше, оно периодически сменяется таким же по величине центробежным ускорением.
Таким образом, радиальное ускорение вращательного движения с одинаковыми основаниями можно считать как центростремительным, так и центробежным ускорением. В классической модели вращательного движения за направление ускорения принимается по сути дела одно из равноправных радиальных направлений, в котором проявляется нормальная проекция реального мгновенного ускорения вращательного движения, что является одним из противоречий классической модели вращательного движения.
Активная сила упругости связующего тела, безусловно, является одной из причин изменения направления прямолинейного инерционного движения. Однако, как показано выше, среднее геометрическое ускорение вращательного движения равно нулю. При этом, поскольку активная сила упругости по фазе изменения направления всегда опережает силу инерции, то, несмотря на отсутствие реального геометрического ускорения во вращательном движении в целом, результирующая сила неизменно отклоняется в сторону центра вращения, формируя общую макро кинематику вращательного движения.
Иными словами в случае равновесия двух противодействующих сил, разнесённых по фазе (по времени), движение всегда осуществляется в сторону силы, действующей последней. В этом легко убедиться в простом эксперименте. Пусть на тело действуют две равные по величине, но противоположные по направлению силы. При этом в соответствии с первым законом Ньютона тело находится в покое. Теперь уберём одну из сил с тем, чтобы восстановить её через некоторое время. Тело начнёт движение под действием оставшейся неуравновешенной силы. Как только противодействие восстановится, тело остановится. Из этого следует, что состояние движения определяется последней действующей по времени силой.
Во вращательном движении последней по времени всегда действует центростремительная сила упругости, т.к. прямолинейное движение преобразуется во вращательное движение путём захвата тела, движущегося изначально (до захвата) прямолинейно. При этом при равенстве центробежных сил инерции и центростремительных сил, разнесённых по фазе, траектория равномерно отклоняется в сторону центра вращения. Если оборвать связующее тело, последней по времени будет сила инерции. При этом вращательное движение вновь преобразуется в прямолинейное движение.
Тем не менее, в реальной действительности только центростремительное ускорение в отличие от центробежного ускорения и тангенциальных ускорений в прямом и обратном направлении имеет реальное практическое подтверждение, заключающееся во вполне ощутимом и поддающемся измерению проявлении центростремительной силы. Это самая весомая причина, по которой ускорение вращательного движения в классической физике ассоциируют именно с линейным центростремительным ускорением, направленным на центр вращения.
Итак, во-вторых:ускорение направления ассоциируют с центростремительным ускорением в связи с перегрузкой, направленной вдоль вектора центробежной силы от центра вращения.
Перегрузка это нарушение внутреннего равновесного состояния физических тел под воздействием внешней силы. Количественную оценку перегрузки в современной физике связывают с ускорением, за счет которого и происходит нарушение внутреннего равновесного состояния физических тел. Если элементарные носители массы физического тела под воздействием внешней силы одновременно приобретают одинаковые ускорения, то нарушения структуры тела не происходит и для физического тела в целом перегрузка отсутствует. В этом случае если не принимать во внимание энергетические затраты на движение самого источника силы, то для физического тела в целом осуществляется по сути дела псевдо без инерционное движение с любым ускорением.
Таким образом, одним из условий образования перегрузки является несинхронное ускорение структур, образующих физическое тело. Однако даже в этом случае перегрузка может не обнаруживаться, если на тело воздействует очень кратковременное ускорение, при котором существенного нарушения структуры тела не происходит. Следовательно, вторым и третьим важнейшим условием образования перегрузки является время ускоряющего воздействия и величина ускорения.
Во вращательном движении небесных тел, связанных между собой силой тяготения перегрузка, как известно не проявляется, т.к. сила тяготения, и сила инерции имеют одну природу и воздействуют на физическое тело на уровне элементарных носителей массы, т.е. на все массовые элементы одновременно. Как известно, сила тяжести внешне проявляется только в том случае, когда силе тяготения препятствует не сила инерции, а внешняя сила. То же самое можно сказать и о силе инерции. Она проявляется только тогда, когда инерционному движению препятствует локальная внешняя сила, но не сила тяготения, которая так же, как и сила инерции одновременно действует на каждый элемент массы. Именно так и происходит в связанном вращении, когда внешняя сила упругости связующего тела препятствует силе инерции вращающегося тела.
Что касается, направления на центр вращения классического центростремительного ускорения, да и вообще направление всякого ускорения, то кроме указанного выше недостатка классической векторной геометрии, это так же обтянется ограниченными классическими представлениями об общем для любого взаимодействия скалярном напряжении, в виде двух абстрактных векторов сил. В главе (1.2.1) показано, что напряжение взаимодействия всегда есть величина скалярная. При этом за направление скалярных сил и ускорений субъективно принимается направление скорости ответного тела.
Нарастающее напряжение (давление) всегда развивается от центра взаимодействия, т.е. с противоположной стороны ускоряемого тела и разряжается к передней части тела. При этом начала стрелок векторов силы и ускорения располагают в центре взаимодействия (в центре наибольшего давления), а саму стрелку в сторону его разряжения. Но поскольку наибольшее давление находится в начале вектора, то реальная перегрузка всегда направлена против прямой силы и ускорения. Это и есть вектор фиктивной силы инерции, стрелка которого указывает на максимальное давление (напряжение).
При этом оказывается, что вектор перегрузки в классической физике всегда направлен против вектора ускорения и совпадает со стрелкой силы для ответного тела (для ускоряемого тела это фиктивная сила инерции). Однако это не более, чем академическая условность, которая в отсутствие правильных представлений о природе силы и ускорения, а так же о природе движения и преобразования напряжение-движение и в отсутствие гибкокого их условного отображения, является скорее вредным чем полезным для физики.
Во вращательном движении центр наибольшего напряжения (давления) находится всегда с внешней стороны вращающегося тела, т.к. линейная скорость, которая и подвергается изменению во время вращения, всегда наибольшая с внешней стороны. Поэтому силу и ускорение во вращательном движении классическая физика всегда академически направляет к центру вращения, а перегрузка вращательного движения уже совсем не академически, а вполне реально ощущается снаружи.
При этом в первом полуцикле для каждого отдельного элемента тела, ускоряемого за счёт механизма инерции поэлементной поддержки в сторону от центра вращения, перегрузка направлена на центр. Но для всего тела в целом она ощущается и реально расположена (действует) с внешней стороны, т.к. в середине цикла, т.е. в верхней его точке она наибольшая. Во втором подуцикле перегрузка для отдельных элементов и всего тела в целом совпадает, и по прежнему расположена снаружи. При этом равновесие в поворотных точках цикла вы не почувствуете, т.к. оно на очень короткое время наступает только для каждого отдельно взятого элемента тела.
Поскольку к ощутимой перегрузке приводят только длительно воздействующие большие ускорения, то кратковременная динамическая перегрузка вращательного движения, как в тангенциальном, так и в нормальном направлении на макроуровне практически не обнаруживается. Основным фактором, приводящим к перегрузке во вращательном движении, является, очевидно, статическая перегрузка (напряжение), которая проявляется в радиальном направлении под действием постоянной составляющей силы упругости, накопленной в остаточной деформации связующего тела.
Точно так же, например, существует сила тяжести в поле тяготения Земли, количественно характеризующаяся ускорением свободного падения в отсутствии какого-либо реального движения в сторону центра Земли, когда тело покоится на неподвижной опоре. Поэтому говорить о центростремительном ускорении, как о причине связанного вращательного движения это всё равно, что говорить об ускорении тяготения, как о причине неподвижности тела, находящегося на опоре. Или как о причине равномерного движения этого же тела по круговой орбите.
И в том, и в другом случае сила тяготения к состоянию движения тела не причастна именно потому, что она причастна к равновесию сил, в котором она нейтрализуется. В первом случае она нейтрализуется силой реакции опоры, а во втором случае центробежной силой. Ну, а почему во втором случае тело при полном равновесии всех сил всё-таки движется по окружности, мы отмечали в первом пункте. Это вызвано тем, что последней по времени действует (имеет преимущество над центробежной силой инерции) сила тяготения.
Поскольку кратковременная динамическая перегрузка не выходит за уровень существенного нарушения макроструктур вращающегося тела (если вдруг), то реально обнаруживаемая или реально фиксируемая во вращательном движении статическая перегрузка, вызванная статическим напряжением остаточной деформации, должна быть меньше, чем перегрузка эквивалентная расчётному значению центростремительного ускорения.
И только на начальном этапе образования вращательного движения, когда частота колебаний невелика, а их амплитуда достаточно большая, перегрузка соответствует реальной текущей напряженности связующего тела. Этот теоретический вывод легко может быть проверен экспериментально, и если официальная наука проведёт такой эксперимент, и он окажется положительным, то это подтвердит нашу модель вращательного движения.
В-третьих:ускорение вращательного движения ассоциируют с центростремительным ускорением в связи с ошибочной концепцией классической физики об изменении скорости под действием нормального ускорения только по направлению, без изменения её абсолютной величины.
В классической физике считается, что линейная скорость равномерного вращательного движения не претерпевает никаких изменений по абсолютной величине. Однако любое изменение направления связано, прежде всего, с изменением абсолютной величины скорости движения. Мы неоднократно поясняли это на примере механизма отражения, но это же можно показать и непосредственно с помощью векторной геометрии на примере разностной диаграммы двух одинаковых по абсолютной величине, но разных по направлению векторов. Именно по разностному вектору и определяют в классической физике нормальное центростремительное ускорение, которое якобы изменяет скорость только по направлению. В реальной действительности даже классический разностный вектор показывает, что нормальное ускорение никогда не возникает одно, без сопровождения тангенциального ускорения.
На Рис. 3.3.8 разностный вектор между векторами (V1) и (V2) для наглядности разбит на две части (∆V1) и (∆V2) соответственно. На первом этапе вектор (∆V1) направлен под острым углом к исходному вектору (V1). При этом совершенно очевидно, что две его составляющие нормальная (∆V1 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и тангенциальная (∆V1τ) приводят к изменению исходного вектора (V1), как по величине в сторону его уменьшения, так и по направлению. В результате исходный вектор (V1) принимает величину и направление вектора (V2).
Рис. 3.3.8
В точке (А) разностный вектор (∆V2) направлен перпендикулярно исходному для него вектору (V2). Поэтому в первое мгновение он формально математически изменяется только по направлению. Однако как только его направление изменится на любую сколь угодно малую величину, разностный вектор (∆V2) образует, как нормальную, так и тангенциальную проекции по отношению к вектору (V2) с той лишь разницей, что теперь тангенциальная проекция (ΔV2τ) совпадает с направлением вектора линейной скорости, что приводит к его увеличению.
Пока изменение вектора (V2) по направлению незначительно нормальная и тангенциальная проекция разностного вектора (∆V2) невелики. Поэтому для наглядности схема сложения скоростей показана в точке (А1) для вектора (V3), где вектор (V1) имеет максимальное отклонение по направлению. Однако поскольку схемы движения на этих двух этапах зеркально симметричны, то после изменения вектора (V2) до вектора (V3), абсолютная величина вектора (V2) восстанавливается до величины исходного вектора (V1 = V3).
Таким образом, при изменении вектора скорости по направлению его абсолютная величина может оставаться неизменной за счёт одинаковых по величине, но разных по направлению тангенциальных ускорений, образующихся при сложении исходного вектора с разностным вектором. Однако, как показано выше, преобразование вектора линейной скорости по направлению в любом случае происходит через преобразование его абсолютной величины.
В реальном вращательном движении исходная скорость (V1) так же сначала уменьшается до скорости (V2), соответствующей середине цикла преобразования движения по направлению, а затем вновь увеличивается до значения (V1 = V3) в конце цикла. Отличие заключается только в том, что в реальном вращательном движении в начале цикла уменьшающаяся по абсолютной величине линейная скорость отклоняется в противоположную от центра вращения сторону (см. рис.3.3.9, точка А), а в конце цикла в сторону центра вращения (см. рис.3.3.9, точка С). Поэтому диаграмма сил с разнонаправленными ускорениями несколько отличается от диаграммы, изображённой на рисунке 3.3.8.
Рис. 3.3.9
На рисунке 3.3.9 принципиально показано сравнение векторов внутри цикла преобразования движения по направлению. Однако в одном масштабе невозможно показать вектора линейной скорости в пределах одного цикла. Поэтому на рисунке 3.3.9 точки (А), (В) и (С) фактически расположены в идентичных, но разных трёх циклах. При этом для того, чтобы принципиально сравнить вектора в разных циклах необходимо в каждом из рассматриваемых циклов выбрать вектора, соответствующие одной и той же фазе внутри цикла. Соответственно перенос векторов в точку сравнения необходимо осуществлять не параллельно самим себе, а с сохранением их фаз.
На рисунке 3.3.9 вектор (V2), полученный в середине цикла после сложения исходного вектора (V1) c разностным вектором (∆V1), перенесён пунктиром в середину цикла в точку (В). А затем в качестве исходного вектора (сплошная линия (V2)) в середину цикла в точку (С), где в конце цикла после сложения с разностным вектором (∆V2) получен восстановленный вектор (V3). Другими словами в точке (А) показано, как вектор (V2) получен из вектора (V1), а в точке (С) показано, как из него получен вектор (V3). Из реальной векторной диаграммы скоростей вращательного движения, представленной на рисунке 3.3.9, следует, что во вращательном движении одинаковые, но разнонаправленные ускорения проявляются, как в радиальном, так и в тангенциальном направлении. В итоге полное геометрическое ускорение такого движения равно нулю.
На всех представленных диаграммах видно, что нормальные и тангенциальные составляющие разностных векторов (∆V1) и (∆V2) сами по себе не определяют непосредственно конечный результат в виде векторов (V2) и (V3) соответственно. Геометрически тангенциальные проекции показывают завышенную величину изменения вектора скорости, а нормальные составляющие наоборот не дотягивают до нужного поворота (см. Рис. 3.3.8, 3.3.9), хотя обе проекции принадлежат одним и тем же разностным векторам. Может быть, именно поэтому классическая физика никак не может сообразить, что приращение относительной скорости по направлению и приращение линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине это одно и то же приращение в поворотном движении Кориолиса?
Указанное несоответствие объясняется тем, что векторная геометрия не отражает реальных физических процессов, а разностные или суммарные вектора сами весьма условно искусственно изображаются только по конечному результату. В промежуточных же результатах и сами разностные вектора, и их направления, и направления, на которые они проецируются, т.е. их составляющие, будут совсем другими, чем в конечном результате. Соответственно процесс поворота скорости и процесс изменения её по величине в разных точках будет происходить иначе, чем это показывает разностный вектор. Это свидетельствует о том, что прямолинейная векторная геометрия, даже в малых интервалах времени искажает реальную действительность, т.к. в любом сколь угодно малом интервале времени присутствует бесконечное множество промежуточных направлений.
В лучшем случае векторная геометрия более или менее правильно отображает сложение постоянных скоростей. Но это есть не что иное, как субъективное разложение векторов на произвольные составляющие, которые на физику процесса получения этих скоростей никак не влияют. Поэтому такие упражнения в проецировании вполне безобидны для истины природы. Однако в реальной действительности всё намного сложнее и не зависит от «очков» в виде классической векторной геометрии и различных систем отсчёта, через которые физики рассматривают реальную действительность. Есть только один правильный разностный вектор, – это годограф скорости, который, однако, не может быть спроецирован на какое-либо фиксированное направление. Так что прямолинейная векторная геометрия излишне прямолинейна для того, чтобы по ней можно было достоверно судить о реальной и такой далеко непрямолинейной действительности!
Из описанного выше механизма инерции поэлементной поддержки следует, что физически поворот тела за счёт центробежного ускорения последовательно осуществляется, начиная с ближайших к связующему телу элементов вращающегося тела. Это означает, что хотя вращающееся тело и соответственно вектор его линейной скорости (Vа) вращаются по часовой стрелке, но момент центробежной силы инерции поэлементной поддержки приложен к задним элементам тела.
Из этого следует, что фактически по часовой стрелке вращается задняя часть тела относительно его передней части и соответственно тупой конец вектора его линейной скорости (Vа) относительно его стрелки. При этом разностный вектор естественно направлен во внешнюю сторону от центра вращения (см. отдельный фрагмент зелёного цвета на Рис. 3.2.4).
Образно говоря, за счёт центробежной силы происходит всем хорошо известный занос «автомобиля» с задним приводом, т.е. вращающегося тела в нашем случае. При этом передний конец тела лишь пассивно следует за поворотом его задних элементов, являясь пассивным центром вращения. Но как мы только что показали сам этот занос вовсе не пассивный, т.к. он и есть то самое механическое движение непрерывно перемещающихся в этом же направлении центробежных взаимодействий.
Классическая векторная геометрия принципиально не способна отразить физические процессы, происходящие при изменении положения вектора скорости тела, т.к. все тела в ней заменены материальной точкой центра масс тела. При этом совершенно естественно, что любые повороты в ней по умолчанию осуществляются относительно центра масс тела и соответственно относительно тупого конца вектора его скорости в сторону положения текущего вектора скорости.
Это и есть одно из объяснений классического направления ускорения равномерного вращательного движения. Однако вектор это всего лишь условное и весьма ограниченное обозначение общепринятых классических представлений о развитии взаимодействий. Но, как показано выше, реальность такова, что её может отражать не только общепринятое в векторной геометрии вращение векторов относительно их тупого конца, но и относительно их стрелки.
Таким образом, направление классического центростремительного ускорения на центр вращения это всего лишь академическая условность, связанная с перечисленными выше тремя причинами. Физически центростремительное ускорение это энергетическая характеристика преобразования движения по направлению, которая является величиной скалярной.
Даже из классической векторной диаграммы (см. Рис. 3.3.8 и 3.3.9) следует, что постоянная величина линейной скорости обеспечивается за счёт одинаковых по абсолютной величине разнонаправленных тангенциальных ускорений. А об отсутствии радиального ускорения во вращательном движении, т.е. об одинаковых по абсолютной величине и разнонаправленных нормальных ускорениях, можно судить хотя бы по неизменному радиусу. Поэтому даже на уровне классической модели вращательного движения совершенно очевидно, что непрерывно происходящий процесс перераспределения энергии во вращательном движении характеризуется величиной скалярной.
Направленность мгновенного ускорения вращательного движения на центр вращения, а также выводы о возможности изменения скорости под действием нормального ускорения без изменения её величины, вытекающие из классической модели вращательного движения – плод фантазии современной физики.
Что касается мгновенного ускорения любого, в том числе и вращательного движения, то оно всегда направлено вдоль вектора линейной скорости вновь образуемого движения, которое образуется под действием внешней силы с учётом инерции предыдущего движения. Причём вполне естественно, что в очень малом интервале времени мгновенное направление ускорения каждого нового движения всегда будет несоизмеримо ближе к направлению уже существующего движения, сформированного в предыдущее мгновение, чем к направлению внешней силы.
Хотя классическая физика вкладывает в понятие скорости и ускорения несколько разные смыслы, но по своей физической сущности их направления неотделимы друг от друга и от направления результирующей силы, т.к. это результат одного и того же нового зарождающегося движения. В этом смысле и скорость и ускорение имеют общую точку отсчёта, это точка приложения силы.
А прежнее движение это всего лишь движение самой точки отсчёта, т.е. инерциальная система координат для нового движения. Причём если рассматривать результирующую силу, то в этой системе отсчёта направление силы, ускорения и новой скорости зарождаются одновременно и в одном направлении. Это направление результирующей силы.
Какой бы малый интервал времени мы не рассматривали, в реальной действительности речь всегда идёт о средней силе, среднем ускорении и средней скорости в этом интервале времени или с точки зрения классической физики условно академически в точке. Это не нарушает принципа их одновременного зарождения в одном общем направлении в единой абсолютной для них инерциальной системе координат, которая представляет собой прежнее инерционное движение тела до воздействия силы. Это означает, что в малом интервале времени их направления очень близки.
Сложение абсолютной величины и направления мгновенных векторов скоростей, в том числе и постоянной скорости с мгновенной скоростью, ещё только-только зарождающейся в перпендикулярном направлении к постоянной скорости, происходит одновременно. При этом синхронно изменяется, как направление, так и абсолютная величина результирующего вектора скорости.
Поэтому хватит рассказывать детям сказки, что якобы есть такое особенное ускорение, которое будучи направленным перпендикулярно вектору линейной скорости, изменяет её исключительно только по направлению.
***
В отношении механизма образования вращательного движения наша точка зрения в некоторой мере пересекается с точкой зрения, представленной в «Элементарном учебнике физики» под редакцией академика Г. С. Ландсберга на странице 227, параграфа 117 «Возникновение силы, действующей на тело, движущееся по окружности» (М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004). Но только в некоторой мере. Мы приводим фотокопию страницы 227 из этой работы.


Ландсберг строго придерживается классической математической модели, в соответствии с которой центробежная сила инерции является фиктивной силой, хотя, казалось бы, пытается дать именно физическое причинно-следственное объяснение механизма образования вращательного движения. Однако без признания реальности сил инерции поэлементной поддержки, а также динамического равновесия центростремительной силы упругости и центробежной силы инерции это сделать практически невозможно, поэтому его объяснение выглядит довольно абсурдным.
Из объяснений Ландсберга следует, что растяжение нити увеличивается только за счёт голого факта удаления грузика от центра вращения. При этом Ландсберг не называет никаких сил, вызывающих это растяжение. Он не упоминает даже центробежную силу, которая по классической же теории неуравновешенного движения является вполне реальной обычной силой если не для грузика, то по крайней мере для нити. Именно фиктивная центробежная сила инерции и растягивает нить на вполне законных основаниях. Об этом сегодня знает каждый школьник. При этом, как это ни странно, растягивается не только связующее тело-нить, но и само вращающееся тело-грузик.
Однако по законам классической физики центробежная сила не имеет права действовать на само вращающееся тело, т.к. для него она является фиктивной силой инерции. Даже если вращающееся тело и связующее тело представляют собой единое физическое тело, например, отлитое в одной форме или выточенное как единое целое из одной заготовки, центробежная сила в классической физике действует только на связующее тело-нить. При этом вращающееся тело-грузик в классической физике к этому якобы никоим образом не причастно и фактически только сопровождает удлиняющееся связующее тела-нить в качестве почётного эскорта! Ё!
При этом классическая физика не объясняет, каким образом реальные силы, которые реально растягивают связующее тело, реально преодолевая его силу упругости, перестают вдруг действовать на вращающееся тело? Как они узнают, где кончается связующее тело и начинается вращающееся тело, если они представляют собой единое физическое тело? Кто даёт им сигнал, в каком месте этого единого тела им пора превращаться в фиктивные силы инерции и сколько времени и в каком его месте они должны оставаться обычными силами?
В отсутствие грузика не было бы и реальных сил, удлиняющих нить, ведь даже классическая физика признаёт, что силы, растягивающие нить, действуют на неё именно со стороны грузика, несмотря на то, что Ландсберг об этом скромно умолчал. А поскольку кроме грузика и нити в любой точке пространства, где проявляются эти силы, никаких других физических тел нет, то с точки зрения классической физики источником и соответственно носителем этих сил является грузик. Однако классическая физика не объясняет, как можно производить и носить в себе силы, несуществующие для самого производителя и носителя этих сил?!
Даже если такие странные и удивительные силы всё-таки существуют независимо от их источника и даже действуют на одну из неотъемлемых частей тела под названием связующее тело, то они должны действовать и на все его остальные части, в том числе и на грузик. Иначе следует считать, что классическая физика преподаёт нам не законы физики, а мистические законы колдовства!
Этот парадокс можно разрешить только с учётом реальных сил инерции в виде механизма поэлементной поддержки (см. гл. 1.2; 3.2). Понятно, что академическая математическая физика весьма условно и абстрактно отображает реальную действительность. С этим никто не спорит. Однако объясняя физическую сущность явлений природы, что и вызвался сделать Ландсберг, следует отделять условно-академическое от реально-фактического, которое состоит в том, что нет ни векторов реальных обычных сил, ни векторов фиктивных сил инерции.
Все силы реальны только в том смысле, что они являются мерой скалярного напряжения, общего для всех взаимодействующих тел. А направление активного движения тел во время взаимодействия и после взаимодействия определяет не сила-напряжение, которое никуда активно не движется, а вектор скорости их ответных тел ещё до взаимодействия.
***
Сходную с Ландсбергом точку зрения на образование вращения представляет С. Э. Хайкин («ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ», издание второе, исправленное и дополненное, издательство «НАУКА» главная редакция физико-математической литературы МОСКВА 1971):






В отличие от Ландсберга Хайкин в ссылке -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) прямо признает, что вначале скорость будет изменяться не только по направлению, но и по величине. Но, как известно, дыма без огня не бывает. Следовательно, Хайкин фактически признает механизм образования вращения, хотя бы на его начальном этапе. Однако если уж при образовании вращения этот механизм все-таки существует, то будучи однажды запущенным, он может быть прекращен только с прекращением вращения.
После установления достаточной напряжённости связующего тела изменяется только геометрический масштаб механизма преобразования движения по направлению и соответственно количественные показатели его параметров. Однако физическая сущность явлений и законов природы не зависит от масштаба их проявления.
Скорость не может изменяться только по направлению, как не могут с установлением вращения изменяться и физические законы, по которым осуществляется взаимодействие тел. А вращательное движение это и есть не что иное, как непрерывное взаимодействие элементов вращающихся тел. По крайней мере, хотя бы Хайкин это понимает, хотя его понимание видимо все же неполное или же он просто недостаточно последователен.
Хайкин предлагает пренебречь колебаниями абсолютной величины скорости в виду их малости, а сами колебательные явления считает побочными. Ссылка -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
): «Но если пружина достаточно жесткая и растяжение ее мало, то этим можно пренебречь и принимать во внимание только изменение направления скорости». Ссылка -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
): «Мы опять пренебрегаем побочными колебательными явлениями, которые могут возникнуть и в этом случае». Однако эти колебательные явления во вращательном движении не могут быть побочными, т.к. это и есть элементы механизма формирования и осуществления вращательного движения.
В классической физике, в том числе и у Хайкина механизм вращательного движения осуществляется фактически по волшебству. С точки зрения классической физики есть некая центростремительная сила и некое центростремительное ускорение, при достижении которых любая траектория автоматически «превращается» в окружность. Вслед за Ландсбергом Хайкин пишет: «…Растяжение пружины прекратится, когда она будет сообщать телу ускорение, необходимое для того, чтобы траектория превратилась в окружность…» (см. фотокопию выше).
Однако никакое центростремительное ускорение никогда не «превратит» траекторию в окружность, т.к. даже вращающееся линейное ускорение никогда не превратит сам прямолинейный вектор линейной скорости в криволинейный вектор. Сколько ни поворачивай прямолинейный вектор скорости к центру вращения, оставаясь прямолинейным, он всегда будет вновь и вновь удаляться от центра.
Как говорится, сколько волка ни корми, он всё равно в лес смотрит. Соответственно прямолинейный вектор никогда не станет криволинейным, т.к. это противоречит самому понятию «вектор», как показатель направления. При этом каждый раз после поворота прямолинейного вектора для дальнейшего продолжения криволинейного движения всё придётся начинать сначала. А это и есть те самые «побочные» колебания, без которых вращательное движение просто не может состояться.
Даже если гипотетически предположить, что после соответствующего растяжения пружины прямолинейный вектор линейной скорости все-таки «превратится» в криволинейный вектор, изменив свою форму и приняв нужную кривизну нужной окружности, то тогда надобность в центростремительном ускорении вообще отпадет. Достаточно один раз изначально изменить форму вектора линейной скорости и тем самым обеспечить автоматическое движение по окружности в отсутствии, каких бы то ни было сил.
В общей кинематике вращательного движения действительно нет никаких сил и ускорений. Однако, во-первых, классическая физика так не считает. А, во-вторых, вектор линейной скорости естественно не превращается в криволинейный вектор с нужным радиусом кривизны, т.к. криволинейных скоростей в физике не существует. Но в таком случае равномерное вращательное движение с прямыми векторами сил и скоростей может быть обеспечено только за счёт автоколебательного процесса, даже если после полного установления движения он переходит на микроуровень.
Иными словами схема, представленная Хайкиным на Рис. 80 для иллюстрации механизма образования центростремительного ускорения, принципиально будет повторяться в каждой последующей точке окружности с единственным дополнением. После каждого поворота вектора линейной скорости в точке (В) к центру вращения пружина будет сокращаться. Следовательно, в реальном механизме преобразования движения по направлению существует ещё зеркальная относительно оси (ОВ) часть схемы, представленной Хайкиным.
При этом в зеркально симметричном отображении классической схемы относительно оси, проходящей через радиус максимального удлинения, основное возражение классической физики против существования центробежного ускорения с математической точки зрения можно с не меньшими основаниями обратить и против существования центростремительного ускорения, т.к. после первого рывка (отражения) в точке (В) груз вполне может двигаться дальше к центру по инерции.
В отличие от Ландсберга, который вообще умолчал о центробежной силе инерции, Хайкин предлагает рассматривать её, как силу упругости растянутого вращающегося тела (см. фотокопию оригинала). Но тогда она неизбежно должна проявляться и внутри самого вращающегося тела, т.е. действовать и на само тело, кроме его последнего элемента, а не только на связующее тело на границе его сопряжения с вращающимся телом. Тем более, что такой границы физически не существует. Это вовсе не узелок, которым грузик привязан к пружине.
Нам остаётся только добавить, что в соответствии с механизмом инерции поэлементной поддержки, возникновение сил упругости внутри вращающегося тела, эквивалентных силам инерции, возможно только за счёт врождённого свойства материи преобразование напряжение-движение (см. гл. 1.2; 3.2). И ещё. Центростремительное ускорение является понятием академическим.
Это не физическое ускорение, в каком бы то ни было направлении. Это обобщенная академическая величина, равная среднему значению абсолютных величин всех мгновенных линейных ускорений, проявляющихся вдоль вектора линейной скорости во всех направлениях в каждом элементарном цикле преобразования движения по направлению.
Законченным элементарным циклом преобразования движения по направлению следует считать физический процесс преобразования движения по направлению, после завершения которого, абсолютная величина вектора линейной скорости остается неизменной.
***
Картина вращательного движения будет неполной, если мы не выясним, как будет вести себя остальные тела в составе вещества плоского круга и далее в составе объемного тела, например, для простоты – цилиндрического в ходе вращательного движения.
Рассмотрим движение двух одинаковых тел, расположенных диаметрально на одинаковых расстояниях от центра вращения в одной плоскости и связанных с центром одинаковыми связующими телами. Это будет модель вращения тел в составе вещества круга, расположенных на окружности одного радиуса. Далее распространим это движение на все тела, лежащие в пределах всех концентрических окружностей плоского круга, а затем и по всему телу цилиндра.
Для простоты опять же предположим, что центр вращения жестко зафиксирован в пространстве. Тогда движение тела расположенного диаметрально телу (В) ничем не будет отличаться от движения самого тела (В). Причем движение обоих диаметрально расположенных тел будет синхронизироваться общим связующим телом.
Эти рассуждения относятся к установившемуся вращательному движению или к начальному этапу вращательного движения, если на каждое тело воздействует одинаковая сила инерции, но в противоположных по отношению друг к другу направлениях. Если силы инерции неодинаковые или первоначальную скорость прямолинейного движения получает только одно из тел, начало вращения будет несколько отличаться от описанной схемы.
В этом случае второе тело получит начальный импульс движения от связующего тела. При этом начальная область деформации второго тела будет развиваться в сторону противоположную от оси связующего тела, чем деформация первого тела.
Но после выравнивания скоростей второго тела со своим связующим телом процесс пойдет по описанной схеме. При этом сила инерции одного из тел поровну распределится между обоими телами, и каждое из них будет иметь только половину первоначальной инерции движения первого тела.
Что касается остальных тел, лежащих на одной окружности в составе плоского круга, то нет никаких оснований полагать, что их поведение при вращательном движении будет отличаться от поведения рассмотренных тел.
То же самое можно сказать и в отношении остальных тел, лежащих на других окружностях круга и объемного тела в целом. Таким образом, механизм движения фрагмента объемного тела можно распространить на все тело в целом. Движение всех фрагментов будет синхронизироваться друг с другом через общее тело.
Из рассмотренного механизма вытекает, что вращательное движение это разновидность колебательного движения, причем колебания всех величин происходят на более высоком уровне деления материи. Но на любом даже самом высоком из известных уровней деления материи элементы вещества имеют, конечно же, вполне определенные, а не бесконечно малые размеры. Поэтому колебания всех величин будут вполне реальными, а не математической абстракцией, каковой является классическое центростремительное ускорение.
Причем на этом уровне все величины, по-видимому, линейные, а изменения их значений и направлений происходят под действием постоянно изменяющихся сил взаимодействующих между собой элементов вещества.
Поскольку вращательное движение является разновидностью колебательного движения, то все параметры вращательного движения, о которых мы говорили, как о постоянных величинах, будут иметь свои постоянные значения условно в смысле постоянства их действующих или средних значений по аналогии с переменными электромагнитными величинами.
Представление вращательного движения в виде колебательного процесса позволяет разрешить перечисленные выше противоречия классической модели вращательного движения. В предложенной модели направления линейной скорости и центростремительного ускорения (ускорения направления) вращательного движения объяснены естественным образом на базе классической физики, и не противоречивы.
Таким образом, равномерное вращательное движение является саморегулирующимся динамическим процессом, в котором средние значения величины линейной скорости (Vл), величины радиуса вращения (R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и величины ускорения направления (ан) автоматически устанавливаются и поддерживаются на постоянном уровне в рамках автоколебательного саморегулирующегося физического процесса преобразования движения по направлению.
В прямолинейном движении сопротивление движению связано только с сопротивлением внешней среды. В отсутствии сил трения и сопротивления внешней среды равномерное прямолинейное движение может продолжаться сколь угодно долго. Тело же, движущееся по окружности, испытывает сопротивление движению даже при отсутствии сопротивления внешней среды.
Однако сопротивление движению тела по окружности в отсутствии сил трения носит реактивный характер подобно реактивному сопротивлению электрического колебательного контура. Поэтому безвозвратных потерь энергии, связанных с преобразованием прямолинейного движения во вращательное движение не происходит.
Кинетическая энергия прямолинейного движения претерпевает преобразование из кинетической энергии в потенциальную энергию и обратно. Тем не менее, даже при отсутствии трения в опорах вращающейся системы или физического отсутствия самих опор вращение должно постепенно замедляться, т.к. при накоплении и разрядке упругой деформации энергия во вращательном движении все-таки расходуется на внутреннее трение.
Потери на внутреннее трение можно сравнить с потерями на активное сопротивление в электрическом колебательном контуре. При этом вращающееся тело, соединенное с центром вращения жестким упругим связующим телом подобно колебательному контуру с высокой добротностью.
А вращение со связующим телом с мягкой упругостью имеет низкую добротность. Вращение с мягкой упругостью без подпитки энергией быстро прекращается, в то время как вращение с жестким связующим телом сохраняется значительно дольше, т.к. потери энергии в высокодобротной системе значительно меньше, чем в низкодобротной системе.
Величина кинетической энергии вращательного движения тела меньше кинетической энергии прямолинейного движения тела до его «захвата» связующим телом, т.е. до начала процесса преобразования прямолинейного движения во вращательное движение. Часть энергии прямолинейного движения переходит в потенциальную энергию остаточной деформации.
Если происходит постепенный разгон тела, движущегося по окружности, то энергия установившегося движения тела по окружности также будет меньше энергии, затраченной на разгон тела, т.к. часть энергии разгона перейдет в потенциальную энергию остаточной деформации. Поэтому линейная скорость установившегося движения тела по окружности (Vл) всегда меньше скорости прямолинейного движения тела (Vп).
Поскольку вращательное движение происходит с постоянной средней линейной скоростью, среднее ускорение в направлении линейной скорости также как и среднее ускорение в радиальном направлении равно нулю. В связи с этим равномерное вращательное движение является внутренним движением замкнутой системы, которая, как и любое физическое тело в отсутствие внешних сил подчиняется первому закону Ньютона.
В пределах одного цикла равномерного вращательного движения тела оно, безусловно, является неравномерным движением. Но если рассматривать вращательное движение как физическое явлением в целом, в котором все средние величины параметров вращения постоянны, то такое вращательное движение можно рассматривать как равномерное движение в отсутствии внешних сил. В связи с этим первый закон Ньютона применительно к движению по окружности можно сформулировать следующим образом:
Тело находится в состоянии покоя, движется равномерно и прямолинейно или равномерно вращается до тех пор, пока его не выведет из этих состояний воздействие со стороны других тел.
Причём в таком определении первого закона Ньютона нет никаких противоречий. Колебательные движения вращательного движения, как в радиальном, так и тангенциальном направлении осуществляются за счёт внутренней энергии вращающейся системы, запасённой в связующем теле. Следовательно, тело равномерно и криволинейно движется по окружности в отсутствие внешних сил или как предлагает считать профессор Гулиа при их полном равновесии, т.е. «по инерции» (под охраной сил инерции или с сохранением энергии инерции), а внутренние автоколебания этому нисколько не мешают.
Единственное отличие криволинейного, а именно кругового движения по инерции от прямолинейного движения по инерции состоит в том, что в равномерном движении по окружности отсутствует состояние покоя. Движение по окружности является абсолютным движением при любом радиусе и линейной скорости вращения, кроме нулевой линейной скорости, потому что при нулевой линейной скорости вращательного движения просто нет. Но классическая формулировка первого закона Ньютона с добавлением фразы «или равномерно вращается», как показано выше, этому нисколько не противоречит.
Профессор Гулиа Н. В. категорически против отождествления первого закона Ньютона с равномерным вращательным движением. И об этом он написал уже не одну книгу. По его мнению, во вращательном движении в отсутствии внешних сил может сохраняться только угловой момент, а мерой инертности во вращательном движении является не масса, а момент инерции (в нашей редакции – приведённое сопротивление).
С изменением же момента инерции, которое, как считает Гулиа, может осуществляться в отсутствие внешних сил, происходит и изменение углового момента, т.е. состояния вращения тела. Однако как будет показано ниже в главе 3.5, изменение момента инерции может осуществляться только за счёт внешних сил.
Гулиа выдвигает ещё одно возражение против отождествления равномерного вращательного движения с первым законом Ньютона, которое мы можем опровергнуть уже в этой главе без нарушения последовательности изложения, т.е. без привлечения содержания последующих глав.
Профессор Гулиа отождествляет первый закон Ньютона, в котором нет ускорения, с законом инерции, который проявляется только с появлением ускорения, т.е. фактически со вторым законом Ньютона (см. гл. 1.1.). Напомним, что Гулиа не одинок, он достаточно полно представляет точку зрения современной классической физики, поэтому на его примере мы возражаем не столько ему, сколько классической физике.
Вот, что говорит в подтверждение своих утверждений сам Гулиа: «Угловую скорость можно измерить, например, с помощью определения упругих деформаций тела, без какой-либо информации о положении тела по отношению к „абсолютной“ системе координат». (Гулиа Н. В. «Физика Парадоксальная механика в вопросах и ответах»). Тем самым Гулиа противопоставляет равномерное вращательное движение равномерному и прямолинейному движению, которое никакими внутренними механическими опытами обнаружить невозможно. Равномерное же вращательное движение, по мнению Гулиа, можно обнаружить внутренними опытами по его деформациям.
Внутренние силы во вращающейся системе в отличие от покоящейся или равномерно и прямолинейно движущейся системы, безусловно, есть. Но с каких это пор внутренние силы и вызываемые ими деформации стали являться свидетельством наличия или отсутствия движения системы в целом? Ё! Внутренние силы, как раз не противоречат первому закону Ньютона! Именно поэтому никаким внутренним механическим опытом невозможно определить, покоится ли данное тело или движется равномерно и прямолинейно.
Все мы знаем, что деформации и внутренние силы во вращающейся системе зависят от скорости вращения. Никакого открытия Гулиа в этом не сделал. Но эти наши знания не являются прямым свидетельством движения. Если скорость вращения постоянная, то никаким внутренним опытом нам даже не удастся определить само существование деформации и силы, т.к. для этого мы должны знать геометрические размеры и величину силы системы при другой скорости её вращения, чтобы было с чем сравнивать. Для этого необходимо перейти в другую абсолютную систему координат, либо не вращающуюся, либо вращающуюся с другой скоростью. Но точно так же мы можем определить, покоится тело или движется равномерно и прямолинейно, спрыгнув с этого тела в другую систему координат, которая вполне может иметь другую скорость равномерного и прямолинейного или неравномерного движения! Однако это уже совсем не внутренние опыты!
Может быть, Гулиа ассоциирует первый закон Ньютона с инерцией в связи с названием инерциальных систем отсчёта, которые в соответствии с первым законом Ньютона действительно движутся равномерно и прямолинейно или покоятся? Но тогда Гулиа просто не понимает физической сущности ни инерции, ни первого закона Ньютона. Название таких систем намекает на закон инерции вовсе не потому, что первый закон Ньютона определяет силы инерции. Равномерное и прямолинейное движение инерциальных систем отсчёта не имеет отношения к закону инерции и поэтому просто не мешает исследуемому в них движению, в котором вместе с внешними силами проявляется и их собственная инерция.
В этом смысле инерциальные системы отсчёта являются локальными абсолютными системами отсчёта. Но в реальной действительности инерциальные системы не только не являются полностью абсолютными системами отсчёта, которые современной наукой пока не открыты, они также не имеют никакого отношения к закону инерции, который давно открыт, но смысл его прямо противоположен первому закону Ньютона. Закон инерции связан не с отсутствием сил, а как раз, наоборот, с внешним вмешательством в любое движение при помощи внешних сил и вызываемого ими ускорения (см. гл. 1.1.), поэтому он гораздо ближе ко второму закону Ньютона.
В переводе с латинского, инерция действительно означает – бездеятельность. Поэтому-то, наверное, инерцию часто и ассоциируют с первым законом Ньютона. Но как это ни странно для классической физики, в формулировке первого закона Ньютона отсутствует даже сам термин инерция. А вот в определении инерции прямо указываются признаки первого закона Ньютона. Но это вовсе не значит, что эти признаки определяют закон инерции, т.к. они не соответствуют значению слова инерция. Судите сами:
Вот формулировка сил инерции (закона инерции) самого Ньютона, которую привёл сам же Гулиа в «Удивительной физике» (см. главу 1.1.): «Врожденная сила материи – есть присущая ей способность сопротивления, по которому всякое отдельно взятое тело удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения».
Видимо вырванное из контекста этого определения упоминание состояния «покоя или равномерного прямолинейного движения», наряду с переводом слова инерцияи даёт основание классической физике в лице профессора Гулиа ассоциировать инерцию с первым законом Ньютона. Но в том-то всё и дело, что не вырванный из контекста, а полный смысл определения закона инерции не соответствует определению первого закона Ньютона. Способность удерживать какое-либо состояние проявляется только тогда, когда появляются попытки его изменить при помощи внешней силы и ускорения. Только в этом случае и проявляются силы инерции в виде способности материи сопротивляться выведению тела из состояния первого закона при помощи внешних сил. Именно в этом смысле, для того чтобы обозначить вывод из первого закона Ньютона в формулировке закона инерции и упоминаются признаки первого закона Ньютона.
Упоминание состояния покоя или равномерного прямолинейного движения в этом определении обозначает границу, после которой вступает в силу закон инерции, только и всего. А в самом первом законе Ньютона говорится как раз об отсутствии каких-либо внешних сил и какого-либо сопротивления внешним силам, т.к. в их отсутствие сопротивляться просто нечему. Следовательно, в первом законе Ньютона эта способность сопротивления, как реакция на действие внешних сил или инерция (в противоположном своему переводу толковании), не проявляется.
Таким образом, инерциальные системы отсчёта оправдывают своё название вовсе не тем, что их равномерное и прямолинейное движение или покой это якобы и есть их собственная инерция, а как раз именно тем, что они не проявляют собственную инерцию, т.е. ускорение. Тем самым инерциальные системы отсчёта своей бездеятельностью и не искажают проявление инерции других тел при изменении состояния их движения или покоя и таким образом позволяют изучать движение других тел в чистом неискажённом виде.
Для людей, связанных с техническими вопросами это не является откровением. Для того чтобы измерить параметры какого-либо процесса техническими средствами, необходимо, чтобы эти средства не имели собственного влияния на эти параметры. Например, для того чтобы измерить силу тока в электрической цепи, амперметр не должен иметь никакого отношения к влиянию на ток цепи, чтобы не искажать «амперы» в изучаемой цепи. Но называется этот прибор, как это ни странно для профессора Гулиа, по названию того процесса, который он не должен искажать и который он должен измерять.
Точно так же инерциальная система отсчёта, подчиняющаяся первому закону Ньютона и именно поэтому не имеющая собственного проявления закона инерции, позволяет измерять его проявление в изучаемом движении в неискажённом виде. Но, как и все технические средства измерения, называется она не по собственным качествам, которые как раз исключают собственную инерцию (сопротивление внешним силам), а по названию того процесса, который она позволяет изучать, т.е. по проявлению закона инерции под действием внешних сил в изучаемых с помощью неинерциальных систем движениях.
Трудность здесь состоит в том, что сам термин инерция, обозначающий бездеятельность очень подходит для первого закона Ньютона и для названия собственных качеств бездеятельности или невмешательства в изучаемое движение инерциальных систем отсчёта. Он также неплохо подходит для обозначения фиктивных сил. Поскольку сила переводится как действие, а инерция как бездействие, то силы инерции в переводе следует понимать, как действие бездействия или сила бессилия. Если отбросить абсурдность такого словосочетания, то можно подумать, что речь идёт о фиктивных силах. Но, как показано в главе (1.1.) это только путаница терминологии.
Несмотря на двойственное и неоднозначное отношение к силам инерции, в классической физике никто из представителей официальной науки, тем не менее, не отрицает, что само явление инерции реально существует и даже имеет самую реальную в материальном мире меру в виде массы, которая определяет ускорение материи. Но в первом законе Ньютона никакого ускорения материи нет. Следовательно, первый закон Ньютона это не инерция, которая в контексте закона инерции Ньютона определяет отнюдь не бездействие, а именно действие. Но инерцию массы, как отношение силы к ускорению, определяет второй закон Ньютона!
Судя по тому, что профессор физики Гулиа перевернул всё с ног на голову, он не понимает ни первого закона Ньютона, ни закона инерции, т.е. второго закона Ньютона, ни самого явления инерции! Ведь нельзя же всерьёз думать, что уважаемый профессор физики умышленно издевается над широкой аудиторией, водя всех за нос. Тем не менее, вместо того, чтобы, как популяризатор науки распутать путаницу терминов, не имеющую отношения непосредственно к физике и здравому смыслу, он только усугубляет её путаницей в физике, что заставляет сомневаться в его компетенции!
В своём неприятии равномерности равномерного вращательного движения он может пойти и дальше. Поэтому мы упредим и его потенциально возможные возражения. Закрыв глаза на то, что опыты перестали быть внутренними, Гулиа может возразить, что, оказавшись в другой системе отсчёта, мы по обнаруженному таким образом относительному движению опять же не сможем сказать, какая именно из этих систем движется. Безусловно, это так, это понятно даже сегодняшним школьникам. Но обнаружив деформацию вращающейся системы со стороны, мы так же не сможем сказать, какие причины её вызвали. Ведь даже в равномерно и прямолинейно движущейся системе могут быть деформации за счёт внутренних сил, не мешающих общему состоянию движения системы.
Чтобы установить истину, необходимо не просто оказаться в другой системе отсчёта. Внешние исследования инерциальной системы отсчёта и вращающейся системы отсчёта необходимо проводить в их динамике. А для того чтобы опыты по такому глупому и надуманному поводу, как отождествление первого закона Ньютона с законом инерции в виду их полной бессмысленности не проводить вообще, лучше не смешивать первый закон Ньютона и закон инерции, а просто разобраться с терминами. Тем более что у самого Ньютона формулировка первого закона и формулировка закона инерции – разные и по смыслу, и по содержанию!
Первый закон Ньютона означает только то, что «на нет и суда нет». Ничто (бездеятельность) не может быть признаком чего-то объективно проявляющегося, как, например, вовсе небездеятельная инерция при выведении движения из любого состояния с любым ускорением. Ничто может только не мешать этому процессу, но ничего ни прибавить к нему, ни отнять от него бездеятельность не может. Говоря математическим языком, ничто – это нуль. И этот нуль Гулиа пытается отождествлять с деятельной инерцией!
Ньютон в отличие от Гулиа, наверное, знал, что закон инерции связан не с равномерным движением или покоем, а с изменениемлюбого текущего состояния движения. Правда, в его формулировке говорится только об изменении состояния равномерного и прямолинейного движения или покоя. Но он так же не оговаривал и с каким именно ускорением это должно произойти. Следовательно, после первого малейшего изменения состояния покоя или равномерного движения и продолжения действия ускорения, сопротивление материи не прекратиться и с ростом ускорения будет расти. Но это и означает, что инерция проявляется, в том числе и на фоне уже ускоренного движения.
Таким образом, начало проявления закона инерции, т.е. второго закона Ньютона действительно связано с изменением равномерного движения или покоя. Это в лучшем случае означает, что первый и второй законы Ньютона имеют общую границу. Но лежат они по разные стороны этой границы! Поскольку в природе всё взаимосвязано, граница есть и между вторым и третьим законом Ньютона. Эту границу определяют неинерциальные системы отсчёта, которые связаны каждая со своим ответным телом взаимодействия.
Как и любой человек Гулиа имеет право на своё личное мнение. Но как профессор физики он не имеет права безответственно говорить глупости. Любой человек и даже профессор физики может ошибаться. Однако если профессор физики постоянно ошибается именно в своей области знаний, то не такой уж он и профессор физики. Поэтому физика для него парадоксальная и удивительная. Но гораздо более парадоксально, что он стал профессором этой физики, которой он до сих пор удивляется, а значит, которую он не понимает.
3.4. Вращение тел в небесной механике
Фундаментальные законы природы, если они верны, должны выполняться в любой точке мирового пространства. Поэтому законы вращательного движения должны выполняться и на Земле и в космосе. Однако в небесной механике необходимо учитывать специфику движения тел в поле тяготения. Космические объекты, как правило, тела протяженные. Их в еще большей степени, чем обычные тела нельзя рассматривать как материальные точки. Заменяя реальные физические тела материальными точками можно выявить лишь наиболее общие закономерности, не раскрыв физической сущности явления.
Рис. 3.4.1
На Рис. 3.4.1 графически пояснен физический механизм движения тела по круговой орбите в небесной механике в нашем видении. На нижнюю и верхнюю часть небесного тела действует сила тяготения (Fтн) и (Fтв) соответственно. Очевидно, что нижняя часть тела испытывает большую силу тяготения, чем верхняя за счет разницы расстояний до центра тяготения. Проекции этих сил (Fн) и (Fв) на направление линейной скорости уменьшают инерционную скорость (Vи), причем нижние точки тела будут замедляться сильнее верхних точек. Это эквивалентно появлению закручивающих сил («момента» сил), который приводит к повороту движения тела в сторону центра тяготения и уменьшению угла (ψ) между вектором линейной скорости и касательной к окружности с текущим радиусом.
В результате, радиальное удаление тела от центра тяготения в какой-то момент прекращается, после чего начинается движение тела в сторону центра вращения. При этом под действием ускорения тяготения линейная скорость тела начнет увеличиваться. На нижней орбите в точке (С) величина линейной скорости восстанавливается до исходного значения в точке (А). При этом движение осуществляется вдоль касательной к нижней орбите в точке (С). Далее весь процесс повторяется.
Таким образом, прослеживается полная аналогия механизма движения тел в поле тяготения с механизмом движения по окружности обычных тел, связанных с центром вращения связующим телом. Однако есть и отличия, обусловленные заменой силы упругости связующего тела в жестко связанном вращении, силой тяготения в небесной механике.
Связующее тело в жестко связанном вращении механически ограничивает радиальное движение вращающегося тела. Поэтому процесс преобразования движения по направлению в жестко связанном вращении осуществляется на микроуровне. В небесной механике механических ограничений нет. Сила тяготения очень слаба по сравнению с силой контактного взаимодействия. К тому же сила тяготения с увеличением расстояния убывает. Поэтому она не может погасить инерцию линейного движения тела в прежнем направлении на микроуровне.
По этим причинам орбитальный пробег тела (АВ) и (ВС), а та же радиальные колебания (ВД) внутри цикла формирования вращательного движения в небесной механике должны обнаруживаться на макроуровне. Установим хотя бы оценочный размер этих величин. Если мы внимательно посмотрим на рисунок, то увидим, что (ВД) это есть не что иное, как отклонение от траектории вращательного движения, т.е. девиация вращательного движения.
3.4.1. Физический смысл девиации в физике
Девиа́ция (от лат, deviatio – отклонение). В физике девиация применяется для определения ускорения точки на траектории. Для этого измеряют отклонение и время отклонения точки от своего места на траектории ускоренного движения в предположении, что в какой-то момент точка перестала ускоряться, двигаясь дальше только с достигнутой на этот момент скоростью.
Поскольку в этом случае отклонение начинается при одинаковых скоростях отклоняющейся точки и её места на траектории ускоренного движения, то ускорение точки на траектории определяется по формуле пути, пройденного с ускорением без начальной скорости (а = 2 * S / t2). Однако это не принципиально. Девиацию можно измерить и в случае полной предположительной остановки точки. Но тогда для определения ускорения необходимо знать ещё и начальную скорость образования девиации (а = 2 * (S – Vо) / t2).
Тем не менее, в криволинейном движении ускорение определяют только по девиации, образующейся при одинаковых начальных скоростях отклоняющихся точек. Только в этом случае можно учесть, как ускоренное движение вдоль траектории, так и искривление самой траектории, которое определяется центростремительным ускорением. Однако мало кто задумывался, что за счёт явления инерции девиация в криволинейном движении проявляется и в естественном виде.
Любая криволинейная траектория, образно говоря, задаётся либо связующим телом, либо направляющей. При этом тело не может мгновенно изменить направление движения. Даже если связующее тело или направляющая, создающие для тела внешнюю силу достаточно жёсткие, они лишь постепенно замедляют движение тела в прежнем направлении и постепенно задают новое направление. От жесткости задатчиков зависит только величина отклонения от задания. Однако благодаря явлению инерции это отклонение принципиально существует, даже если оно проявляется на микроуровне.
Это и есть природная девиация криволинейного движения, которая в отличие от академической девиации и преодолевается в природе естественным образом. Полностью остановленное задающей силой в прежнем направлении тело под действием этой же силы и возвращается на направляющую траекторию, которая, таким образом, является лишь усреднённой траекторией движения.
Задающая сила может быть любой величины и любого направления, образуя произвольную траекторию с любой переменной кривизной. Однако сам механизм изменения направления – это есть не что иное, как механизм отражения. В общей кинематике криволинейного движения механизм отражения в точности воспроизводится только в равномерном вращательном движении, в котором изменяется только масштаб механизма отражения по количеству участвующих в нём элементов, взаимодействующих тел.
Следовательно, физической основой естественной природной девиации является механизм отражения или равномерное вращательное движение.
Академическая девиация также имеет под собой ту же самую физическую основу, что и природная девиация. Однако из академической девиации следует, что ускорение любого криволинейного движения всегда направлено внутрь области со стороны вогнутости траектории, что противоречит природной девиации, которая образуется за счёт двустороннего, реверсивного ускоренного движения.
Если девиация – это поведение, входящее в противоречие с принятыми нормами, то академическая девиация грубо нарушает нормы природной девиации, т.е. природные нормы.
Академическая девиация позволяет учитывать, как ускоренное движение вдоль самой траектории, так и искривление траектории, т.е. нормальное ускорение. Однако она не позволяет дифференцировать их друг от друга. Это означает, что найденное через академическую девиацию ускорение криволинейного движения фактически является обобщённой энергетической характеристикой движения, точно так же, как и ускорение равномерного вращательного движения.
Таким образом, применение понятия девиации к определению полного ускорения точки даже произвольного криволинейного движения принципиально сводит его ускорение к центростремительному ускорению равномерного движения точки по вписанной окружности.
В главе 7.3 будет показано, что все классические теоремы о полном ускорении точки на траектории, а таких теорем не менее четырёх, не имеют физического смысла. В реальной действительности полное ускорение точки, хотя и условно академически, но вполне достоверно определяется центростремительным ускорением вписанной окружности; нашей версией теоремы о сложении ускорений Кориолиса, опирающейся на нашу версию явления Кориолиса; а так же естественной природной девиацией, т.к. всё это принципиально одно и то же и совершенно естественно сводится одно к другому.
При этом все классические методы определения ускорения криволинейного движения, в том числе и академическая девиация не позволяют установить, что центростремительное ускорение – это обобщённое академическое ускорение, которое не имеет определённого направления.
С учётом всех ускорений, образующих обобщенное центростремительное ускорение, оно равно нулю. Но величина энергии, характеризующей преобразование движения по направлению не равна нулю. Именно это косвенно через ускорение и показывает центростремительное ускорение.
3.5. Динамика вращательного движения. Механизм преобразования видов вращательного движения. Расчёт соотношений физических величин
Анализ классической динамики вращательного движения стоит того, чтобы уделить ему внимание, т.к. при этом мы обнаружим множество противоречий и парадоксов, а порой и просто абсурд. Приведем достаточно обширные фотокопии из работы С. Э. Хайкина ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ. Издание второе, исправленное и дополненное, издательство «Наука», главная редакция физико-математической литературы, Москва 1971 г.:
С. Э. Хайкин







Реальное физическое перемещение материальных тел в пространстве всегда осуществляется только по линейной траектории. Угловой траектории в природе не существует. Поэтому физический смысл соотношений вращательного движения определяется физическими величинами, связанными именно с линейным перемещением. Угловое перемещение является абстрактно-математическим понятием, которое связывает изменение углового положения тела относительно неподвижной оси (точки) с эквивалентным ему линейным перемещением, выраженным через радиус углового перемещения, который определяется как перпендикуляр, опущенный из соответствующей точки неподвижной оси на направление силы. Поэтому за единицу углового перемещения в один радиан принимается угол, опирающийся на дугу окружности с длиной равной радиусу вращения.
Таким образом, абстрактно-академическое угловое перемещение тела связано с конкретным линейным перемещением через радиус углового перемещения. Угол, выраженный в радианах, представляет собой по сути дела линейное перемещение для каждого конкретного угла и радиуса поворота. С учетом механизма привязки условно математического углового перемещения ко вполне конкретному линейному перемещению появляется возможность определить основные соотношения динамики вращательного движения в условно-математических единицах углового перемещения. Однако поскольку физический смысл соотношений динамики вращательного движения определяется именно их линейными эквивалентами, все соотношения динамики вращательного движения, выраженные в единицах углового перемещения, физически связаны в конечном итоге с реальными физическими величинами линейного перемещения, и только абстрактно с абстрактно математическим угловым перемещением.
Напомним коротко, каким образом в классической физике из линейных физических величин получаются соотношения вращательного движения, которые в единицах углового перемещения приобретают академический смысл аналогичных линейных соотношений. Прежде всего, рассмотрим соотношения угловых и линейных величин для углового перемещения – скорости и ускорения, которые вытекают из чисто геометрических соображений и не требуют каких-либо особых пояснений.
Угловое перемещение, выраженное в радианах, представляет собой количество радиусов равное соотношению фактического угла поворота и угла, опирающегося на дугу окружности длиной в один радиус, что соответствует линейному перемещению равному общей длине радиусов в рассматриваемом угловом перемещении:
S = r * Δφ [рад]
Угловая скорость соответствует количеству радиан, т.е. линейному приращению окружного пути, соответствующему количеству длин радиусов в единицу времени:
ω = Δφ/t
Поэтому традиционная линейная скорость определяется произведением угловой скорости на радиус вращения:
Vл = ω * r
Угловое ускорение это приращение угловой скорости в единицу времени или соответствующее угловой скорости приращение количества длин радиусов углового перемещения в единицу времени за единицу времени.
ε = ω / t
Соответственно линейное ускорение в единицах углового перемещения равно:
а = V / t = (ω * r) / t
Теперь перейдем к физическому смыслу основных соотношений динамики вращательного движения. Чтобы не усложнять общую принципиальную картину рассмотрим физический смысл основных соотношений динамики углового перемещения, осуществляющегося под действием тангенциальной закручивающей силы, т.к. при угловом перемещении с классической точки зрения работает только тангенциальная составляющая силы. При этом плечо тангенциальной силы всегда равно радиусу переносного вращения.
Работа силы по угловому перемещению равна произведению силы на линейный эквивалент углового перемещения:
А = F * S = F * (r * Δφ)
Выразим силу через массу и ускорение тангенциального линейного движения:
F = m * а = m * (V / t) = m * (ω * r) / t,
тогда работа по угловому перемещению материального тела равна:
F * (r * Δφ) = (m * (ω * r) / t) * (r *Δφ)
или
А = (F * r) * Δφ = (m * (ω * r) / t) * (r)) * Δφ
Сократив обе части полученного выражения на угол поворота (Δφ), классическая физика получает основное уравнение динамики вращательного движения:
F * r = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω / t)
Полученное выражение можно представить в следующем виде:
М = I * ε
где:
М:момент силы или просто момент – академическая величина вращательного движения, которой в линейных взаимодействиях соответствует обычная линейная сила, определяющаяся в соответствии со вторым законом Ньютона. Момент силы определяет работу обычной линейной силы по линейному перемещению тела массой (m), эквивалентному угловому перемещению, выраженному в линейных единицах длины через длину радиуса. Это достаточно противоречивая аналогия.
I = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
:момент инерции – академическая величина вращательного движения, которой в линейных взаимодействиях соответствует обычная инертная масса. Это очень противоречивая аналогия!
ε = ω / t:угловое ускорение – академическая величина вращательного движения, которой в линейных взаимодействиях соответствует обычное линейное ускорение.
Основное уравнение динамики вращательного движения можно представить в виде:
М = I * ε = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω / t) = (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω) / t = L / t
или
М = L / t,
где:
L = m * V * r = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω = I * ω =М * t: момент импульса – академическая величина вращательного движения, которой в линейных взаимодействиях соответствует обычный импульс.
Выражение (М = L / t) носит название уравнения моментов, из которого в классической физике непосредственно вытекает закон сохранения момента импульса, который гласит: в отсутствие внешних моментов (М = 0) момент импульса замкнутой вращающейся системы остается неизменным (L = const).При этом никаких доказательств правомерности закона сохранения углового момента в классической физике нет. Это является одним из главных противоречий классической динамики вращательного движения, о котором мы поговорим ниже. Но вначале обо всём по порядку.
Как видно из приведенного выше классического вывода основного уравнения динамики вращательного движения угловое перемещение во всех соотношениях динамики вращательного движения выражается через длину эквивалентного линейного перемещения, что соответствует исключительно прямолинейному перемещению, т.к. длина линейного перемещения независимо от его кривизны определяется только его абсолютной величиной. Совершенно очевидно, что работа закручивающей силы с учетом реальной кривизны линейного эквивалента углового перемещения не равна работе силы по равному ему по абсолютной величине прямолинейному перемещению.
Как показано выше в главе (3.3) часть кинетической энергии первоначального прямолинейного движения при преобразовании его во вращательное движение переходит в потенциальную энергию связи с центром вращения. Поэтому полная энергия вращающейся системы складывается из кинетической энергии линейного тангенциального движения и потенциальной энергии связи вращающегося тела с центром вращения. В жестко связанном вращении это потенциальная энергия остаточной деформации. При движении в поле центральных сил – это потенциальная энергия поля центральных сил.
Таким образом, вращательное движение оказывает дополнительное сопротивление закручивающей силе в виде затрат энергии (работы) на преобразование движения по направлению. Эта энергия аккумулируется в остаточной деформации связующего тела или переходит в потенциальную энергию поля центральных сил и проявляется в виде центробежной силы. Следовательно, полная закручивающая сила вовсе не равна тангенциальной силе, определяющей приращение исключительно только прямолинейного эквивалента окружного движения, как это следует из классического уравнения динамики вращательного движения.
Причём полная закручивающая сила не обязательно должна быть тангенциальной, как следует из классической динамики вращательного движения, поскольку любая сила, направленная под углом к переносному вращению, оказывает влияние на центробежную силу, входящую в состав полной закручивающей силы. На данном этапе мы для простоты рассмотрим только тангенциальную закручивающую силу, но с учётом её затрат на преобразование движения по направлению.
Затраты полной тангенциальной закручивающей силы (Fп) на преобразование движения по направлению могут быть учтены, например, с помощью полного закручивающего ускорения (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), включающего в свой состав (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– окружное) и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– центростремительное ускорение), т.е. полное ускорение равно: (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Полное уравнение вращательного движения будет приведено в главе 3.5.2. Здесь же мы только отметим, что в нём должна быть учтена энергия связи вращающегося тела с центров вращения (Есв), которая связана с центробежной силой.
Энергия связи – это новая величина в динамике вращательного движения, которая в классической физике фактически игнорируется. Однако это вполне реальная физическая величина, без которой никакой полной динамики вращательного движения, а так же в общем случае произвольного криволинейного движения не может быть в принципе! Именно эта величина характеризует искривление движения, в то время как произведение (I * ε) – это всего лишь прямолинейный эквивалент криволинейного движения, т.е. работа только части полной закручивающей силы на прямолинейном участке с длиной, равной длине радиуса.
Классическая тангенциальная сила весьма условна и отвечает только за прямолинейное движение, т.е. за академически выпрямленное окружное движение, длина траектории которого пропорциональна радиусу. Это только часть полной динамики вращательного движения, в которой радиус вращения не влияет на величину тангенциальной силы и является только математическим коэффициентом пропорциональности, осуществляющим связь геометрии вращательного и прямолинейного движения. Следовательно классическая динамика вращательного движения это вовсе не динамика вращательного движения, а лишь его часть, которая в реальной действительности определяется законами Кеплера, что будет показано ниже.
Для подтверждения энергетических затрат полной закручивающей силы на искривление движения можно предложить следующий эксперимент (см. Рис.3.5.1).
Пусть две вращающиеся системы (1 и 2) с разными радиусами (2 * r) и (4 * r) соответственно и одинаковыми массами (2 * m), установленные на тележках, приводятся во вращение одинаковой силой (F), которая образуется за счет энергии одинаковых линейных импульсов (P). Сила (F) приложена к приводным шкивам одинакового радиуса. Одинаковый линейный импульс силы обеспечивается за счет силы упругости (F) единой нити и одинакового времени действия силы (F). Пусть для чистоты эксперимента все шкивы привода вращающихся систем и тележки невесомые по сравнению с массой (m).
Рис. 3.5.1
Идея этого эксперимента возникла после ознакомления с работой В. А. Кучина, М. В. Турышева и В. В. Шелихова ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА (см. http://ivanik3.narod.ru/ObschPhiz/Inerciod/Turyshev/NewExper/ExpProvImpRuss.doc). Однако схема нашего эксперимента несколько отличается от схемы эксперимента Турышева. В эксперименте Турышева на тележках с колесами были установлены вращающиеся системы в виде цилиндров с одинаковыми радиусами и массами, но с разным распределением массы по их объему. Тележки приводились в движение таким же приводом, который изображён и на (Рис. 3.5.1).
В нашей схеме объёмное распределение одинаковых масс цилиндров сымитировано телами с одинаковым распределением массы по их объёму, но вращающимися на разных радиусах. Полый цилиндр с распределением массы по его поверхностному слою эквивалентен вращающейся системе с радиусом большим, чем сплошной цилиндр с такой же массой, равномерно распределенной по его объему. Поэтому он эквивалентен вращающейся системе с большим радиусом, чем сплошной цилиндр. Пусть разница распределения масс по объёму цилиндров такова, что полый цилиндр эквивалентен вращающейся системе (1) с радиусом, равным, к примеру, четырём радиусам (4 * r) одинаковых приводных шкивов обеих систем, а сплошной цилиндр эквивалентен системе (2) с радиусом равным двум радиусам (2 * r) приводных шкивов.
Для подтверждения энергетических затрат полной закручивающей силы на искривление движения в нашей схеме достаточно было сделать радиус приводных шкивов равным радиусу вращения масс каждой системы. При этом диаметрально расположенные компактно сосредоточенные массы (m) вместо цилиндров нужны лишь для большей наглядности компактно производимых затрат на вращение компактных масс. Однако для того, чтобы так же наглядно продемонстрировать отсутствие физического смысла момента инерции, который фактически не определяет никаких законов реальной динамики механического движения, мы сохранили для приводных шкивов одинаковый радиус, равный (r). Для чего это нужно конкретно мы покажем чуть ниже. А пока начнём с энергетических затрат.
С учётом соотношения радиусов приводных шкивов и радиусов вращающихся масс, на диаметрально расположенные массы системы (1) по правилу рычага будет передаваться закручивающая сила равная (0,25F), а на массы системы (2) – сила равная (0,5F). При этом если тележки затормозить, то массы системы (2) должны получить вдвое большее линейное ускорение вдоль окружности, чем точно такие же массы системы (1). Но по тому же самому правилу рычага угловая скорость обеих систем должна быть одинаковой (выигрываем в силе, но проигрываем в расстоянии и наоборот). Однако в реальной действительности равенство угловых скоростей, на наш взгляд, соблюдаться не должно, т.к. в классической физике затраты на преобразование движения по направлению не учтены ни в правиле рычага, ни в классической динамике вращательного движения. С учетом же затрат на преобразование движения по направлению угловая скорость системы (2) должна быть заметно больше, чем угловая скорость системы (1).
Мы полагаем, что не только наш видоизменённый эксперимент, но и оригинальный эксперимент Турышева должен подтвердить, что сплошной цилиндр вращается быстрее полого. Тем самым должно подтвердиться так же и наше предположение о влиянии совершенно очевидных трудностей по преобразованию движения по направлению в зависимости от радиуса искривления, на классическую прямолинейную динамику вращательного движения.
Теперь вернёмся к нашей видоизменённой схеме эксперимента, которая призвана показать ещё и несостоятельность классического понятия момента инерции.
Оригинальный эксперимент Турышева показал, что тележка с полым цилиндром, эквивалентная системе (1), до полного приземления падающего тела привода на пол продвинулась по столу намного дальше, чем тележка со сплошным цилиндром, эквивалентная системе (2). Из нашей схемы, являющейся более наглядным, но полным физическим аналогом эксперимента Турышева, следует достаточно простое и естественное объяснение этому факту.
По правилу рычага на закручивание системы (1) направлена одна четверть силы натяжения нити (0,25F), а на поступательное движение системы соответственно три четверти силы нити (0,75F). В системе (2) и на то, и на другое направлена одинаковая часть силы натяжения нити, равная (0,5F), что больше, чем на вращение в первой системе, но меньше чем на её поступательное движение. Следовательно, система (1) должна больше продвинуться поступательно, но меньше вращаться, а система (2) наоборот.
Как мы отмечали выше, при заторможенных тележках этот факт подтверждает зависимость затрат на искривление движения от радиуса вращательного движения. Но если сопротивление поступательному движению систем одинаковое, то этот эффект должен наблюдаться так же и во время движения тележек. Всё это легко проверить в предложенном эксперименте. Но сейчас нас больше интересует момент инерции.
В нашей схеме меньшая сила системы (1) при неизменной естественной (природной) инерционности масс в каждой системе, естественно передаёт массам первой системы меньшее закручивающее действие, чем большая сила массам системы (2). Это эквивалентно большей вращательной инерции масс в системе (1), во всяком случае, чисто внешне.
С классической же точки зрения это и есть проявление полноценной физической величины классической динамики вращательного движения – момента инерции. Классическая физика даже проводит прямую параллель момента инерции с инертной массой динамики Ньютона. Однако классический момент инерции, даже внешне не соответствует ни реальной действительности, ни правилу рычага.
Классический момент инерции пропорционален квадрату радиуса. Поэтому такое эквивалентное инерционное сопротивление системы (1) должно быть даже не вдвое, как в нашей схеме, а вчетверо больше чем в системе (2). Однако, динамика прямолинейного движения, каковой в отсутствие затрат на искривление движения фактически и является классическая динамика вращательного движения, предполагает приложение силы непосредственно к центру масс тел, иначе линейного движения с его характерными затратами просто не получится.
Об этом же свидетельствует и понятие момента силы. Плечо момента силы равно радиусу вращающегося тела. Это свидетельствует о том, что сила действует на уровне тела. Во всяком случае, в классической физике ни о каких других точках приложения силы к вращающейся системе не сообщается. Из этого следует, что в эксперименте, удовлетворяющем требованиям классической динамики вращательного движения, т.е. достоверно воплощающем классическую теорию на практике, приводные шкивы должны иметь радиусы соответствующие радиусам вращающихся масс каждой системы. Однако результат эксперимента при этом будет прямо противоположным.
Под действием одинаковых сил упругости одной и той же нити, приложенных непосредственно на радиусах тел каждой системы, их массы получат одинаковые (сопоставимые) линейные ускорения. При этом угловая скорость системы (2) будет почти вдвое больше угловой скорости системы (1). Мы говорим «почти», т.к. существуют ещё и затраты на искривление движения, которые будут больше в системе (2). Следовательно, это несколько снизит её угловую скорость по сравнению с рачётной.
Таким образом, с точки зрения классической динамики вращательного движения сила привода в системе (2) будет в большей степени вложена в поступательное движение, а в системе (1) – во вращательное. Однако это в корне противоречит результату эксперимента Турышева, а так же смыслу классической динамики вращательного движения и в частости понятию момента инерции.
С другой стороны это неопровержимо свидетельствует о том, что физически инерция вращательного движения, так же как и в прямолинейном движении, определяется только инертной массой вращающегося тела, в то время как момент инерции не имеет физического смысла, даже в качестве эквивалентного академического инерционного сопротивления вращению.
Первая степень радиуса в классическом выражении для момента инерции появляется в результате перевода углового ускорения (скорости) в линейные единицы (а = ε * r). При этом пропорционально радиусу изменяется интенсивность линейного движения по сравнению с угловым движением. Однако истинное инертное сопротивление неизменной массы при этом естественно не изменяется. А вторая степень радиуса в моменте инерции связана с определением работы силы на участке окружности равном радиусу (F = m * а = m * ε * r * r = F * r).
Затем результат этих двух вполне законных физических величин волевым решением, не имеющим под собой никаких физических оснований, уже абсолютно незаконно объявляется моментом силы в виде произведения силы на радиус (F * r), фактически являющегося работой. Но в природе нет, и не может быть двух истин, как не может быть в физике и двух названий у одной и той же физической величины.Поэтому, как минимум одна из этих величин не имеет физического смысла.И эсперимент Турышева неопровержимо показывает, что это именно момент силы.
Таким образом, никакой специфической инертности вращательного движения в виде момента инерции в природе не существует!
Все закручивающие силы во вращательном движении определяются линейным поступательным ускорением обычных инертных масс вращающихся тел. И как и во всяком линейном поступательном движении поступательное ускорение определяют силы, приложенные к центру масс тел. А искривляет поступательное движение силы связи с центром вращения.Отсюда следует, что классический момент силы без учёта энергии связи (Есв) ничего собственно не закручивает! Более того, он, как и момент инерции не имеет физического смысла.
Все силовые вариации вращения, связанные с разным расстоянием от вращающегося тела до центра вращения, даже без учёта затрат на преобразование движения по направлению объясняются не гипотетической инерцией вращения и не гипотетическими моментами сил, а правилом рычага, т.е. распределением сил упругости в зависимости от упоров и точек приложения сил. Поэтому специфические физические величины классической динамики вращательного движения такие как, момент силы, момент инерции не имеют физического смысла.
Осталось показать физическую несостоятельность момента импульса и закона сохранения углового момента. Однако прежде чем перейти далее к физическому смыслу закона сохранения углового момента, который в классической физике ассоциируется с сохранением количества вращательного движения, следует сделать небольшое отступление, поясняющее само понятие – количества движения.
3.5.1. Мера движения
Спор о том, каким из понятий импульсом или энергией определять количество движения длится между физиками с середины 19-го столетия. Однако, как считается, решил его философ Фридрих Энгельс, который в работе «Диалектика природы» в разделе «Мера движения – работа» показал, что обе меры движения справедливы: «…Таким образом, mv оказывается здесь мерой просто перенесенного, т.е. продолжающегося движения, а mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 оказывается мерой исчезнувшего механического движения» [с. 73].
Однако по нашему мнению, это не решение вопроса. Продолжающееся движение, конечно, имеет импульс (m * v), а исчезнувшее движение, безусловно, исчезло не без помощи работы, равной (Е = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2). Однако процесс остановки движения и само остановленное движение это вовсе не одно и то же:
Во-первых, третье свойство материи преобразование напряжение-движение (см. гл. 1.2.1, гл. 11), которое и характеризуется энергией, обеспечивает взаимоисключающее преобразование (превращение) напряжение-движение. Поэтому в конце этого процесса всегда образуется что-либо одно, либо только движение, либо только напряжение. После полной остановки движения остаётся только напряжение, которое измеряется силой, но никак не энергией. А сила, наряду с энергией, в классической физике является мерой взаимодействия или мерой интенсивности взаимодействия, но опять же не движения.
Кроме того, двух разных физических величин с одним и тем же физическим смыслом, но разным названием и разными формулами не может быть в принципе, т.к. именно физический смысл физической величины определяет её формулу и её название. Однако последнее вовсе не обязательно. Поэтому, раз уж речь идёт именно о физическом явлении – движении материи, то и остановленное, и продолжающееся движение должно измеряться в одних и тех же физических единицах. Остановленное движение не может отличаться от самого себя до остановки. Иначе следует считать, что остановлено совсем не то, что было до остановки, что опять же подразумевает разные физические величины и разные физические явления, у которых не может быть одинаковой меры.
Во-вторых, остановленное движение это всего лишь история бывшего движения. Восстановить эту историю можно только по факту его бывшего существования, т.е. по факту когда-то продолжавшегося движения. По логике, предложенной самим же Энгельсом, это должен быть именно бывший импульс. При этом энергия одинаково оценивает только сам процесс, как остановки движения, так и его образования. Однако процесс остановки или образования движения – это вовсе само движение. В формуле энергии, конечно же, присутствует скорость, но она присутствует в ней в более сложном сочетании с массой, чем в самом движении массы, т.е. в импульсе. Следовательно, энергия это, как минимум, мера не просто движения массы, а некого действия с этим движением.
Таким образом, одна и, та же физическая величина – движение, определяется по Энгельсу фактически двумя разными физическими величинами – импульсом и энергией, что является явным абсурдом и фактически полностью разрушает решение вопроса о мере количества движения, предложенное Энгельсом.
И, наконец, в-третьих, если энергии нет у продолжающего движения, то её нет и у остановленного движения, хотя бы, потому что состояние движения и покоя по существующему определению классической же физики абсолютно равнозначны. Но равнозначны они именно в отсутствие процесса преобразования напряжение-движение, т.е. в отсутствие взаимодействия, мерой которого и является энергия. Отсюда следует, что энергия не может быть мерой никакого движения – ни продолжающегося, ни остановленного.
Если энергия по Энгельсу есть у остановленного движения без импульса, то она, тем более должна быть и у продолжающегося движения с импульсом, а если у продолжающегося движения с импульсом нет энергии, то её нет и у остановленного движения, которое ничем принципиально не отличается от остановленного движения без импульса и без энергии.
Таким образом, Энгельс так и не разрешил проблему физической сущности количества движения, которая не зависит от того, когда и в какое время оно совершалось, совершается или будет совершаться, что опять возвращает нас к истоку спора.
Разрешение этого вопроса следует начать с уточнения самого понятия импульса и энергии. Сразу оговоримся, что этот вопрос тесно переплетается с академическими условностями нашего субъективного описания природы, которой абсолютно всё равно, что мы о ней думаем. Поэтому в плане осознания нашего же знания давайте, прежде всего, максимально объективно разберёмся с собственными академическими условностями. По определению движение – это свойство материи изменять своё положение в пространстве относительно других тел. Движение может осуществляться, как пассивно с постоянной скоростью, так и активно с переменной скоростью, т.е. с ускорением.
Следовательно, есть две характеристики так или иначе причастные к движению – сила и элемент силы ускорение, а также скорость. Однако, как известно ускорение характеризует не само движение, а его изменение, которого ещё нет в настоящем времени, т.к. все изменения принципиально наступают только в будущем. Изменение движения – это, конечно же, тоже движение, но это движение движения, у которого есть своё количество и своя оценка этого количества – энергия, о чём мы поговорим ниже. В текущем же мгновении оценивается только то, что есть на текущий момент времени, т.е. текущая скорость массы.
А поскольку в вопросе о количестве самой движущейся материи в физике вопросов не возникает, томерой количества движения материи, безусловно, является только сочетание количества материи-массы и скорости.
Теперь определим, как эти две физические величины должны быть связаны между собой в составе меры количества движения материи. Очевидно, что если скорость и масса не изменяются, то не должно изменяться и количество движения материи, т.к. постоянная скорость постоянной массы свидетельствует об отсутствии причин этого изменения. Поэтому если взаимодействия отсутствуют, то мерой количества движения тела чисто формально может быть любое сочетание его массы и скорости через любые математические действия. Это может быть сумма, разность произведение, частное от их деления или просто запись этих параметров через запятую, а так же табличным или любым другим способом.
При наличии взаимодействия движущейся массы с другими массами количество движения каждой массы в отдельности может изменяться. Однако в отсутствие третьих тел система из взаимодействующих тел является замкнутой, следовательно, количество движения всей системы, как и отдельной массы, в отсутствие взаимодействий с третьими телами в соответствии с законом сохранения импульса остаётся неизменным. Но при изменении количества движения отдельных масс внутри системы сохранение общего количества движения системы возможно только в том случае, если соотношение взаимодействующих масс этой системы будет обратно пропорционально соотношению их скоростей, полученных при взаимодействии. Отсюда следует, что:
Мерой количества движения материальных тел является ПРОИЗВЕДЕНИЕ её массы на скорость, т.е. импульс. Что и требовалось показать.
При этом не имеет никакого значения, какое движение оценивается – прошлое, будущее или настоящее, т.к. вопрос оценки его количества – это вовсе не вопрос его истории, как фактически предлагает считать Энгельс. Количество и история это два совершенно разных понятия. Если движение массы когда-то было или оно только предполагается, то мы вправе иметь возможность однозначно оценить его прошлое, настоящее и будущее в настоящем, т.к. любая история пишется в настоящем. Но для этого мы должны знать, как её писать, т.е. мы должны знать не только, что такое количество движения, но как оно образуется и что является мерой его образования.
Импульс может быть передан от одного тела другому телу только при их взаимодействии через силу взаимодействия. Следовательно, сила, а, значит, и энергия взаимодействия характеризует не количество продолжающегося или остановленного движения, а сам процесс производства или преобразования движения. Конечно, в процессе производства движения всегда существует и его количество. Однако фиксируя текущую скорость движения, мы, хотя бы на время её измерения абстрагируемся от его производства. При этом остаётся только достигнутое на текущий момент времени количество движения.
В серии своих опытов Турышев с коллегами твёрдо установил, что действие тел друг на друга пропорционально их кинетической энергии. Но это как раз и означает, что энергия является именно мерой действия. Однако сам Турышев с коллегами сделал из своих опытов прямо противоположный вывод. Он заявил, что истинной мерой движения (покоя), т.е. фактически бездействия, является энергия, хотя сам же только что опытным путём установил её как меру действия! Ё?
Как это ни парадоксально, количество движения не содержит внутри себя никакой энергии, т.к. продолжающееся движение – это результат предыдущего уже закончившегося действия. Но если движение не преобразуется, то нет и энергии. Зато есть импульс, который характеризует движение в чистом виде без каких-либо действий над ним. Поэтому энергия не может быть мерой движения, а импульс соответственно не может быть мерой преобразования движения, т.е. мерой взаимодействия.
Может быть, именно поэтому Энгельс характеризует «продолжающееся движение», т.е. движение без действия, только импульсом. А «исчезнувшее движение», т.е. движение, которое закончилось действием по созданию нового движения – только энергией. Однако даже в этом случае определение Энгельса внутренне противоречиво.
Импульс действительно есть только у «продолжающегося движения». Но поскольку взаимодействие тел, в котором создаётся их новое движение, для каждого из взаимодействующих тел начинается и заканчивается одновременно, то после окончания взаимодействия энергии нет ни у исчезнувшего старого движения этого взаимодействия, ни у нового продолжающегося движения, образовавшегогся в результате этого взаимодействия!
Постфактум энергию, конечно же, можно вычислить, как по тому, так и по другому движению. Но точно так же постфактум можно определить и импульс исчезнувшего движения, в то время как Энгельс в одностороннем порядке отнёс импульс только к продолжающемуся движению, а энергию только к остановленному движению.
Таким образом, никакого разграничения понятия импульса и энергии в определении Энгельса фактически нет, а значит, нет и объединяющего их понятия, как двух мер одного и того же количества движения.
Мы собственно не сделали никакого открытия. Безусловно, и философ Энгельс и тем более профессиональные физики прекрасно понимают физическую сущность импульса и энергии и, следовательно, всё то, что было только что сказано. Поэтому сущность спора о мере движения лежит, скорее всего, даже не области физики движения, которую по большому счёту многие понимают одинаково, а в умении чётко излагать свои мысли.
Хотя с другой стороны чёткость определений появляется только после чёткого понимания вопроса. Ни того, ни другого Энгельс собственно и не показал. Во всяком случае, в его определении отсутствует даже упоминание о роли взаимодействия в движении, которое разделяет исчезающее и зарождающееся движение, и об энергии, как меры взаимодействия!
И ещё удивляет такой момент. Многие современные учёные сетуют на засилье математики в физике. Они считают, что есть математико-физики и есть физико-математики. И уж они-то точно физико-математики. Один из них, к.т. н. Юрий Сергеевич Юдин, автор статьи «Две меры механической формы движения материи», размещённой на научно-техническом портале: WWW.NTPO.COM (ser.t-k.ru.).
В отличие от нас он выбрал за меру количества движения энергию. Это его мнение и он имеет на это право, Но дело даже не в этом. Раз уж ты заявил, что ты физико-математик, а не наоборот, то ты должен соответствовать этому и дать качественную физическую оценку своего выбора независимо от его математического выражения.
Считая себя именно физико-математиком и ругая математико-физиков, Юдин, тем не менее, ни разу не привёл в своей работе своего видения физического смысла количества движения. Наоборот, все его доводы основаны на анализе удобства решения первой и второй задач динамики – определения закона движения по силам и начальным условиям и определения сил по заданному закону движения. На основании голого анализа формул он выбрал более удобную для этих задач, по его мнению, энергию.
Но её физического смысла, как меры движения, он даже не попытался привести, как собственно и физического смысла всех используемых им формул. При этом из своей абсолютно бесполезной для физического смысла работы автор делает глобальный для науки и для подготовки научных кадров вывод. Мы обязательно приведём этот вывод, как образец «понимания» современных учёных приоритета физики над математикой. Вот он дословно:
«Таким образом, если констатировать, что нам может дать это произведение массы на скорость, т.е. mv, если мы кроме математической интерпретации 1 – го закона Ньютона для движения центра масс замкнутой системы будем вкладывать в него еще какой-то смысл, как еще одной меры механического движения, то мы вынуждены констатировать, что ничего кроме головной боли. Так зачем же изобретать еще одну меру механической формы движения материи? Неужели только для того, чтобы студенты поупражнялись в математике на простейших учебных задачах?
Из всего выше сказанного, вытекает практический вывод о том, что присутствие в учебниках по «Теоретической механике» двух мер механической формы движения материи не только не оправдано, но и вредно. Исключение разделов связанных с mv, как еще с одной мерой движения, приведёт к тому, что не только упростится изложение материала, но и значительно повысится качество знаний студентов».
Никто собственно и не спорит, что энергия – всему голова. Через энергетические процессы всегда можно определить и другие параметры движения ускорение и скорость. Но это не значит, что у головы нет рук, ног и других органов, которые, конечно же, подчиняются голове, но они имеют и свои индивидуальные качества, мерой которых голова вовсе не является! Ну, давайте вообще ни чему не будем учить студентов и бросим учёбу сами. Ведь есть бог – всему голова. Как он скажет, так и будет. При этом качество наших знаний, очевидно, «повысится» до небывалых высот и не будет больше ни каких споров и головной боли! Ё!
Конечно, в природе всё взаимосвязано. Энергия зависит от распределения импульса точно так же, как и распределение импульса зависит от распределения энергии. Но эти физические величины определяют разные свойства материи: свойство движения, которое характеризуется импульсом и свойство взаимодействия, которое характеризуется энергией. И ни одна из этих физических величин не может заменить другую, как не может свойство материи, например, занимать определённый объём пространства заменить инерционные свойства материи, как это утверждают сторонники системы измерения LT (см. главу 2).
Экспериментаторы во главе с Турышевым по сути дела предлагают оценивать движение не скоростью, которая непосредственно характеризует движение массы по определению, а энергией, являющейся характеристикой взаимодействия и передающейся силой. Если учесть, что сила в свою очередь характеризуется ускорением массы, то такая подмена понятий приводит к оценке движения не по скорости, а по ускорению и, следовательно, к ликвидации понятия равномерного и прямолинейного движения, как такового, в котором нет ускорения. Остаётся только энергия, производящая движение, которое будет оцениваться самой же энергией! Почти как по Юдину.
По нашему мнению, какой-либо практической пользы это не принесет и лишь обеднит существующие инструменты описания реальной действительности во всем ее многообразии. В частности возникнут трудности с формулировкой первого закона Ньютона, который связан не с ускорением, а с его отсутствием, т.е. с равномерным и прямолинейным движением. Конечно, в отсутствие абсолютной системы координат любое инерционное движение является относительным. Для движущихся параллельно с одинаковой постоянной скоростью тел его просто не существует. Но для тех тел, для которых перемещение, хотя бы относительное существует, инерционное движение игнорировать невозможно, мы уже не говорим об ускоренном движении!
Импульс элементарной неделимой массы, хотя и условно – в других физических единицах, однозначно соответствует и её энергии, т.к. элементарные массы, имеющие одинаковый импульс и одинаковые массы не могут иметь разные энергии в одном и том же типе взаимодействия. А вот материальные тела, состоящие из разного количества элементарных масс, при одинаковом импульсе могут иметь разные энергии и наоборот. Это одно из подтверждений взаимосвязи всех явлений природы, которые лишь характеризуют ее с разных сторон.
Поэтому, для того чтобы иметь представление о явлениях природы во всем их многообразии нельзя подменять или смешивать их разные проявления при разных обстоятельствах. Процесс образования движения и само достигнутое (накопленное) движение или его количество в будущем это и есть те разные обстоятельства проявления свойств материи, которые нельзя подменять одно другим.
Таким образом, вряд ли оправдано изменять физический смысл понятий импульс и энергия, заложенный в них классической физикой. Это как мы уже говорили, приведёт к обеднению фундаментального понятия движения, которое связано не только с ускорением, но и непосредственно с относительным перемещением материальных тел с постоянной скоростью.
Кроме того, если за меру количества движения принять энергию, то мерой чего в таком случае будет являться импульс? Это понятие тогда так же теряется или превращается в абстрактную академическую величину, а ведь оно, как и инерционное движение расширяет наши представления о природе. Более того это одно из фундаментальных понятий современной физики. Поэтому изменение физического смысла энергии только добавит физике новые проблемы.
Эксперимент Турышева показал, что при наличии энергии одинакового линейного импульса падающего тела привода одинаковые по массе тележки, приводимые в движение этим импульсом через вращающиеся цилиндры одинакового радиуса и одинаковой массы, но с разным распределением массы по их объему получают разные линейные импульсы и соответственно разные энергии. Из этого экспериментаторы сделали вывод, что количество движения определяется не импульсом, а энергией движения. Однако этот вывод не столь однозначен, как может показаться на первый взгляд.
Из эксперимента Турышева можно сделать другой абсолютно бесспорный вывод, не подвергающий сомнению многообразие явлений природы, а только дополняющий его. А именно: полный импульс системы может складываться из импульсов её линейного и вращательного движения. А вращательное движение определяется не только окружным линейным импульсом, но и энергией связи (Есв). Эти обстоятельства и позволяет провести предложенный выше эксперимент по проверке и возможному уточнению классического уравнения динамики вращательного движения.
***
Теперь вернёмся к физическому смыслу закона сохранения момента импульса. В классической физике это явление объясняется очень уж однобоко и противоречиво. Количественно, т.е. формально математически сохранение углового момента связано с сохранением академического произведения массы, линейной скорости и радиуса, которое при изменении радиуса сохраняется в неизменном виде за счёт того, что при постоянной массе линейная скорость изменяется обратно пропорционально радиусу. Однако в классической физике эта формальная математика не привязана к реальной действительности, т.е. физического объяснения этого явления в классической физике фактически нет, как нет и физического вывода закона сохранения углового момента!
Физический смысл сохранения количества вращательного движения в классической физике обозначен довольно туманно. С. Э. Хайкин на стр. 309 упомянутой выше работы поясняет, что изменение кинетической энергии шарика связано с изменением линейной скоростидвижения шарика по спирали, которая в свою очередь изменяется за счёт работы радиальной силы. Хайкин пишет, что причиной изменения линейной скорости является сила упругости нити. При изменении радиуса шарик движется по некоторой спирали, и поэтому направление нити не перпендикулярно к вектору скорости шарика. В результате появляется тангенциальная составляющая ускорения, изменяющая линейную скорость шарика (см. фотокопию ниже).


Остаётся добавить, что сила упругости нити естественно возникает не сама по себе. Она появляется в результате взаимодействия внешней радиальной силы и силы инерции линейного движения шарика. Причём сила упругости нити в переносном движении с изменяющимся радиусом активно регулируется именно за счёт внешнего воздействия радиальной силы. Поэтому если уж и говорить о первопричине изменения линейной скорости шарика, то следует иметь в виду именно внешнюю радиальную силу. Однако даже это объяснение, которое в общем смысле не вызывает никаких возражений, касается только линейной скорости движения шарика по спирали.
В узком же смысле оно нисколько не проясняет причину изменения линейной скорости переносного вращения, т.к. радиальная сила не имеет проекции на вектор переносной линейной скорости. Можно было бы предположить, что линейная скорость переносного вращения изменяется как проекция изменения по абсолютной величине самой линейной скорости спирали, но и здесь в классической физике не обходится без противоречий.
Проекция линейной скорости спирали, непрерывно изменяющейся не только по направлению, но и по абсолютной величине, на направление линейной скорости переносного вращения также должна изменяться по абсолютной величине. Но это как раз и означает, что в тангенциальном направлении переносного вращения осуществляется реальное ускоренное движение, что возможно только под действием тангенциальной силы. Однако:
Во-первых, как мы уже отметили, проекции проекций в классической физике запрещены векторной геометрией, т.е. проекция радиальной силы упругости нити на касательную к спирали не может иметь ещё и проекцию на перпендикулярное к себе направление даже посредством первой проекции.
А, во-вторых, это противоречит закону сохранения углового момента, который с классической точки зрения выполняется только в отсутствие тангенциальных сил, проявляющихся вдоль касательной к преносному вращению! Это означает, что-либо линейная скорость переносного вращения изменяется в классической динамике вращательного движения под воздействием не «своей» для тангенциального направления радиальной силы, либо вообще изменяется в отсутствие каких-либо сил.
Классическая физика выбрала второе, т.к. это хорошо согласуется с законом сохранения углового момента и с классической моделью вращательного движения, в соответствии с которой линейная скорость не может изменяться по величине под действием нормального ускорения. Однако у абсурда нет принципиальных различий! Поэтому по степени абсурдности классическая модель вращательного движения ничем не отличается от закона сохранения углового момента. В результате этого абсурда возникает замкнутый круг противоречий.
Из динамики Ньютона хорошо известно, что причиной изменения линейной скорости движения по абсолютной величине может быть только сила, действующая вдоль вектора новой скорости и его ускорения. Однако в классической физике проекция радиальной силы на вектор линейной скорости переносного вращения, запрещена векторной геометрией. Причём этот запрет подтверждается не менее противоречивым законом сохранения углового момента.
Хайкин пытается разрешить эти противоречия формально математическим путём, объясняя изменение линейной скорости в отсутствие тангенциальных сил изменением момента инерции, которое в свою очередь происходит за счёт работы, совершаемой радиальной силой. В приведенном выше фрагменте он пишет:
«Изменение кинетической энергии шарика связано с изменением линейной скорости V (т.к. в конечном итоге кинетическая энергия есть mV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) …Во всех случаях, когда внешние силыизменяют момент инерции вращающейся системы, они совершают работу и изменяют кинетическую энергию системы».
Таким образом, Хайкин фактически утверждает, что радиальная сила, которая не может иметь проекцию на линейную скорость переносного вращения, тем не менее, влияет на неё через момент инерции, изменяя радиус!
Никаких тангенциальных сил при этом якобы и не требуется, т.к. момент инерции изменяют внешние радиальные силы! Однако это не меньший абсурд, чем изменение переносной скорости за счёт силы, изменяющей линейную скорость спирали, не имеющей проекции на перпендикулярное к себе направление, вдоль которого расположен вектор переносной скорости:
Во-первых, академическая величина момент инерции не имеет никакого отношения к истинным инертным свойствам вращающегося тела. Как мы отмечали выше, вся «динамика вращательного движения» фактически определяется динамикой прямолинейного движения, в котором линейное расстояние выражено через длину радиуса. Именно этим и определяется первая степень радиуса в выражении для момента инерции. Вторая степень радиуса связана с определением работы (силы) во вращательном движении на участке окружности равном радиусу. Однако в динамике Ньютона работа никогда не определяла инерционного сопротивления.
Таким образом, ни первое, ни второе не имеет никакого отношения к истинным инертным свойствам вращающегося тела. Это всего лишь некорректные физически академические условности динамики вращательного движения
Во-вторых, как мы отмечали выше, движение само по себе не несёт никакой кинетической энергии. Энергия это мера взаимодействия, в котором изменение скорости движения, осуществляется только за счёт силы. Поэтому, если уж и ссылаться на изменение скорости движения переносного вращения, за счёт изменения энергии системы под действием радиальной силы, то без силы в тангенциальном направлении в любом случае не обойтись, т.к. линейную скорость в тангенциальном направлении физически может изменять только тангенциальная сила, но никак не момент инерции.
И, наконец, в-третьих, объясняя изменение линейной скорости через изменение кинетической энергии вращающегося тела, которая при постоянной массе зависит только от самой линейной скорости, классическая физика по сути дела пытается объяснить изменение линейной скорости изменением самой линейной скорости, т.е. феномен объясняется за счёт самого же феномена! Это есть не что иное, как тавтололгия.
Таким образом, инерционное объяснение Хайкина только повторяет противоречие, связанное с его же объяснением через силу упругости нити, которая также изменяет линейную скорость переносного вращения в отсутствие тангенциальных сил, т.е. по сути дела незаконно с классической точки зрения.
Это противоречие классической динамики вращательного движения напрямую вытекает из противоречий классической модели вращательного движения, в соответствии с которой линейная скорость всегда направлена по касательной к геометрической окружности, а результирующая сила преобразования движения по направлению отсутствует.
В классической модели вращательного движения есть только одна реальная сила, определяющая вращение – это центростремительная сила, которая, однако, не имеет проекции на тангенциальное направление. По этой причине в неподдерживаемом переносном вращении с изменяющимся радиусом с точки зрения классической физики никакие тангенциальные силы не могут быть определены в принципе, даже если они реально проявляются в тангенциальном направлении.
В реальной действительности линейная скорость вращательного движения направлена вдоль линии действия результирующей силы преобразования движения по направлению, которая является суммой сил инерции изменяемого по направлению прямолинейного движения и радиальной силы упругости связующего тела (см. главу 3.3). При этом результирующая сила всегда направлена по касательной к спирали, вдоль которой равномерное вращательное движение осуществляется в реальной действительности.
На начальном этапе образования равномерного вращательного движения радиальное движение под действием результирующей силы наблюдается даже на макроуровне, что признаёт, в том числе и классическая физика. В главе 3.3 приведены фрагменты работ Лансберга и Хайкина, в которых они утверждают, что на начальном этапе образования вращательного движения связующее тело удлиняется до тех пор, пока траектория, искривляющаяся под действием возрастающей силы упругости не превратиться в окружность.
Однако, даже с установлением равномерного вращательного движения его траектория никогда не превращается в окружность. Изменяется только масштаб радиального движения. При этом силы, действующие, как в радиальном, так и в тангенциальном направлении, никуда не исчезают, изменяется только частота и амплитуда их колебаний (см. гл. 3.3). Но те же самое происходит и в переносном вращении с изменяющимся радиусом с той лишь разницей, что к внутренней радиальной силе равномерного вращательного движения добавляется внешняя радиальная сила, которая, управляя длиной радиуса, искусственно ограничивает процесс образования равномерного вращательного движения либо на уровне удлинения, либо на уровне укорачивания радиуса.
Если равномерно чередовать удлинение и укорачивание нити, то опыты с шариком, приведённые Хайкиным, будут принципиально воспроизводить механизм равномерного вращательного движения только с «внешним задающим генератором» частоты и амплитуды колебаний радиуса, не нарушающим общий физический смысл равномерного вращательного движения. Это фактически демонстрационная модель равномерного вращательного движения, на которой в лабораторных условиях можно показать все его реально существующие нормальные и тангенциальные силы, которые снимают все противоречия классической модели вращательного движения и классической модели динамики вращательного движения.
Таким образом, в переносном вращении с изменяющимся радиусом реальные тангенциальные силы, так же, как и в равномерном вращательном движении, являются проекциями реальной результирующей силы, направленной вдоль касательной к спирали на каждую текущую окружность переносного вращения. Именно эти реальные тангенциальные силы, а вовсе не мифический момент инерции и не мифический момент импульса при изменении радиуса и изменяют импульс окружного движения.
***
В параграфе 60 (см. фотокопию ниже) Хайкин рассматривает также механизм сохранения углового момента переносного вращения с изменяющимся радиусом в виде жесткого связующего тела. Размеры жесткого связующего тела сложно изменять через отверстие в центре вращения подобно тому, как это делалось в опытах с шариком на гибкой нити. Для этих целей гораздо проще использовать пружину, которая распрямляясь или сокращаясь, может изменять положение вращающегося тела на жестком стержне, как на жесткой радиальной направляющей.
Естественно, что при этом пружина, как правило, находится в постоянном механическом контакте (соприкосновении) с вращающейся системой. Поэтому в отличие от вращения на гибкой нити классическая физика видит в варианте с жесткими стержнями отличия принципиального характера, считая всю систему замкнутой, а силы проявляющиеся в ней – внутренними. Хайкин по этому поводу пишет: «В этих случаях внешние силы отсутствуют и, следовательно, они не могут быть причиной изменения кинетической энергии системы» (см. приведённый выше фрагмент, Хайкин, глава 10, стр. 310).
В отсутствие внешних сил изменение кинетической энергии Хайкин объясняет силами давления со стороны стержня на тело, обусловленными деформациями стержня. При движении тела под действием пружины от центра вращения стержень изгибается дугой назад (наружный конец вперёд). При этом его наружный конец, распрямляясь, тормозит тело. При движении к центру вращения стержень изгибается дугой вперёд (наружный конец назад), при этом его наружный конец, распрямляясь, разгоняет тело. Более подробно об этих деформациях Хайкин пишет в параграфе 33 своей работы:

Формально пружина действительно находится в составе вращающейся системы (контактирует с ней), следовательно, на первый взгляд сила упругости пружины является исключительно внутренней силой вращающейся системы. Однако в соответствии с законом сохранения импульса внутренние силы не могут изменить импульс замкнутой системы, в то время как в результате срабатывания пружины окружной импульс и энергия вращающейся системы, в которую с классической точки зрения входит, в том числе и пружина реально изменяются, что можно объяснить только внешними силами.
Этот парадокс можно разрешить только с учётом физической сущности равномерного вращательного движения и его отличий от прямолинейного механического движения.
В линейных взаимодействиях единственным достоверным признаком наличия неуравновешенной внешней силы является изменение импульса тела и связанное с ним изменение кинетической энергии тела. При этом изменение внутренней энергии тела, которая так же может измениться под воздействием внешней силы, не всегда свидетельствует о внешнем воздействии, т.к. внутренняя энергия может определяться, в том числе и уравновешенными внешними силами, которые не влияют на внешний импульс тела. Поэтому изменение внутренней энергии тела под действием неуравновешенной силы без учёта изменения импульса тела может быть ошибочно истолковано, так же как и действие уравновешенных внешних сил.
В отличие от прямолинейного механического движения равномерное вращательное движение является исключительно внутренним движением замкнутой вращающейся системы. Поэтому любое изменение энергии вращения и импульса его линейного движения однозначно свидетельствует о воздействии внешних неуравновешенных сил. Ни пружина, ни человек, дёргающий нить, не являются внутренними частями исследуемых вращающихся грузов или шариков соответственно, т.е. они не являются едиными с ними замкнутыми системами. Человек, например, вообще не вращается вместе с шариком, а только управляет им через нить, продетую в отверстие в центре вращения шарика. Видимо поэтому классическая физика собственно и не отрицает в этом случае внешнее неуравновешенное воздействие.
Пружина же до поры, до времени равномерно вращается вместе с грузами, и это позволяет классической физике утверждать, что в этом случае внешнего воздействия якобы нет! Но устройства, закрепляющие пружину на радиусе грузов, вовсе не объединяет их в общую систему. Закрепление необходимо только для их синхронного разгона. Вращательное движение абсолютно. Поэтому после разгона, но до взаимодействия в радиальном направлении грузы и пружина вместе с нитью, удерживающей её от срабатывания, равномерно вращаются параллельно, независимо друг от друга. При этом в идеале в безвоздушном пространстве и в отсутствие тяготения закрепляющее их на радиусе устройство можно вообще удалить. Тогда автономность самих этих тел и их вращения станет совершенно очевидной.
Формирование и поддержание равномерного вращения осуществляется за счёт обмена энергии, накопленной в связующем теле, т.е. в направляющей, на которой пассивно закреплена пружина, и телом. Поэтому пружина может быть внутренним телом вращающейся системы только в одном случае, когда она сама является связующим телом для вращающихся грузов испытуемой системы. Однако при этом она не может быть заряженной больше или меньше чем естественная для установившегося вращения остаточная деформация, т.к. в противном случае связующим телом опять же будет не пружина, а связующее тело, на котором пружина и её заряд будут зафиксированы.
С началом высвобождения энергии пружины испытуемая система вращающихся грузов перестаёт быть замкнутой вращающейся системой, т.к. она начинает взаимодействовать с внешней для себя автономной вращающейся системой пружины, которая до поры до времени вращалась параллельно без взаимодействия с грузами. Причём после полной разрядки пружина вновь превращается в автономную систему внешнюю для испытуемой системы, т.к. после разрядки пружины устанавливается новое равномерное вращение двух новых автономных параллельных систем с новыми параметрами.
Таким образом, в варианте с пружиной и в варианте с гибкой нитью нет никакой принципиальной разницы. И в том, и в другом случае для испытуемой системы происходит, прежде всего, изменение внутренней энергии и линейного импульса вращения за счёт внешних для неё сил.
Существуют только внешние отличия, заключающиеся в способах изменения энергии вращающейся системы, которые в конечном итоге легко свести к одному общему эквиваленту. За счёт несложного конструктивного решения пружина может управлять радиальным положением шарика и через гибкую нить. И, наоборот, пружину может имитировать человек, который будет вращаться на одной платформе с шариком и управлять им с помощью той же нити. Следовательно, пружина является таким же внешним телом для системы вращающихся грузов, как и человек для шарика. Это всего лишь разные конструкции внешнего радиального привода, т.е. внешние тела.
В параграфе 67 (см. выше) Хайкин пишет: «Особый интерес закона сохранения момента импульса заключается в том, что в некоторых случаях он оказывается справедливым для незамкнутых систем, к которым закон сохранения импульса неприменим». Однако самое парадоксальное заключается в том, что незамкнутой системой, в отношении которой, тем не менее, выполняется закон сохранения момента импульса, классическая физика считает не переносное движение с изменяющимся радиусом, в котором, как мы только что показали, есть внешние силы, а абсолютное равномерное вращательное движение замкнутой системы!
Хайкин подтверждает это следующими словами: …«Простейшим примером этого случая является движение точки по окружности с постоянной скоростью». Хайкин пишет: «Материальная точка, движущаяся по окружности, не является замкнутой системой, т.к. на неё всё время должна действовать какая-либо внешняя сила, сообщающая ей центростремительное ускорение (например, сила натяжения нити, которая прикреплена к оси вращения). Эта сила и изменяет момент, но не изменяет момента импульса материальной точки относительно оси, проходящей через центр вращения»
Здесь Хайкин отчасти прав, но только отчасти. Естественно, что отдельная материальная точка, равномерно движущаяся по окружности, действительно не может рассматриваться, как вращение замкнутой системы. При этом отличие линейного импульса этой точки от её момента импульса заключается только в том, что направление импульса изменяется, в то время как направление момента импульса остаётся неизменным. Но:
Во-первых, здесь Хайкин почему-то начисто забыл, что классическая динамика оторвана от процессов преобразования движения по направлению и рассматривает динамику вращательного движения исключительно, через метаморфозы абсолютной величины выпрямленного окружного движения. Поэтому даже если импульс и поворачивается, то к математическому аппарату и теоретическому обоснованию классической динамики вращательного движения это не имеет никакого отношения. Для классической динамики вращательного движения, не учитывающей искривление движения, это фактически импульс выпрямленного вращения.
Во-вторых, как мы отмечали выше, направление момента импульса это условная академическая величина, не имеющая никакого отношения к реальной действительности. Физического смысла эта величина не имеет. Единственное, что связывает её с реальной действительностью это импульс, который един как для искусственно вымышленного момента импульса точки, равномерно движущейся по окружности, так и для её реального поступательного движения вдоль выпрямленного вращения.
Так что физически закон сохранения момента импульса, если этот момент, конечно же, можно отнести к физическим понятиям вообще, в общем смысле для законов сохранения выполняется только для замкнутой системы равномерного вращательного движения. И то только потому, что в равномерном вращательном движении выполняются практически все известные законы сохранения и законы динамики Ньютона. В равномерном вращательном движении так называемый закон сохранения момента импульса выполняется автоматически независимо от самого себя, а благодаря закону сохранения импульса в динамике Ньютона.
А «особый интересзакона сохранения момента импульса заключающийся в том, что в некоторых случаях он оказывается справедливым для незамкнутых систем» связан только с тем, что классическая физика фактически искусственно допускает выбор оси равномерного вращательного движения не в центре вращения, а произвольно в любой точке, находящейся в окрестностях вращения. Однако физический порядок вещей не меняется от того через какие очки его рассматривать, это уже личные проблемы смотрящего – в данном случае классической физики.
Если в классической динамике вращательного движения ось вращения допускается назначать не физическим, а произвольным образом, независимо от реального вращения, то в общем случае закон сохранения углового момента справедлив именно исключительно только для незамкнутых систем! Но тогда вопреки утверждению классической физики закон сохранения момента импульса не имеет ничего общего с законом сохранения импульса.
Закон сохранения импульса в динамике Ньютона определяет перераспределение импульса между разными физическими телами замкнутой системы с сохранением её общего суммарного импульса и энергии. А вот так называемый закон сохранения углового момента характеризует угловой момент только одного отдельно взятого физического тела, для которого любые силы, связанные с изменением его линейной скорости являются внешними. Следовательно, классическая динамика вращательного движения, в которой угловой момент сохраняется якобы в отсутствие внешних моментов сил, противоречит законам сохранения динамики Ньютона!
Таким образом, в реальной действительности «особый интерес» закона сохранения углового момента состоит именно в том, что он ничего связанного с импульсом и с энергией собственно и не сохраняет, что характерно для незамкнутых систем, причём не в некоторых, а абсолютно во всех случаях, в которых момент импульса сохраняется в не равномерном вращательном движении.
Никакого гипотетического количества вращательного движения в виде углового момента в природе не существует. Количество любого механического движения определяется только импульсом (см. выше, настоящая глава, «Мера движения»), а вид механического движения принципиально определяется радиусом. Бесконечный радиус определяет прямолинейное движение, постоянный фиксированный радиус превращает его во вращательное движение, а переменный радиус в диапазоне от нуля до бесконечности превращает механическое движение в произвольное криволинейное движение.
Из этого следует, что абстрактно математический бесконечный радиус определяет базовую динамику механического движения Ньютона. При этом постоянный фиксированный радиус является масштабным коэффициентом, который привязывает динамику вращательного движения к базовой динамике механического движения Ньютона. Следовательно, постоянный радиус является определяющим параметром не только для равномерного вращательного движения, но и для всей динамики вращательного движения в целом.
Поскольку вращательное движение с постоянным радиусом осуществляется относительно неизменной для него неподвижной точки радиуса (центр вращения), то оно является единственным абсолютным механическим движением в природе. Любое изменение радиуса превращает его в относительное и неопределённое произвольное движение.
Абсолютные вращающиеся системы с одинаковыми вращающимися массами отличаются ещё только двумя параметрами радиусом и линейной скоростью. Но поскольку радиус является единственным неизменяемым абсолютным параметром, определяющим вид вращательного движения, то изменяемыми параметрами в динамике вращательного движения одного вида по радиусу могут быть только параметры его линейного движения.
В соответствии с механизмом образования вращательного движения изменение линейной скорости в любом случае ведёт к изменению радиуса. Даже в классической физике для каждой исходной линейной скорости при одном и том же материале и толщине связующего тела устанавливается своя длина радиуса. Однако в отсутствие радиального движения радиус в зависимости от изменения линейной скорости изменяется незначительно, на микроуровне, что в масштабе общей кинематики вращательного движения позволяет считать его постоянным.
Именно в связи с этим появляется принципиальная возможность установить взаимосвязь базовой динамики механического движения Ньютона с угловыми параметрами вращательного движения через его постоянный средний на макроуровне радиус. Но если уж и проводить параллель динамики вращательного движения с динамикой Ньютона, то это следует делать без ущерба для здравого смысла и без искажения физического смысла физических величин динамики Ньютона.
В классической динамике вращательного движения эти условия не соблюдаются. Единственное, к чему нет никаких претензий в классической динамике вращательного движения это связь угловых и линейных величин. Всё остальное, как показано выше граничит с абсурдом. Это и применение основного уравнения динамики вращательного движения к криволинейному движению с разными радиусами, и аналогия закона сохранения углового момента с законом сохранения импульса, которые фактически противоречат друг другу, а так же само уравнение моментов с его нефизическими понятиями момента силы, момента инерции и момента импульса.
В главе 2 показано, что если при выводе какой-либо физической зависимости в обеих частях уравнения появляются одинаковые множители, то с физической точки зрения они должны быть сокращены, т.к. истинность уравнения не зависит от одинаковых множителей или слагаемых. В этом заключается закон сохранения истины. Поэтому таких величин как момент силы, момент инерции и угловой момент в природе не существует, как собственно не существует в природе и самой динамики вращательного движения с его уравнением моментов.
Ниже мы попытаемся построить динамику вращательного движения не на противоречиях с классической динамикой Ньютона, как это сделано в классической физике, а исключительно в соответствии с ней и на её основе.
3.5.2 Бред сумасшедшего или бомба для сумасшедшей теоретической механики
Вообще говоря, уравнение моментов количественно правильно отражает силу, приложенную к любому произвольному радиусу, приведённую к единичному радиусу-радиану, линейный размер которого равен одному метру. То есть количественно уравнение моментов абсолютно правильно реализует правило рычага, базовое эталонное плечо которого равно метру. Однако правило рычага предусматривает безразмерный поправочный коэффициент к силам в зависимости от радиуса-плеча, на котором они приложены, равный соотношению плеч-радиусов. При этом общая размерность, а значит и само понятие силы, массы и импульса не искажаются не соответствующими этим понятиям размерностями момента силы, момента инерции и момента импульса соответственно.
А вот в уравнении моментов сила из второго закона Ньютона вдруг фактически превращается в работу, хотя и без официального признания этого факта под вывеской момент силы; масса превращается в момент инерции, хотя инертные свойства материи не могут зависеть ни от какого радиуса-окружности и каких-либо других перемещений в пространстве; а импульс превращается в момент импульса, который за счёт радиуса может сохраняться и в незамкнутых системах, хотя это противоречит закону сохранения импульса. При этом вопреки всей логике законов сохранения природы закон сохранения момента импульса ставится в параллель с законом сохранения импульса! Ё!
Из этого следует, что уравнение моментов в его существующем виде не имеет физического смысла. Начнём с того, что уравнение моментов принципиально не может быть применено к криволинейному движению с изменяющимся радиусом кривизны, которое в классической динамике вращательного движения ошибочно называется вращательным движением. Это один из главных абсурдов классической динамики вращательного движения, который влечёт за собой все остальные маразмы классической динамики вращательного движения, подрывающие основы самой же классической физики. Но не будем голословными в этом вопросе и обратимся к классическим же определениям вращательного движения.
Вращательное движение – это движение тела, при котором точки описывают окружности, размещенные в параллельных плоскостях. При этом центры всех окружностей располагаются на одной прямой, которая определяется как ось вращения. В свою очередь окружность – это геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от одной ее точки (центра) на расстояние, называемое радиусом. Следовательно, по определению вращательное движение подразумевает только постоянный радиус вращения.
При изменении радиуса происходит преобразование вида вращательного движения по радиусу (см. гл. 3.5). Однако само это преобразование не является вращательным движением в соответствии с его же определением в принципе, т.к. переходная траектория не является окружностью. Но и это ещё не всё. Соотношения углового и линейного перемещений, на которых и основывается связь динамики поступательных перемещений Ньютона с классической динамикой вращательного движения, справедливы исключительно только для постоянного радиуса кривизны, т.к. кривизны с переменным радиусом просто не существует по определению.
Действительно, понятие кривизны определяется выражением:
dφ / dS = 1 / r
где:
dφ – некий фиксированный, т.е. постоянный угол смежности
dS – фиксированная бесконечно малая дуга, на которую опирается фиксированный угол смежности (dφ)
Но, как известно, соотношение двух фиксированных (постоянных) величин так же есть величина постоянная. Следовательно, кривизна, и радиус кривизны могут быть только постоянными величинами по определению. Причём мгновенной кривизны и соответственно мгновенного радиуса кривизны в одной мгновенной точке траектории не существует, т.к. кривизна траектории движения, как собственно и само движение существует только в текущем изменяющемся времени, т.е. в растянутой во времени точке. А это уже вполне реальная по длине и по конфигурации в пространстве траектория.
Застывшего в одной точке времени и застывшего движения и его траектории в точке не существует. Это означает, что все участки переменного криволинейного движения, на которых определяется его кривизна, даже в классической физике по умолчанию фактически усредняются до дуги окружности с постоянным, а вовсе не с мгновенным радиусом кривизны, который фактически предполагает кривизну не имеющей никаких размеров и соответственно никакой кривизны геометрической точки.
Таким образом, по определению вращательного движения и понятия кривизны траектории движения никакого вращательного движения с переменным радиусом, а, следовательно, и динамики вращательного движения с переменным радиусом не может быть в принципе.
Однако и это ещё не всё. Уравнение моментов, как это ни странно, не соответствует даже строго академическому вращательному движению с постоянным радиусом. Вывод уравнения моментов основан на определении работы силы вдоль окружности длиной равной радиусу без учёта затрат на преобразование движения по направлению. При этом дуга окружности эквивалентна обычному поступательному перемещению вдоль прямой линии не зависимо от её кривизны.
Причём поскольку по этой причине радиус кривизны не влияет на динамику перемещения вдоль академически выпрямленной в классической динамике вращательного движения окружности, то обе части уравнения моментов по всем правилам математики, отражающим в конечном итоге физику, в обязательном порядке должны быть сокращены на радиус. При этом уравнение моментов в полном соответствии с Законом Сохранения Истины (см. гл. 2.1.) естественным образом превращается в обычный второй закон Ньютона.
Это означает, что динамика академического вращательного движения с постоянным радиусом определяется в полном соответствии с динамикой Ньютона, без искажения физического смысла её физических величин: силы, массы и импульса бессмыслицей момента силы, момента инерции и момента импульса соответственно в классической динамике вращательного движения.
Очевидно, что динамика произвольного криволинейного движения, которое академически может быть представлено в виде совокупности разных вращательных движений с разными постоянными средними радиусами, также легко может быть определена в рамках динамики Ньютона. Для этого необходимо только определить базовое, т.е. эталонное вращательное движение, к ньютоновской динамике которого при помощи правила рычага может быть легко приведена динамика вращения с любым произвольным радиусом. Причём, совершенно очевидно, что в единой динамике Ньютона должен быть и единый эталон, как для поступательного, так и для углового перемещения. Однако в классической физике такого единого эталона нет!
В радиальной системе координат в которой фактически и определяются угловые параметры классической динамики вращательного движения, кроме линейного метра применяется эталон углового перемещения – радиан. Это угол опирающийся на дугу окружности, равную радиусу. При этом эталонным в классическом радиане является только сам угол, который, однако, может опираться на радиус любого произвольного, а вовсе не эталонного размера. Следовательно, эталон угла в классической физике фактически является строго индивидуальным для каждого радиуса по своим линейным размерам, т.е. резиновым по отношению к единичному эталону поступательного перемещения метру.
Таким образом, в классической физике нет единого эталона измерения пространства в отношении углового и линейного поступательного перемещения.
Как известно, число или цифра при линейных мерах пространства – метрах, содержащихся в произвольном линейном размере, фактически является безразмерным коэффициентом пропорциональности, кратным линейным (л) метрам (Кл). При этом длина пространства в размерности [м] равна численному значению коэффициента пропорциональности (Кл). Классический же единичный угловой радиан опирается на растяжимый, т.е. фактически резиновый не эталонный метр-радиус с коэффициентом растяжимости (Кр), что и привело к абсурдам классической динамики вращательного движения и к её физической и количественной несовместимости с динамикой Ньютона.
В уравнении моментов коэффициент растяжимости (резиновости (Кр)) ньютоновского метра выносится из индивидуальной размерности радиана в резиновых [м] и смешивается в едином произведении с коэффициентом кратности (Кл) для твёрдых метров естественных физических величин динамики Ньютона, которые умножаются на радиус фактически по правилу рычага. При этом фактически предпринимается попытка приведения углового и поступательного перемещение к единому общему эталону, т.к. в размерности радиана после этого вынесения остаётся только его твёрдая основа – такой же твёрдый ньютоновский метр, который лежит в основе и физических величин динамики Ньютона.
Но тогда при общем (Кл) для одних и тех же твёрдых метров должна остаться только одна их общая твёрдая размерность [м]. Однако в уравнении моментов сохранены две твёрдые размерности [м]. Это как раз и подтверждает, что классическая физика даже на твёрдые угловые и поступательные метры смотрит, как на разные по физическому смыслу физические эталоны. Причём сохранение двух, хотя и одинаковых размерностей в итоговых величинах после вынесения (Кр) из размерности радиана, фактически только количественно свело приведение углового и поступательного перемещения в соответствии с правилом рычага к единому эталону. При этом качественно, т.е. физически противоречие между уравнением моментов и вторым законом Ньютона, так не было устранено.
В результате, в уравнении моментов появились искусственные физические величины, не только отличные от естественных физических величин динамики Ньютона, но и прямо противоречащие им, что также подтверждает фактическое отсутствие в классической физике единого эталона угловых и поступательных перемещений, т.к. любые новые физические величины образуются только на основе новых физических эталонов. Приведём эти искусственные физические величины:
I = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[кг * м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
М = F * r [н * м]
L =m * V * r [кг * м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/с]
Классическая физика считает эти величины аналогами массы, силы и импульса соответственно. Однако эти мнимые аналоги имеют разные размерности, а, как известно физический смысл физических величин отражается в их размерности. Следовательно, они не только не являются аналогами физических величин динамики Ньютона, но и принципиально искажают их ньютоновский физический смысл, т.к. двух истин с одинаковым названием, но разным физическим смыслом не может быть в принципе.
Это фундаментальная ошибка классической физики и классической динамики вращательного движения, которая противоречит динамике Ньютона и тем самым подрывает основы всей теоретической механики.
Поскольку само по себе пространство не зависит от систем отсчёта, а все его измерения, как поступательного, так и углового перемещения, как показано выше, непосредственно привязаны к линейному размеру пространства, то в физике должен быть единый эталон, как для поступательного, так и для линейного эквивалента углового перемещения. При этом, поскольку в классическом эталоне угла – радиане радиус фактически является резиновым, т.е. не постоянным линейным размером эталонного угла, то совершенно очевидно, что единый мерный эталонный радиан, должен опираться на дугу окружности с радиусом в один постоянный линейный поступательный метр. С введением в физику единого эталона для угловых и поступательных перемещений всё становится на свои места естественным образом.
Как известно одному и тому же угловому перемещению в единое время, но при разных радиусах соответствует и разное пространственное перемещение вдоль окружности. При этом если сила приведена (приложена) к мерному радиану, опирающемуся на дугу окружности в один метр, то для тел, расположенных на разных средних радиусах при одинаковых во времени параметрах углового перемещения и соответственно разных параметрах линейного перемещения в этом же времени изменяется только интенсивность взаимодействия, выражающаяся в разных силах и ускорениях в зависимости от длины плеча-радиуса реального углового перемещения.
Это означает, что единственной необходимостью создания якобы специфической по сравнению с динамикой Ньютона динамики вращательного движения является вовсе не какие-либо принципиальные особенности взаимодействий во вращательном движении, как это фактически следует из классической динамики вращательного движения с её абсурдными для динамики Ньютона моментами. В реальной действительности все отличия реальной динамики вращения от динамики Ньютона заключаются в необходимости учитывать разную интенсивность линейного взаимодействия во времени в зависимости от одинаковой интенсивности изменения угловых параметров на разных радиусах углового перемещения в этом же времени. Однако это легко и естественно осуществляется в рамках обычной динамики Ньютона при помощи правила рычага.
Как мы отмечали выше, само по себе умножение обеих частей второго закона Ньютона на радиус, при помощи которого фактически и получено уравнение моментов, и закрепление этого умножения в новых переменных искажает (изменяет) физический смысл второго закона Ньютона, т.к. при этом в отличие от силы получается уравнение для совершенно другой физической величины – работы. Причём новые переменные уравнения моментов не соответствуют не только второму закону Ньютона, но и работе. При этом истинность уравнения моментов, как для силы, так и для работы в отличие от второго закона Ньютона никто не доказал, что принципиально невозможно, т.к. двух фактически одинаковых по физическому смыслу физических величин: момента силы и работы, но с разным названием и разным физическим смыслом, вкладываемым в эти названия, не может быть в принципе.
С учётом правила рычага и мерного радиана физически абсурдное уравнение моментов естественным образом превращается во второй закон Ньютона для вращательных движений с разными средними радиусами. Назовём условно соотношение плеч радиусов Масштабным Коэффициентом Интенсивности обычного линейного поступательного взаимодействия (Кмки). При этом для того, чтобы не путать угловые и поступательные перемещения, основанные на едином линейном поступательном метре, для мерного радиана, опирающегося на обычный линейный метр, можно ввести подстрочный индекс, например, ([м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]). Тогда (Кр = Кмки = Кд = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
С учётом сказанного и вновь ведённых обозначений мы легко и естественно приведём уравнение моментов ко второму закону Ньютона при помощи мерного радиана и правила рычага. Для этого достаточно привести произвольный радиус в обеих частях уравнения моментов к мерному радиану, т.е. разделить обе части уравнения моментов на (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и применить к нему правило рычага.
М / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Обозначим левую часть (М / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которая теперь физически представляет собой уже не абсурдный момент чего-то почему-то, а обычную ньютоновскую силу, как силу, приведённую к единичному мерному радиану, т.е., как силу, действующую на единичном радиане-радиусе с соответствующим подстрочным индексом (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). При этом в соответствии с правилом рычага в развёрнутом виде правой части уравнения должна быть уже другая сила, действующая на реальном не единичном текущем радиусе (Fт). Тогда в конечном итоге получим обычный второй закон Ньютона для мерной динамики вращательного движения с учётом правила рычага (Кмки):
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Fт * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * a * Кмки [н]
где (F) – это сила на реальном радиусе
При этом основное уравнение динамики вращательного движения становится полностью аналогичным второму закону Ньютона, от которого оно отличается только масштабным коэффициентом интенсивности рычага и подстрочным индексом приведённого к мерному радиану вращения. Естественно, что физический смысл всех параметров вращательного движения в мерной динамике также сохраняется Ньютоновский.
Поскольку размерность мерной дуги окружного перемещения в радиальной системе координат равна ([м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]), то угловая скорость и угловое ускорение в мерной динамике вращения приобретают размерность соответствующих параметров динамики Ньютона:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с] = ω * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = ε * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда уравнение мерной динамики вращательного движения можно записать в следующем виде:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
([кг * м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]) = m * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= К -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m (m [кг]) * (ε [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]) * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Таким образом, задача определения динамики вращательного движения легко и непротиворечиво решается в рамках динамики Ньютона без искажения физического смысла её физических величин при помощи правила рычага и единичного мерного радиана, опирающегося на дугу окружности равную одному метру.
При наличии принципиальной физической аналогии динамики Ньютона с динамикой мерного вращения нет никакой необходимости прятать эту аналогию и в математических символах. Если обозначить угловую скорость и угловое ускорение приведённого вращения символами скорости и ускорения из динамики Ньютона с индексами приведённого вращения (рад), то мы получим не только принципиальную, но и полную внешнюю аналогию. При этом индексы нужны только для того, чтобы различать системы отсчёта углового поступательного и просто поступательного линейного перемещения:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
→ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с] = ω * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
→ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
[м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = ε * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Мерный радиан можно также обозначить как (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е.:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, в мерной динамике вращательного движения угловая скорость и угловое ускорение, а также сила и работа по физическому смыслу и по размерности полностью аналогичны соответствующим физическим величинам динамики Ньютона, которая является на сегодняшний день единой и единственной динамикой механического движения.
С введением мерного радиана из физики, очевидно, навсегда исчезнут абсурдные теории вроде классической динамики вращательного движения, классической теории явления Кориолиса, классической теории произвольного движения, а также, по всей видимости, квантование микромира и другие необъяснимые сегодня физически алогизмы.
Как мы отмечали выше, физический смысл (Кмки = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) фактически аналогичен правилу рычага. Распределение сил в рычаге напрямую вытекает из закона Гука для силы упругости (F = – k * x), в котором удлинение упругого тела (x) не является радиусом вращения, как такового. Принцип работы рычага наглядно и исчерпывающим образом поэтапно показан на рисунке (3.5.2 а).
Рис. 3.5.2
Уберём левые опоры на рисунке (3.5.2 а) и разместим их в точках приложения силы (F). Затем отсечём левую часть рисунка (3.5.2 а) по оси, проходящей через силу (F). Отразим отсечённую часть зеркально и совместим левый край зеркально отражённой отсечённой части с оставшейся частью с учётом нового положения опор. Силу (F) в новом рисунке уберём. В результате получим рисунок (3.5.2 б). Рисунок (3.5.2 в) принципиально повторяет предыдущие рисунки (3.5.2 а) и (3.5.2 б). Непринципиальные отличия заключаются в обозначениях сил и плеч рычага, изображённого на рисунке (3.5.2 в).
Все пропорции плеч и соответствующих им сил на рисунке (3.5.2 в) сохранены, как в исходном рисунке (3.5.2 а), т.е. все три рисунка демонстрируют одно и то же правило рычага. Однако после описанных последовательных преобразований и смены обозначений рисунок (3.5.2 в) превратился в точную геометрическую иллюстрацию физического смысла мерной динамики вращательного движения.
Верхняя часть рисунка (3.5.2 в) это непосредственно само мерное вращение, т.е. единая универсальная мера пространства Ньютона в радиальной системе отсчёта вдоль окружного движения. Если радиус произвольного вращения равен радиусу мерного вращения (здесь r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то коэффициент приведения его к мерному вращению равен единице (Кмки = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1), т.е. сила произвольного вращения равна силе приведённого вращения (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F). На средней части рисунка (3.5.2 в) радиус произвольного вращения тела в два раза больше мерного радиуса, т.е. (Кмки = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2). Следовательно, приведённая сила в полном соответствии с уравнением мерной динамики вращательного движения и правилом рычага равна (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). На нижней части соответственно (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 3F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Приведённая сила всегда будет в (r) раз больше, чем сила на мерном радиусе, т.к. только в этом случае в полном соответствии с правилом рычага и мерной динамикой вращательного движения приведённая сила окажет точно такое же силовое воздействие на динамику движения на текущем реальном радиусе, как и реальная сила на этом радиусе. Изменится только интенсивность приведённого окружного перемещения. Причём в полном и принципиальном соответствии с динамикой перемещения Ньютона и правилом рычага, т.е. сила изменится прямо пропрционально радиусу с коэфиициентом (Ккми), а размер перемещения и соответственно его интенсивность – обратно пропорционально радиусу.
Теперь, чтобы ещё отчётливее показать абсурдность классической динамики вращательного движения обратимся к известному популяризатору классической физики и нашему традиционному заочному оппоненту, известному нашему читателю по главе 1, доктору физики, профессору Гулиа Н. В.. В своей книге «Физика: Парадоксальная механика в вопросах и ответах» он пишет (надо полагать от имени классической физики):
«Инертность массивной точки (тела) зависит только от ее массы. Масса является мерой инертности тела при поступательном, в том числе и прямолинейном, движении. Значит, при таком движении на инерцию не влияет распределение масс в теле, и это тело можно смело принять за материальную (массивную) точку. Масса этой точки равна массе тела, а расположена точка в центре масс или центре инерции тела. Если же вращать вокруг вертикальной оси Z стержень с насаженными на него массивными грузами (рис. 6), то можно заметить, что пока грузы находятся близ центра, раскрутить стержень (жирный шрифт наш – авт.) легко. Но если грузы раздвинуть, то раскрутить стержень станет труднее, хотя масса его не изменилась.
Рис. 6. Схема изменения момента инерции тела
Стало быть, инертность тела при вращении зависит не только от массы, но в большей степени от распределения этой массы относительно оси вращения. Мерой инертности тела при вращении является осевой момент инерции I, равный сумме произведений масс т всех частиц тела на квадраты их расстояний h от оси вращения. Осевой момент инерции играет при вращательном движении ту же роль, что и масса при поступательном (прямолинейном), и таким образом, он является мерой инертности (инерции) тела при вращательном движении
I =∑ m * h -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(3/1)».
На первый взгляд написано очень умно и научно, но это только если не обращать внимания на парадоксы этой абстрактной науки, которая ставит инертность в зависимость от правила рычага, что естественно не соответствует действительности! Ё! Сейчас мы убедимся, что понятие софистика, которое так любит употреблять профессор Гулиа в отношении таких гигантов физики, как, например, Галилей (см. гл.1.1.), больше подходит самому популяризатору классической науки профессору современной физики, доктору физики Гулиа Н. В.
Профессор Гулиа явно лукавит, говоря о трудностях раскрутки стержня. Дело в том, классический момент силы действует на том же радиусе, на котором расположены грузы, что однозначно следует из вывода уравнения моментов для одного единого для обеих его частей радиуса (см. выше). Следовательно, классическая физика раскручивает систему не за сам стержень, а прикладывает силу непосредственно к грузам, на любом их текущем радиусе. Во всяком случае в классической динамике вращательного движения нигде нет даже малейшего упоминания о правиле рычага для разных радиусов, есть только работа на текущем радиусе.
При этом без учёта затрат на образование центробежной силы раскручивать грузы за сами грузы с одинаковым линейным ускорением до одинаковой угловой скорости абсолютно одинаково по силе на любом радиусе. А с учётом затрат на преобразование движения по направлению раскручивать систему на больших радиусах ещё и легче, чем на малых! Ё! Другое дело, что время для этого на разных радиусах понадобится разное. Но Гулиа о времени ничего не говорит, потому что если разобраться со временем, выяснится, что никакой иной меры инертности кроме количества вещества в природе не существует. Есть только правило рычага (Кмки), в соответствии с которым и в полном соответствии со вторым законом Ньютона меняется только сила и ускорение на разных плечах-радиусах, но никак не инертность неизменной массы.
Ранее в главе 2 мы показали, что система измерения физических величин LT, которая получена путём умножения закона тяготения Ньютона на гравитационную постоянную противоречит истине, т.к. в соответствии с законом сохранения истины общие множители являются лишними для истины. Уравнение моментов так же получено умножением истинного второго закона Ньютона на перпендикулярный силе радиус, который в соответствии с законом сохранения истины является лишним для истины под названием второй закон Ньютона.
Все приведённые выше противоречия (и даже абсурд) классической динамики вращательного движения свидетельствует о том, что уравнение моментов, в котором лишние для второго закона Ньютона множители – радиусы входят в состав новых по сравнению с динамикой Ньютона переменных, противоречит закону сохранения истины и второму закону Ньютона. Причём новая по сравнению со вторым законом Ньютона истина в виде уравнения моментов в физике не доказана.
А с учётом перпендикулярности плеча силы самой силе уравнение моментов противоречит даже работе, из которой оно и было выведено изначально, т.е. истинность уравнения моментов не может быть доказана в принципе! Ё! Кроме того, переменный радиус изменяется совсем по другому закону, чем расстояние, на котором осуществляется работа силы при движении под действием самой этой силы, что противоречит физическому смыслу преобразования напряжение-движение, т.е. самому понятию работа-энергия и, соответственно, самому выводу уравнения моментов через работу. Следовательно, классическая динамика вращательного движения не имеет физического смысла.
Наверное, поэтому, не имея возможности объяснить этот абсурд с точки зрения динамики Ньютона, которой классическая динамика вращательного движения однозначно и безоговорочно противоречит, Гулиа лукаво свёл своё объяснение фактически только к правилу рычага, которое ни чему не противоречит, хотя декларировал он именно не имеющий физического смысла момент инерции. Причём уличить таких профессоров в лукавстве очень сложно, т.к. их высказывания всегда обтекаемы.
Гулиа ведь не говорит прямо, что в соответствии с правилом рычага крутить стержень нужно именно за стержень. При этом в масштабе времени угловых перемещений изменится не инерционность массы, а только интенсивность перемещения грузов, для чего естественно требуется и большая сила. Это сразу же позволило бы усомниться в правоте Гулиа и классической динамики вращательного движения насчёт изменения инерционности вращающейся системы в виде момента инерции. Однако парадоксы уравнения моментов таким мелким мошенничеством Гулиа и подобных ему профессоров не разрешить.
В реальной действительности в соответствии с правилом рычага работа силы на текущем резиновом радиусе прямо пропорциональна только первой степени радиуса, т.е. длине дуги индивидуального радиана, которая зависит только от первой степени радиуса. Однако придание резиновому в линейном отношении радиану размерности [м] в уравнении моментов привело к изменению самой работы на текущем радиусе уже прямо пропорционально квадрату радиуса. При этом классическая динамика вращательного движения не учитывает, что-сама-то сила на текущем резиновом радиусе в соответствии с правилом рычага изменяется обратно пропорционально его первой степени, что исключает квадратичную зависимость инерционности от радиуса в динамике Ньютона.
Отсюда и вытекают все маразмы классической динамики вращательного движения. Это и двойной физический смыл работы, которая незаконно превращается в несуществующий в природе момент силы, и мнимое изменение инерционности неизменной массы пропорционально квадрату радиуса. Причём это не просто безобидная математическая условность классической трактовки обыкновенного правила рычага, которая, несмотря на свою экзотичность, не изменяет количественный результат приведённой к мерному радиану силы, правда в виде уже толи момента чего-то почему-то, толи в виде работы вместо силы, толи силы вместо работы. Это уже влечёт не только серьёзные физические, но и серьёзные количественные противоречия.
Например, применение классической динамики вращательного движения к явлению Кориолиса приводит уже не только к искажению его физического смысла, но и к изменению количественного результата динамической силы и ускорения Кориолиса. Количественно правильно в классической динамике вращательного движения определяется только общее напряжение Кориолиса. При этом динамические значения силы и ускорения Кориолиса завышены в классической физике ровно вдвое. А это уже подрывает основы всей классической теоретической механики не только условно математически, но и физически, т.к. явление Кориолиса, наряду с динамикой Ньютона фактически и лежит в основе теоретической механики.
А вот в мерной динамике вращательного движения трудности раскрутки связаны не с работой и не с подменой понятий работы и силы, а с приложением силы именно к единичному стержню при любом расположении грузов, т.е. с правилом рычага. При этом сила зависит только от первой степени безразмерного отношения текущего фактического радиуса к мерному радиусу, что легко объясняется правилом рычага, а не извращением второго закона Ньютона в виде уравнения моментов, и поэтому никаких парадоксов не возникает. Мерная динамика понятна даже школьникам, которые уже прошли правило рычага, в то время как классическая динамика вращательного движения не имеет разумного объяснения в принципе.
Все эти вопросы профессор Гулиа или не видит или умышленно не освещает. Да это и неудивительно, иначе он никогда не стал бы профессором такой удивительной «парадоксальной физики…». Но мы не станем голословно упрекать профессора в приспособленчестве. Ведь всё может быть совсем наоборот. Может быть, такой парадоксальной физику и сделали такие профессора? Но упрекать человека, за то, что он имеет своё мнение так же бессмысленно. Поэтому пусть думающий читатель, который ещё не стал профессором, сам решит, кто занимается софистикой и может быть когда-нибудь он станет профессором настоящей физики, а мы продолжим наше повествование дальше.
С введением мерного радиана абсурдные параметры классической динамики вращательного движения момент инерции и момент силы автоматически исчезают из физики. При этом и ускорение и сила в мерной динамике вращательного движения не только приобретают обычный Ньютоновский вид, но и восстанавливают свой Ньютоновский физический смысл, полностью идентичный соответствующим Ньютоновским величинам и их традиционным размерностям. А академическую «масштабную» инерционность вращательного движения безо всяких парадоксов объясняет правило рычага. Рычаг не изменяет количество вещества в физических телах, т.е. их истинную инертность. Он только масштабирует кинематические параметры перемещения и, соответственно, интенсивность взаимодействия, т.е. силу.
Сила и ускорение в мерном вращательном движении определяется на окружном участке, мерой которого является радиан [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
], что совершенно аналогично силе и ускорению в динамике Ньютона, определяющемуся на линейном поступательном участке пространства, мерой которого является тот же метр, но только без индекса мерного радиана. При этом бесконечно малый участок пространства, на котором академически определяются мгновенные параметры динамики Ньютона скорость, ускорение и сила не имеет конкретного размера не зависимо от системы координат, в которой совершается механическое движение, т.к. это «мгновенный участок», т.е. академическая «прямолинейная» точка. В мерной динамике вращения точно так же неизвестно, на каком конкретном участке мерного радиана можно измерить соответствующие параметры. Академически это «криволинейная» точка (см. гл. 7.3).
Хочет классическая физика сокращать своё уравнение моментов на радиус или не хочет, для физического смысла второго закона Ньютона это не имеет абсолютно никакого значения, потому что физически никакого радиуса (плеча) в нём нет. Для силы Ньютона так же не имеет никакого значения, умножит ли его классическая физика на радиус или не умножит. На любом радиусе сила всегда остаётся только силой, которая подчиняется только второму закону Ньютона, т.е. зависит только от массы и ускорения, но не от радиуса, который просто забыли сократить или оставили по недомыслию, только и всего. Другое дело, что распределение усилий (напряжений) при одной и той же работе (энергии), обусловленной одним и тем же количественным преобразованием напряжение-движение, зависит от соотношения плеч рычага. Но это уже другой вопрос.
Мерная динамика вращательного движения избавляет физику сразу от всех абсурдных и не поддающихся образному восприятию абстрактных моментов классической динамики вращательного движения. Масса остается массой, ускорение остается ускорением, импульс остается импульсом, а сила остается силой, причём принципиально на тех же самых основаниях, связанных с мерой перемещения в едином для всех систем координат пространстве, на которых они и были первоначально введены в динамике Ньютона. Мерная динамика вращательного движения принципиально ни чем не отличается от динамики Ньютона. Это та же динамика Ньютона, только адаптированная к радиальной системе отсчёта при помощи Масштабного Коэффициента Интенсивности взаимодействия, т.е. правила рычага, только и всего.
Практическое применение мерной динамики вращательного движения приведено в главе 4.2, в которой с её помощью определено правильное ускорение и динамическая сила Кориолиса, как реакция на динамическую поддерживающую силу, что подтверждает, как нашу версию явления Кориолиса, так и справедливость мерной динамики вращательного движения.
3.5.3. Закон сохранения момента импульса против классической динамики вращательного движения
Уравнение моментов «выведено» из динамики Ньютона, в которой внешние силы могут быть равны нулю только в замкнутых системах. Это же отражено и в определении закона сохранения момента импульса: Момент импульса замкнутой системы тел относительно любой неподвижной точки не изменяется с течением времени». Однако, поскольку сам импульс при этом всё-таки изменяется, то в соответствии с динамикой Ньютона система, состоящая из одного тела, импульс которого как раз и изменяется, не может быть замкнутой не зависимо от того, чему при этом равно произведение изменяющегося импульса этого тела на радиус.
Таким образом, классическая динамика вращательного движения, в которой система считается замкнутой только потому, что в ней сохраняется произведение импульса одного тела на радиус, в то время как его импульс в этом произведении изменяется, противоречит динамике Ньютона и закону сохранения импульса, т.к. радиус не является аргументом закона сохранения импульса.
Из динамики Ньютона следует, что в отсутствии сил импульс (m * V) – есть величина постоянная. Следовательно, не надо большого ума, чтобы понять, что радиус в постоянном произведении трех сомножителей (L = m * V * r = const), в котором произведение двух из них (m * V) в отсутствие сил заведомо является величиной постоянной, так же должен быть постоянным. Следовательно, единственным криволинейным движением, которое может образовывать замкнутую систему с постоянным произведением (L = m * V * r = const) при нулевом произведении (F * r = 0) является равномерное вращательное движение. Однако применение к равномерному вращательному движению понятий моментов классической лже динамики вращательного движения не имеет физического смысла, т.к. в равномерном вращательном движении одинаковый радиус во всех его моментах в соответствии с законом сохранении истины должен быть сокращён (см. гл. 2).
Уравнение моментов это есть не что иное, как второй закон Ньютона, умноженный на радиус в нарушение закона сохранения истины. Поэтому радиус в нём не имеет никакого значения. Для тех, кто не знаком с законом сохранения истины, поясним подробнее. Дело в том, что одинаковые множители не только не изменяют математического равенства уравнений, но и их физической сущности. Поэтому в математике они должны быть сокращены, а в физике, которую и отражает математика, их просто не должно быть в принципе. Разумеется, речь идёт только о тех физических величинах, уравнения которых уже содержат все необходимые множители в их правой части, а в левой части это закреплено одной переменной, которая и выражает эту физическую величину.
Как только мы закрепили за найденной физической величиной её строго индивидуальный математический символ, любые дополнительные множители в её уравнении уже не могут изменить ни её величину, ни её физический смысл. Даже если назначить для неё другой математический символ, её суть от этого не измениться, т.к. математическое и физическое наполнение нового символа остаётся при этом неизменным. В этом и заключается суть закона сохранения истины.
Именно такой неизменяемой истиной и является второй закон Ньютона и формула работы (энергии). Сила не зависит от радиуса в принципе. При этом произведение силы на радиус это уже совсем другая физическая величина. Это работа или энергия. Но двух физических величин с одинаковой физической сущностью и одинаковой формулой, но с разными названиями, обозначенными разными символами не может быть в принципе, т.к. математическую формулу физической величины определяет именно её физический смысл, а не её название и соответствующие этому названию математические символы. Следовательно, момент силы противоречит, закону сохранения истины, т.е. как истине силы, так и истине работы.
Из закона сохранения истины следует, что второй закон Ньютона описывает только неуравновешенное движение не замкнутых систем не зависимо от того на сколько радиусов его умножить. А работа, даже под «кодовым названием» несуществующего в природе момента силы это и есть результат действия неуравновешенной силы. То есть радиус не изменяет физического смысла второго закона Ньютона, который применим только к незамкнутым системам, над которыми и совершается работа. При этом все законы сохранения связаны только с замкнутыми системами. Их движение описывает первый закон Ньютона, который фактически является законом равновесия. Поэтому первому закону Ньютона не противоречит не только равномерное и прямолинейное движение, но и полностью равновесное равномерное вращательное движение.
В движении же с переменным радиусом произведение (L = m * V * r = const) может сохраняться неизменным только при наличии силы, которая изменяла бы импульс обратно пропорционально радиусу, т.к. в соответствии со вторым законом Ньютона импульс не возможно изменить ничем другим, кроме силы. Поэтому, так называемый закон сохранения момента импульса соответствует закону сохранения импульса только в равномерном вращательном движении, в котором импульс и радиус не изменяются, на то оно и равномерное. Соответственно нет никакой необходимости во введении не физического понятия «момента импульса» и «закона сохранения момента импульса» для равномерного вращательного движения. А вот во всех остальных случаях криволинейного движения закон сохранения момента импульса противоречит законам динамики Ньютона.
Это означает, что уравнение моментов со всеми её моментами, а, следовательно, и вся динамика вращательного движения, из которой формально математически и получен закон сохранения момента импульса, так же противоречит динамике Ньютона. В классической динамике вращательного движения собственно больше ничего и нет, кроме её основного уравнения моментов, нарушающего закон сохранения истины, и его незаконно рожденного детища – закона сохранения момента импульса. Такое детище в природе действительно существует в виде явления сохранения произведения (m * V * r). Однако это вовсе не закон сохранения момента импульса из классической динамики вращательного движения. Это второй закон Кеплера или постоянная Кеплера.
В классической динамике вращательного движения постоянная Кеплера получена исключительно только формально математически, но абсолютно незаконно с физической точки зрения, т.к. при наличии неуравновешенной силы, пусть даже умноженной на радиус, системы не могут быть замкнутыми. Поэтому для классической динамики вращательного движения второй закон Кеплера – это действительно незаконно рожденное детище, как собственно и сам её родитель, т.е. классическая динамика вращательного движения, т.к. уравнение моментов формально получено из второго закона Ньютона в нарушение закона сохранения истины.
Напомним кратко читателю суть этого физически незаконного математического формализма, а заодно и покажем, почему он является не законным физически. Классическая динамика вращательного движения по каким-то известным только ей одной причинам, а скорее всего по неизвестным ни ей и никому другому причинам, т.к. таких причин объективно просто не существует, не видит внешних моментов во втором законе Кеплера. Поэтому якобы в отсутствие внешних моментов, по её мнению, т.е. при (М = 0), её основное уравнение моментов приобретает вид:
М = dL / dt = d (m * V * r) / dt = 0
Из этого следует, что:
L = m * V * r = const
или
m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
После сокращения на массу классическая физика формально математически получает выражение:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Из математики действительно следует, что производная константы равна нулю. Однако это вовсе не означает, что внешний момент силы в движении с переменным радиусом действительно равен нулю. Момент импульса может быть постоянным и при наличии внешней силы, которая всего лишь изменяет импульс обратно пропорционально радиусу. В отсутствие же внешней силы импульс не может быть изменён в принципе, т.е. при изменении радиуса произведение (m * V * r) может сохраняться постоянным не в отсутствии сил, а именно благодаря внешним силам.
В этом и состоит физический смысл второго закона Кеплера в отличие от бессмыслицы классической динамики вращательного движения, которая в дебрях математического формализма и в частности в дебрях формальных математических производных, не видит реальных внешних сил при изменении импульса и соответственно своих же внешних моментов во втором законе Кеплера.
Причём тангенциальная сила, изменяющая импульс в постоянной Кеплера, ни в коем случае не является внутренней силой вращающейся системы с изменяющимся радиусом, т.к. в замкнутых системах импульс не может изменяться в принципе. Внешняя сила может стать внутренней силой замкнутой системы только при наличии другой внешней силы, которая компенсирует первую силу, независимо от того, как она при этом изменяется. Однако радиальная внешняя сила, которая и изменяет радиус вращающейся системы во втором законе Кеплера, не только не компенсирует внешнюю тангенциальную силу, вращающегося импульса системы, но именно она её и создаёт.
Само по себе изменение радиуса в отсутствие сил не может вызывать никаких изменений импульса, т.к. формальное изменение радиуса вовсе не означает, что это изменение происходит в соответствии с силами, которые могут проявляться только во взаимодействии. А вот взаимодействие-то в классической динамике вращательного движения как раз и не предполагается, что связано с подменой понятия силы в классической динамике вращательного движения понятием – работа силы.
Динамика – это часть теоретической механики, изучающая механическое движение тел в зависимости от сил, влияющих на это движение, но, никак не от работы. Работа непосредственно не воздействует на тела и на их движение. Это всего лишь количественное описание результата взаимодействия. Однако если количественный результат остаётся неизменным, то это вовсе не означает, что нет и самого процесса взаимодействия, как это фактически следует из классической динамики вращательного движения. О взаимодействии можно судить не только по его количественному результату, но и по составляющим этого количества, в том числе и по изменению импульса. Если импульс изменяется, то это может быть только при наличии силы. А вот момент импульса не несёт самостоятельно никакой информации о наличии силы.
Момент импульса чисто внешне может не только сохраняться, как с силой, так и без силы, но самое удивительное состоит в том, что внешне он может и изменяться, как с силой, так и без силы. Например, если компенсировать изменение окружного импульса при изменении радиуса вращения какой-то внешней тангенциальной силой, то при постоянном значении (m * V) произведение (m * V * r) внешне будет изменяться только за счёт изменения радиуса. Разрешение этого парадокса в классической динамике вращательного движения принципиально невозможно. Однако с точки зрения динамики Ньютона в этом нет никаких парадоксов.
Внешняя компенсирующая сила не просто компенсирует изменение импульса. Она компенсирует его за счёт изменения его направления. Это означает, что точно так же, как и в равномерном вращательном движении, импульс изменяется не за счёт его изменения в прямом его направлении, а за счёт перестройки его абсолютной величины в новом направлении. А в соответствии со вторым законом Ньютона изменение абсолютной величины скорости возможно только при наличии силы, которую, однако, голая математика равномерного вращательного движения и математика классической динамики вращательного движения в перестройке абсолютной величины скорости в новом направлении, обнаружить не в состоянии.
Как известно, работа (энергия) сохраняется только в замкнутой изолированной системе. Однако если речь идёт не о системе тел, а всего лишь об отдельном вращающемся относительно некого центра вращения теле, то наличие работы уже само по себе свидетельствует о наличии внешней для него силы, совершающей эту работу. При этом для истины уже абсолютно неважно видит ли математика классической физики эту работу с постоянным в среднем её количеством или нет. Классическая динамика вращательного движения вообще видит только то, что ей нужно видеть исключительно только для оправдания своего собственного существования, не зависимо от того, соответствует это истине или не соответствует ей.
С классической точки зрения поскольку текущий не нулевой момент импульса остаётся неизменным, то вполне логично, что при не нулевом радиусе момент силы должен быть равен нулю (М = 0). Однако из этой же безупречной логики автоматически следует, что при не равном нулю радиусе, нулю должна быть равна именно сила. Следовательно, классический момент импульса с переменным радиусом чисто внешне сохраняется якобы по причине отсутствия внешних сил. При этом точно такие же внешние, но объективно не равные нулю силы, которые и преобразуют постоянную абсолютную величину момента импульса, непрерывно изменяя радиус и импульс в обратно пропорциональной зависимости, классическая физика почему-то за силы не считает.
Вот и получается, что работу якобы изменяет или не изменяет вовсе и не сила, а сама же работа, т.е. классический момент силы! Ё! Этот абсурд – это очередное доказательство нарушения классической динамикой и её основным уравнением моментов, закона сохранения истины. Тем не менее, даже классическая физика не отрицает, что, несмотря на сохранение её пресловутого момента импульса, энергия системы с переменным радиусом при этом изменяется. А это может быть только при наличии внешних сил, даже если они не являются моментами чего-то и почему-то, и проявляются, по мнению классической физики, исключительно только в радиальном направлении. Однако энергию системы определяют любые внешние силы, не зависимо от того, какие у них плечи и есть ли у них эти плечи вообще. Именно поэтому все моменты систем, вращающихся с переменной угловой скоростью или с переменным радиусом, могут быть только внешними.
Как показано в главе (3.5), тангенциальные силы в неподдерживаемом вращательном движении с изменяющимся радиусом при желании, конечно же, можно обнаружить, не только теоретически, но и опытным путём. Однако это противоречит не только динамике вращательного движения, но и классической же векторной геометрии (см. главу 3.5), в соответствии с которой радиальные силы не могут иметь проекций на перпендикулярные им направления. Поэтому классическая физика категорически не хочет их обнаруживать ни теоретически, ни опытным путём.
В результате, реальные внешние тангенциальные силы, которые проявляются во втором законе Кеплера, давно превратились в классической лже динамике вращательного движения во внутренние силы якобы замкнутой, но явно не уравновешенной системы. А так называемый закон сохранения момента импульса для этого самого, явно неуравновешенного движения одного тела ставится в параллель с законом сохранения импульса, который в динамике Ньютона является законом равновесия системы тел.
Таким образом, подмена понятия «сила» в классической динамике вращательного движения понятием «работа» (момент силы) это очередной абсурд классической физики, из которого вытекает абсурдная аналогия закона сохранения момента импульса с законом сохранения импульса.
В природе нет закона сохранения момента импульса, есть второй закон Кеплера и постоянная Кеплера, аналогия которой с законом сохранения импульса состоит только в их одинаковой фундаментальности для природы, но никак не в их сути. Однако эта фундаментальность обеспечивается только внешними силами, что противоречит сути закона сохранения импульса и полностью соответствует второму закону Кеплера.
Абсурдная аналогия закона сохранения момента импульса, которая якобы вытекает из уравнения моментов, с законом сохранения импульса, не имеющим никакого отношения к уравнению моментов, только подтверждает абсурдность всей классической динамики вращательного движения. Этот абсурд стал возможным в результате нарушения классической динамикой вращательного движения закона сохранения истины при умножении уравнения второго закона Ньютона на постоянный множитель – радиус (см. главу 2).
В мерной динамике вращательных движений ничего подобного этому абсурду, не может быть в принципе. Если мы приравняем к нулю вращающую силу, то, точно так же, как и в динамике Ньютона, мы получим всего лишь нулевое произведение массы на ускорение:
0 = m * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= К * m * ε = 0
Из этого уравнения можно заключить, что:
К * m * ω = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= const
Таким образом, мы точно так же, как и в динамике Ньютона, получаем обычное равномерное движение с постоянной линейной скоростью, только не прямолинейное, а вращательное, что только подтверждает, что равномерное вращательное движение является инерционным движением, что соответствует первому закону Ньютона. А это как раз и есть та самая недостающая параллель динамики вращательных движений с динамикой Ньютона, которая всячески отрицается классической лже динамикой вращательного движения и становится совершенно очевидной только в мерной динамике вращательных движений.
А почему бы и нет? Если уравнение моментов для вращательного движения по версии классической физики якобы соответствует второму закону Ньютона, то почему бы в соответствии с этой же аналогией не провести параллель и с первым законом Ньютона. Ведь частичная аналогия противоречила бы динамике Ньютона в целом, что бросало бы тень и на саму частичную аналогию. Но, оказывается, есть полная аналогия вращательных движений с динамикой Ньютона, но только аналогия не классической лже динамики вращательного движения, а мерной динамики, т.к. это собственно и есть динамика Ньютона, адаптированная для радиальных систем отсчёта.
Классическая физика категорически отрицает параллель равномерного вращательного движения с первым законом Ньютона, считая его неравномерным движением, не подчиняющимся первому закону Ньютона. В соответствии с абсурдным классическим законом сохранения момента импульса равномерное вращательное движение не может быть движением по инерции, т.к. оно якобы может изменять своё состояние и без сил, т.е. только за счёт изменения момента инерции (радиуса)!Ё! Как оказалось, мерная динамика вращения устраняет и этот абсурд.
В мерной динамике вращательного движения все окружные движения с разными радиусами приводятся к общему знаменателю. При этом становится совершенно очевидным, что разница динамических параметров разных окружных движений в полном соответствии с динамикой Ньютона может быть обеспечена только силами. При этом мерная динамика вращательных движений позволяет исключить нефизические понятия классической динамики вращательного движения, которые являются всего лишь некорректной привязкой динамики Ньютона к угловому перемещению.
Момент силы можно заменить понятием приведённая сила, – чем больше радиус, тем больше приведённая сила. Если вопрос сравнения сил не стоит, то можно говорить – закручивающая сила или просто сила, т.е. без прилагательного приведённая.
Момент инерции может быть заменён понятием приведённоерычажное сопротивление или проще рычажное сопротивление. Чем больше радиус, тем больше рычажное сопротивление приведённой силе. При этом квадрат радиуса, т.е. лишний для физики и для математики радиус исключается в любом случае, т.к. рычажное сопротивление прямо пропорционально только первой степени радиуса.
Момент импульса следует заменить понятием постоянная Кеплера, а закон сохранения момента импульса – вторым законом Кеплера. Собственно этот закон уже есть, необходимо только исключить его второе нефизическое название – закон сохранения момента импульса.
Новые названия вполне соответствуют привязке динамики Ньютона к угловому перемещению, они не противоречат динамике Ньютона и здравому смыслу. Связь между разными вращательными движениями может быть установлена только с применением меры Ньютоновского пространства в радиальной системе отсчёта. Причём поскольку никакого иного пространства, кроме Ньютоновского, в природе не существует, то не существует и динамики вращательного движения. Вообще говоря, можно было не вводить никаких динамик, отличных от Ньютоновской. Теоретическая механика от этого сильно бы не пострадала, а только выиграла бы.
Трудно подсчитать вред, который нанесла науке и в частности динамике Ньютона классическая динамика вращательного движения с её моментами, которых в природе не существует. Целые разделы классической теоретической механики, посвященные этим несуществующим в природе вопросам, а так же сложнейшие теоретические расчёты моментов инерции геометрически правильных и неправильных физических тел это не что иное, как занимательная математика, никак не связанная с физикой. Во всяком случае, это не предмет классической динамики вращательного движения, потому что такой динамики в природе не существует. Это частные задачи, которые могут быть успешно решены динамикой Ньютона через меру пространства в радиальных системах отсчёта.
Даже приведённую выше мерную динамику вращательного движения правильнее называть не динамикой вращательного движения, а динамикой механического движения в радиальной системе отсчёта или динамикой Ньютона для угловых перемещений. Вся специфика этой «особой» динамики механического движения состоит только в том, что количество длины Ньютоновского пространства в тангенциальном направлении радиальной системы отсчёта связано с количеством длины Ньютоновского пространства в прямоугольной системе отсчёта через количество длины Ньютоновского пространства в радиальном направлении радиальной системы отсчёта. Но это уже чистая геометрия, в которой соотношение длин пространства есть величина безразмерная, а не особая динамика механического движения, для которого в любой системе отсчёта есть только одна мера пространства – метр.
Практически все разделы настоящей работы показывают, что классическая динамика вращательного движения несостоятельна. Настоящая работа началась с критического отношения к классической модели явления Кориолиса. Однако в процессе развития материала была выявлена несостоятельность практически всех основополагающих положений классической теоретической механики. Это и классическая модель вращательного движения, и классическая динамика вращательного движения, и классическая модель произвольного криволинейного движения и самое главное, являющееся основой механического движения в целом, а также движения материи как такового – несостоятельность классической модели явления инерции.
***
Через меру вращения – размерный радиан [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] можно выразить и полное уравнение динамики вращательного движения, учитывающего затраты центробежной силы на преобразование движения по направлению в виде энергии связи (Есв), о чём говорилось в начале настоящей главы.
Центробежная сила равна:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r
Тогда полная динамика вращательного движения будет определяться уравнением:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ε * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r =
= m * (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* К + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r)
Можно выразить центростремительное ускорение через параметры приведённого вращения:
Сначала найдём угловую скорость:
ω = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r
Тогда:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * r = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r
Тогда полная закручивающая сила равна:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* К + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r)
С учетом, что мера r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r = а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* К + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Как будет показано в главе (7.3.):
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– сила Кориолиса
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– центробежная сила переносного вращения
Тогда по теореме Кориолиса:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
В общем случае полная закручивающая сила обеспечивает абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения. Более подробно это изложено в главе 7.3. Здесь же нам это понадобится для подтверждения несостоятельности классического закона сохранения импульса (ЗСМИ), который может быть получен не формально – математически, как это сделано в классической физике, а выведен строго теоретически на основе динамики Ньютона, которая предполагает изменение любого движения только за счёт реальных сил. Это касается, в том числе и криволинейного движения с изменяющимся радиусом, которое характеризуется постоянной Кеплера (ЗСМИ). Поэтому при выводе (ЗСМИ) нам придётся учесть и реальные силы и изменение работы (энергии), к которому они приводят.
***
По всем законам физики (природы) в отсутствие внешних сил импульс (m * V) остаётся неизменным. Но тогда при постоянном произведении (m * V * r) постоянным является и радиус. Но это, как мы отмечали выше, есть не что иное, как равномерное вращательное движение. Однако в равномерном вращательном движении сохранение (m * V * r) обусловлено не законом сохранения углового момента, в котором (m * V), как раз и не сохраняется, а законами сохранения энергии и импульса.
В движении с переменным радиусом ни энергия, ни импульс не сохраняются. Следовательно, так называемый закон сохранения углового момента, а в реальной действительности второй закон Кеплера может быть выведен только исходя из полной энергетики процесса преобразования видов вращательного движения, т.е. на основе динамики Ньютона.
Переносное движение с изменяющимся радиусом не является вращательным движением, как таковым. В процессе переносного движения с изменяющимся радиусом осуществляется преобразование видов вращательного движения, что фактически равносильно изменению механического движения под действием внешних сил. Это относится, в том числе и классической динамике вращения твёрдого тела, в которой радиус изменяется не только по абсолютной величине, но и в связи с изменением плоскости вращения тел.
Рассмотрим физический механизм преобразования видов вращательного движения по радиусу в плоском вращении, в котором изменяется только абсолютная величина радиуса. Для простоты и определённости, возьмем, например, плоское переносное движение с изменяющимся радиусом при радиальном движении, направленном от центра вращения.
Удлинение радиуса возможно не только за счёт внешней радиальной силы, но и за счёт разрыва связей вращающегося тела с центром вращения, после которого тело будет удаляться от радиуса за счёт инерционного движения по касательной к бывшему вращению. При этом для образования вращательного движения на новом радиусе внешняя радиальная сила должна будет только остановить удлинение, осуществляющееся за счет инерционного движения.
Если под действием внешней радиальной силы осуществляется активное удлинение радиуса, то для образования нового вращательного движения необходимо сначала остановить активное силовое удлинение, т.е. приложить радиальную силу в обратном направлении, чтобы компенсировать удлиняющую внешнюю силу. При этом в момент наступления равновесия сил тело перейдёт к движению по инерции. В дальнейшем обратная внешняя сила должна будет только остановить удлинение, осуществляющееся за счет инерционного движения.
Таким образом, принципиально всё сводится к варианту полного разрыва связи, дальнейшего радиального движения по инерции, последующего восстановления связи и образования нового вращательного движения на новом радиусе и с новыми параметрами. Этот алгоритм, эквивалентный любому удлинению, как активному, так и пассивному мы для простоты и будем рассматривать.
Итак, после полного разрыва связи тело начинает двигаться прямолинейно по касательной с линейной скоростью исходного, т.е. начального вращательного движения (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), одновременно удаляясь от центра вращения, а энергия связи безвозвратно рассеивается в окружающем пространстве. Поэтому новое вращательное движение в конце радиального движения (удаления) начинается с образования упругой деформации, необходимой для образования нового вращательного движения с линейной скоростью (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), фактически нового, т.е. вновь устанавливающегося связующего тела.
В процессе формирования новой энергии связи нового связующего тела, центростремительная сила совершает отрицательную работу, уменьшая инерцию первоначального прямолинейного движения тела. При этом в соответствии с приведённым в главе 3.3 механизмом образования вращательного движения часть изъятой у тела энергии аккумулируется в остаточной деформации и обеспечивает среднюю центробежную (центростремительную) силу нового вращательного движения, и только оставшаяся инерция движения тела обеспечивает линейную скорость нового вращательного движения (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
В соответствии с алгоритмом переносного вращения с изменяющимся (удлиняющимся) радиусом мы можем произвести строгий математический расчёт динамических параметров каждого нового вращательного движения, устанавливающегося после окончания радиального движения (удаления). Естественно, что результаты этого расчёта справедливы, в том числе и для радиального движения к центру вращения. Меняется только знак приращения (изменения) кинетической энергии тела.
Итак, как показано выше, переносное движение с удлиняющимся радиусом можно представить в виде прекращения равномерного вращательного движения на текущем радиусе, преобразования его в равномерное прямолинейное движение и последующего образования из энергии равномерного вращательного движения (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) нового вращательного движения на новом радиусе с новой энергией связи (Ецб) и новой кинетической энергией окружного движения (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Поскольку после разрыва внутренних связей прежняя энергия связи безвозвратно рассевается в пространстве, то энергия связи, необходимая для установления нового вращения (остаточная деформация) может быть изъята только из энергии освободившегося прямолинейного движения (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в виде отрицательной работы радиальной силы (Ецб) на участке равном разности радиусов (Δr = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Оставшаяся энергия это и есть кинетическая энергия окружного движения нового вращения (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Математически это можно выразить следующим образом:
Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Ецб,
где
Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Ецб = m * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δr
Главная теоретическая (но не расчётная) трудность в расчёте параметров нового движения заключается в определении величины силы, совершающей работу по превращению части кинетической энергии освободившегося тела (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в энергию связи нового вращения. При линейном изменении радиуса и постоянной линейной скорости центробежная сила изменяется так же линейно. Но в рассматриваемом случае и радиус, и линейная скорость изменяются нелинейно.
Причём установить по какому именно закону они изменяются прямыми методами, практически не представляется возможным, т.к. это зависит от множества факторов, связанных со степенью свободы радиального движения и зависимостью промежуточных значений ещё не установившихся промежуточных движений от степени радиальной свободы.
Однако теоретически в классической физике известно, что сила упругости изменяется линейно и прямо пропорционально удлинению упругого тела. Но центробежная сила равномерного вращательного движения с начальной линейной скоростью (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и центробежная сила равномерного вращательного движения с конечной линейной скоростью (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это фактически и есть начальное и конечное значения силы упругости связующего тела, работающей на участке его удлинения (Δr).
Таким образом, эквивалентная центробежная сила, работа которой определяет энергию связи нового вращательного движения, практически равна средней центробежной силе (Fцб -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), определяющейся средней линейной скоростью и средним радиусом:
Fцб -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * (½ * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ((r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) /2) =
= ¼ * m * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ((r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) /2) = ½ * m * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Тогда работа средней центробежной силы (Fцб -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на участке
(Δr = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна:
Ецб = Fцб -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δr =
= m * (½ * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
С учётом значений (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Ецб) кинетическая энергия нового окружного движения, определяющаяся по формуле (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Ецб, см. выше) равна:
Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 – m * (½ * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Покажем последовательные преобразования полученного выражения для (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), предварительно сократив его на множитель (m):
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 – (½ * (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
);
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
);
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
);
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
);
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
;
2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0;
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0;
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0;
Последнее уравнение, полученное после преобразования и сокращения, представляет собой квадратное уравнение вида:
А * х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ В * х – С = 0,
где
х = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Корни этого уравнения определяются по формуле:
х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (– В ± √Д) / 2 * А,
где дискриминант Д равен:
Д = В -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * А * С
Определим Д:
Д = (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Найдём корни:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / 2 * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / 2 * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Второй корень (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) отбрасываем, т.к. линейная скорость (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – положительная по отношению к первоначальному направлению окружного движения.
Тогда (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
),
то есть
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (3.5.2)
или
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(3.5.3)
Поскольку в соответствии с законами динамики Ньютона линейная скорость вращательного движения не может изменяться в отсутствие тангенциальных сил, то в переносном движении с изменяющимся радиусом неявная для классической физики тангенциальная сила всё-таки присутствует. Из приведённого вывода следует, что переход от одного вращательного движения с одним радиусом к вращательному движению с другим радиусом в отсутствие прямых тангенциальных сил осуществляется за счёт внешней радиальной силы в сумме с силой инерции освободившегося из вращательного движения прямолинейного движения (Ек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Очевидно, что эта неявная тангенциальная сила является тангенциальной проекцией суммы внешней радиальной силы и силы инерции освободившегося прямолинейного движения. Эта суммарная сила, как отмечалось выше, направлена по касательной к спирали переносного движения с изменяющимся радиусом, проекция которой на касательную к переносному вращению не запрещена классической физикой. Но классическая физика запрещает не только проекции векторов на перпендикулярные направления, но и силы инерции. Тем не менее, приведённый вывод подтверждает реальность сил инерции в принципе и присутствие тангенциальных сил в законе Кеплера в частности.
Приведённый вывод так же показывает, что выражение (3.5.3) определяет соотношение параметров разных переносных вращательных движений с учётом затрат на преобразование движения по направлению. В классической же динамике вращательного движения задействована энергетика только прямолинейного окружного движения. Поэтому нет никаких физических причин проводить какую-либо параллель между законом сохранения импульса, формально полученным классической физикой на основе классического уравнения моментов, и соотношением (3.5.3).
Из приведённого выше механизма (алгоритма) преобразования видов вращательного движения по радиусу следует, что силы, проявляющиеся в процессе изменения радиуса в отсутствие прямых тангенциальных сил сонаправлены с классическими силами Кориолиса, но составляют только половину классической силы Кориолиса по абсолютной величине, что будет подробно показано ниже в следующей главе.
Для того чтобы различать силу преобразования видов вращательного движения и классическую силу Кориолиса, но при этом сохранить обозначение их общей природы и историческую преемственность, мы предлагаем назвать неявные тангенциальные силы, возникающие при радиальном движении – истинными силами Кориолиса. Хотя их с не меньшим основанием можно назвать силами Кеплера. Истинные силы Кориолиса или силы Кеплера, хотя и совпадают с силами Кориолиса по направлению, однако, в отличие от сил Кориолиса это вполне реальные обычные силы.
К сложному движению с изменяющимся радиусом кривизны нельзя применять основное уравнение динамики вращательного движения, которая даёт при этом неправильный результат. А вот с помощью мерного радиана [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] задача определения любой тангенциальной силы может быть решена безо всяких моментов и связанных с ними парадоксов. Это будет показано в следующей главе (4.2.) на примере определения явных и неявных сил явления Кориолиса-Кеплера.
4. ЯВЛЕНИЕ КОРИОЛИСА – ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
Густав Гаспар Кориолис (1792—1843 гг.) – французский математик и механик открыл силу инерции, названную впоследствии его именем. Она возникает в неинерциальной вращающейся системе отсчета. Он также вывел ее формулу.

Сила Кориолиса равна удвоенной радиальной скорости (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), умноженной на угловую скорость вращения (ω) и умноженную на синус угла между ними, а так же на испытуемую массу (M).
В классической физике описаны два варианта проявления силы и ускорения Кориолиса.
В первом варианте относительная скорость направлена вдоль радиуса вращающейся системы. Здесь действительно проявляется достаточно выраженное явление, которое в классической физике ассоциируют с ускорением Кориолиса. Однако в классической физике за силу и ускорение Кориолиса фактически принимается противо реакция на обычную тангенциальную силу, которая поддерживает угловую скорость переносного вращения. Поддерживающая сила – это либо сила, действующая на движущееся радиально тело со стороны вращающихся масс системы, которые не изменяют своего радиального положения, либо любая внешняя сила, которая поддерживает переносную угловую скорость на постоянном уровне.
В отсутствие поддерживающей силы происходит естественное уменьшение угловой скорости при радиальном движении от центра вращения и естественное увеличение угловой скорости при радиальном движении к центру вращения. Это явление в классической физике называется законом сохранения углового момента, который якобы выполняется в отсутствие тангенциальных сил. Однако в реальной действительности угловой момент сохраняется именно за счёт тангенциальной составляющей радиальной силы. Это и есть основа явления Кориолиса. Поэтому тангенциальную составляющую радиальной силы мы называем истинной силой Кориолиса-Кеплера.
Проявляясь совместно с «обычной» истинной силой Кориолиса, фиктивная сила инерции Кориолиса одновременно противоречит, как физическому смыслу обычных сил, так и фиктивных сил инерции. Поскольку в классической динамике вращательного движения понятие об обычной истинной силе Кориолиса-Кеплера отсутствует, то в классической физике родилась самая странная сила не только из всех сил инерции, но и самая странная из всех обычных сил!!!
Классическая сила Кориолиса – это либо, полу фиктивная обычная сила, либо, полу обычная фиктивная сила. Недаром физики всех народов, начиная со времён Кориолиса, и до сих пор спорят, реальна ли сила Кориолиса или же это только иллюзорная сила инерции.
Поскольку истинная сила Кориолиса-Кеплера в классической модели явления Кориолиса полностью скомпенсирована, то природа этого явления принципиально не может быть раскрыта в классической физике. В частности реальное ускорение и сила Кориолиса за счёт компенсации истинной силы Кориолиса-Кеплера вдвое меньше классического ускорения и силы Кориолиса. При этом классической силе Кориолиса соответствует только общее силовое напряжение, возникающее при противодействии поддерживающей силы и истинной силы Кориолиса-Кеплера.
Во втором варианте относительная скорость направлена перпендикулярно постоянному радиусу вращающейся системы. При этом абсолютная линейная скорость является величиной постоянной. Но это есть не что иное, как равномерное вращательное движение, динамику которого с классической же точки зрения определяет исключительно только центростремительное ускорение. Следовательно, либо никакого ускорения Кориолиса при тангенциальном относительном движении нет, либо классической физике следует пересмотреть свои взгляды, как на явление Кориолиса, так и на классическую модель вращательного движения.
Явление Кориолиса – Кеплера играет очень важную роль в природе. Например, А. И. Андреев в работе «Основы естественной энергетики», Санкт-Петербург, 2004, г. на стр. 181 пишет:
«Поскольку образование и существование вихрей элементарных частиц и гравитации происходит за счёт кориолисовых сил и самовращения, то кориолисово самовращение, именно в этом смысле является основой природы».
В реальной действительности никакого самовращения вихрей за счёт силы Кориолиса нет, и не может быть в принципе. Самовращение есть только в равномерном вращательном движении. Тем не менее, явление Кориолиса – Кеплера заслуживает того, чтобы уделить ему особое внимание при рассмотрении вопросов физики движения, тем более что в классической физике оно не имеет непротиворечивого объяснения.
Рассмотрим эти вопросы подробнее.
4.1. Первый вариант проявления ускорения Кориолиса. Скорость относительного движения направлена вдоль радиуса вращающейся системы
А. Н. Матвеев в работе «Механика и теория относительности», 3-е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003 г., допущенной в качестве учебника для студентов высших учебных заведений определяет ускорение Кориолиса следующим образом (см. фотокопии ниже).




Книга написана в соответствии с программой курса физики для университетов, однако, на уровне описания физических механизмов физики в данном учебнике нисколько не больше, чем во многих других современных учебниках по физике. Форма написания книги больше соответствует справочной литературе по физике, в которой приводятся не столько физические, сколько количественные описания физических явлений.
Матвеев пытается выяснить и донести до читателей «физическую сущность кориолисова ускорения», как он сам пишет на странице 403 своей книги. Однако все принципиальные выводы, касающиеся физики явления Кориолиса, подробно не анализируются. Механизм действия ускорения Кориолиса не раскрыт. Все спорные и противоречивые моменты явления Кориолиса остаются без доказательства и разъяснений.
Зато большое внимание уделено пусть несложным математическим преобразованиям, за которыми не всегда виден физический смысл явлений, хотя в физике все должно быть наоборот. Наибольшее внимание в учебной литературе, на наш взгляд, следует уделять обоснованию изложенных позиций с физической точки зрения. Именно физический смыл явления, должен принципиально определять математические выражения, которые описывают физическое явление лишь с количественной стороны.
Ускорение Кориолиса в первом варианте по Матвееву это изменение скорости тела, движущегося радиально внутри вращающейся системы в направлении, перпендикулярном радиусу вращения. Это общепринятое в классической физике определение ускорения Кориолиса в рассматриваемом варианте. На стр. 404 Матвеев пишет: «Скорость вдоль радиуса Vr изменяется за это время (Δt) по направлению, а скорость Vn, перпендикулярная радиусу, изменяется как по направлению, так и по абсолютному значению. Полное изменение составляющей скорости, перпендикулярной радиусу, равно
ΔVn =Vn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Vn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos α + Vr * Δα ≈
≈ ω * Δr + Vr * ω Δt(66.3)
где учтено, что cos α ≈ 1
Следовательно, кориолисово ускорение
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Δr / dt + Vr * ω = 2 * Vr * ω».
Вообще говоря, поскольку поворот вектора переносной скорости происходит под действием переносного центростремительного ускорения, не имеющего отношения к поворотному ускорению Кориолиса, то векторы (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) можно сравнивать по абсолютной величине без учета (cos α). Иначе по тем же самым соображениям о необходимости учета (cos α) его следовало бы учитывать и при сравнении векторов (Vr). Но тогда мы вообще не увидели бы приращение (ΔVr). При этом из классического ускорения Кориолиса автоматически исчезла бы его вторая половина и нам вообще не пришлось бы ничего опровергать. Однако поскольку (cos α) здесь совершенно не причём, то всё намного серьёзнее и связано с неправильными физическими представлениями классической физики о явлении Кориолиса.
Из выражения (66.3) следует, что ускорение Кориолиса – это изменение абсолютной скорости в направлении перпендикулярном радиусу, которое обеспечивается двумя самостоятельными независимыми ускорениями:
1. Ускорением, характеризующим приращение линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине;
2. Ускорением, характеризующим приращение радиальной скорости относительного движения по направлению.
Фактически это означает, что приращение линейной скорости в направлении переносного вращения по абсолютной величине никак не сказывается на приращении радиальной скорости относительного движения по направлению, и наоборот – центростремительное ускорение, характеризующее изменение радиальной скорости относительного движения по направлению не имеет никакой корреляции с приращением линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине. Однако в реальной действительности эти приращения тесно взаимосвязаны между собой, что проявляется, хотя бы в их равенстве по абсолютной величине. Более того можно показать, что это равенство не случайно, т.к. они представляют собой одну и ту же физическую величину.
На рисунке (4.1.1) показано, что годограф вектора радиальной скорости, определяющийся вдоль траектории переносного вращения, совпадает с годографом вектора переносной скорости, который также определяется вдоль траектории переносного вращения. Это означает, что каждая точка годографа радиальной скорости, изменяющейся по направлению, одновременно является и точкой годографа переносной скорости, изменяющейся по абсолютной величине. Остаётся только показать, что это один и тот же годограф, т.е. нам необходимо показать корректность совмещения этих годографов в один единый годограф векторов скоростей радиального движения и окружного переносного движения.
Рис. 4.1.1
Рисунок (4.1.1) принципиально полностью идентичен рисунку (159), приведенному в работе Матвеева (см. фотокопии выше). На нём выполнены лишь некоторые дополнительные построения, которые у Матвеева отсутствуют. В точке (А) показано традиционное расположение векторов этих скоростей, принятое в классической векторной геометрии. При этом, хотя все геометрические операции сложения и вычитания векторов в классической векторной геометрии осуществляются на уровне стрелок исходных векторов, результат их геометрического сложения или вычитания снова переносится в точку на траектории. Поэтому мы не погрешим против истины, если перенесём вектор (Ve1) из точки (А) в точку (В) так, чтобы стрелки векторов переносной и относительной скоростей совместились в точке (В).
Далее вся полученная связка векторов (Vr1; Vе1) с совмещёнными стрелками переносится параллельно самой себе в точку (В1), в которой тело оказалось бы, двигаясь с постоянной по условию задачи радиальной скоростью и с постоянной окружной переносной скоростью, соответствующей окружной скорости тела в точке (А). Естественно, что при этом никакого приращения ни окружной переносной скорости по абсолютной величине, ни радиальной скорости по направлению не происходит, что соответствует сходу тела с траектории поворотного движения с постоянной поворотной скоростью, в результате чего образуется девиация поворотного движения в виде окружного отрезка (В1, В2).
Для того чтобы вернуть тело из точки девиации (В1) на реальную траекторию абсолютного и поворотного движения, которые пересекаются в точке (В2), необходимо сообщить ему поворотное ускорение, которого оно было лишено в течении времени образования девиации. Для этого достаточно поворачивать всю связку векторов (Vr1; Vе1) с угловой скоростью переносного вращения относительно точки (А1) в течение времени образования этой девиации. При этом на рисунке видно, что стрелки вектора (Vr1) и вектора (Vе1), совмещённые в одной общей точке центра масс тела формируют одни и те же точки искомого приращения поворотной скорости в виде общего годографа (ΔVпов=ΔVr=ΔVe), он же девиация поворотного движения.
По окончании времени ликвидации девиации тело и соответственно стрелки векторов всей связки (Vr1; Vе1) займут какое-то положение (В2). Для того чтобы получить полную векторную диаграмму поворотного движения достаточно соединить точку (В2) с центром вращения в точке (О) линией, которая естественно пройдёт и через точку (А1). Это и есть новый радиус вращения.
Теперь, когда мы определили общее приращение поворотного движения в виде общего годографа (ΔVпов=ΔVr=ΔVe), которая одновременно является девиацией поворотного движения, можно вернуться к традиционному для классической векторной геометрии расположению векторов, вернув вектор общего годографа (ΔVпов=ΔVr=ΔVe), она же девиация поворотного движения, и вектор (Vr1) в точку (В2), обозначающую наше тело. При этом вектор (Vr1) превратится в вектор (Vr2), а вектор текущей окружной линейной скорости будет равен простой алгебраической сумме векторов (Vе1) и (ΔVпов=ΔVr=ΔVe), что и показано на рисунке.
Таким образом, девиация поворотного движения определяется вдоль переносной окружности и равна общему приращению радиальной скорости по направлению и окружной скорости переносного движения по величине. Это и есть общий годограф поворотной скорости, который и определяет общее для этих двух скоростей ускорение поворотного движения.
Но поскольку абсолютная траектория поворотного движения в любом сколь угодно малом интервале времени пересекает бесконечное множество переносных окружностей, то общая девиация поворотного движения в рассматриваемом интервале времени определяется суммой всех девиаций, определяемых вдоль каждой переносной окружности. Очевидно, что для постоянного поворотного движения величина каждой текущей девиации прямо пропорциональна радиусу. Следовательно, общая сумма всех девиаций поворотного движения будет определяться дугой переносной окружности со средним радиусом за вычетом её части, пройденной с начальной линейной скоростью в исходной точке поворотного движения.
Некоторое графическое расхождение годографа (ΔVr) с годографом (ΔVe) на рисунке (4.1.1) объясняется только несоответствием масштаба общей кинематики поворотного движения, и реального масштаба, в котором осуществляется физический механизм поворотного движения. В реальном физическом масштабе формирования одного цикла ускорения Кориолиса стрелки вектора (Vr1) и вектора (Vе1) не движутся ни по траектории переносного вращения, ни по траектории поворота стрелки вектора (Vr1).
На уровне физического механизма нет собственно и самих стрелок (Vr1 и Vе1) в том обобщённом виде, в котором они изображены на рисунке (4.1.1). Зато на уровне физического механизма есть общее приращение движения по очень сложной траектории, которую невозможно изобразить графически во всех деталях в масштабе общей кинематики поворотного движения. Академически же мы можем это достаточно достоверно отразить только через общий годограф (девиацию) в очень малом интервале времени.
На нашем рисунке (4.1.1) для наглядности показан просто огромный интервал времени. Поэтому графическое расхождение годографов столь хорошо заметно. Однако в реальном масштабе времени изобразить обобщённую кинематику любого сложного движения практически невозможно. Поэтому мы преследовали цель показать только принципиальное совпадение приращения переносной скорости по абсолютной величине и относительной скорости по направлению, что, на наш взгляд, с достаточной достоверностью отображено на рисунке (4.1.1).
Для тех, у кого остались сомнения в правомерности, приведённой на (Рис. 4.1.1) векторной диаграммы общего для двух составляющих поворотной скорости ускорения, мы привели на этом же рисунке годограф абсолютной скорости (∆Vабс), который построен по всем правилам классической векторной геометрии с началом векторов в точке (В2) центра масс тела. Если бы в поворотном движении было бы два приращения двух составляющих так называемой поворотной скорости, то вектор (∆Vабс) более чем вдвое превышал бы наш вектор (ΔVпов = ΔVr = ΔVe). Однако, как вы можете убедиться сами он не дотягивает даже до полуторного превышения вектора (ΔVпов = ΔVr = ΔVe).
Конечно же, можно выбрать другие значения исходных векторов, при которых вектор (ΔVпов = ΔVr = ΔVe) будет значительно меньше по отношению к вектору (∆Vабс). Однако в составе годографа абсолютной скорости даже зрительно всегда несложно увидеть приращение, обусловленное именно центростремительным ускорением переносного вращения. При этом оставшаяся часть, приходящаяся на вектор (ΔVпов = ΔVr = ΔVe) вряд ли станет вдвое большей.
Но этот несложный графический эксперимент, если вы до сих пор сомневаетесь в нашей диаграмме, вы проделаете уже сами. У нас никаких сомнений в своей правоте нет. Во всяком случае, ниже мы ещё не раз подтвердим этот наш вывод с разных сторон. А вот в классической физике никаких сколько-нибудь убедительных доказательств наличия двух самостоятельных приращений двух составляющих поворотной скорости нет.
***
Равенство годографов (ΔVпов = ΔVr = ΔVe), показанное на рисунке (4.1.1) допускает возможность его ещё более детальной геометрической проверки через годограф абсолютной скорости (ΔVа), чем та, которую мы привели на (Рис. 4.1.1). Очевидно, что годограф абсолютной скорости является геометрической суммой годографа переносной скорости (ΔVпер) и годографа поворотной скорости (ΔVпов). На рисунке 4.1.2 показано, что сумма годографа переносной скорости и годографа поворотной скорости в нашей версии (ΔVпов = ΔVr = ΔVe) принципиально равна годографу абсолютной скорости.
Рис. 4.1.2
Конечно, такая криволинейная векторная геометрия годографов несколько некорректна, т.к. криволинейных векторов в классической физике не существует. Однако в очень малом интервале времени этот некорректный с точки зрения классической физики треугольник годографов переносной скорости (ВС), абсолютной скорости (АС) и поворотной скорости (АВ) практически эквивалентен треугольнику прямых векторов. При этом величины углов треугольника, которые при распрямлении сторон, безусловно, изменятся, для нас не имеют значения.
Главное, что принципиально он реально отражает действительность, т.к. на рисунке видно, что при любых графических искажениях векторной геометрии при распрямлении криволинейного треугольника годографов (АВС), его сторона (АВ) ни при каких обстоятельствах не превысит равенство (ΔVпов = ΔVr = ΔVe) вдвое. Идентичность приращения линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине и относительной скорости по направлению можно показать и аналитически, что будет очередным подтверждением единства годографов переносной и относительной скорости (см. Рис. 4.1.1).
Приращение радиальной скорости относительного движения по направлению равно:
ΔVr = Vr * Δα = Vr * ω * Δt
Это выражение соответствует третьему члену выражения (66.3)
Произведение (Vr * Δt) в выражении для (ΔVr) есть не что иное, как изменение радиуса переносного вращения (Δr). Тогда выражение для (ΔVr) можно записать в виде:
ΔVr = Vr * Δα = Vr * ω * Δt = (Vr * Δt) * ω = Δr * ω
Но (Δr * ω) есть не что иное, как прирост линейной скорости переносного движения в связи с изменением радиуса переносного вращения:
ΔVл = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω – r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω = (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω = Δr * ω
Тогда:
ΔVr = ΔVл
Аналогичным образом можно показать, что прирост абсолютной скорости в направлении линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине есть не что иное, как прирост радиальной скорости относительного движения по направлению.
ΔVл = Vn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Vn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Δr = ω * (Vr * Δt) =
= Vr * (ω * Δt) = Vr * Δα = ΔVr
То есть:
ΔVл = ΔVr
Следовательно, ускорение Кориолиса (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) можно выразить через знак полного физического соответствия (≡), обозначающий не просто математическое равенство, а одну и ту же физическую величину. Если такого знака нет в математике, то его следует ввести, поскольку подобных ситуаций в существующей математической физике предостаточно.
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (ΔVл / Δt ≡ ΔVr / Δt) = ω * Vr
Как это ни парадоксально этот же самый математический вывод в классической физике приводится как подтверждение классической модели поворотного ускорения, а не как выражение одного и того же поворотного ускорения через взаимосвязь углового и линейного перемещения. Однако даже математическое равенство означает, прежде всего, идентичность физических величин, но никак не их кратность.
Из количественного математического описания физических явлений нельзя делать однозначные физические выводы. Самостоятельные независимые ускорения теоретически могут быть равны между собой количественно, хотя для образования такого равенства в разных самостоятельных движениях даже в течение достаточно непродолжительного времени необходимо невероятное стечение сопутствующих обстоятельств.
Полное же совпадение математических формул ускорений, в которых присутствуют одни и те же базовые физические величины в соответствии с законом сохранения истины (см. гл. 2) должно, прежде всего, свидетельствовать о том, что речь идет об одной и той же физической величине. Следовательно, в классическом ускорении Кориолиса одна и та же физическая величина, скорее всего, учтена дважды.
Для всех без исключения криволинейных движений в природе существует только один физический механизм изменения движения по направлению (см. гл.3.3). В этом механизме можно отыскать любые элементы поворотного движения. Например, в рассмотренном ранее в главе (3) вращательном движении проекция вектора линейной скорости, изменяющегося как по величине, так и по направлению на радиальное направление так же, как и в поворотном движении образует радиальное ускоренное движение.
Однако при этом никто не утверждает, что центростремительное ускорение состоит из двух независимых ускорений – ускорения по изменению направления линейной скорости вращательного движения и поступательного радиального ускорения. Нет никаких оснований утверждать это и в отношении поворотного ускорения, которое, по-видимому, также как и ускорение вращательного движения формируется из элементарных отражений.
Классическое центростремительное ускорение ассоциируется в классической физике с единым линейным ускорением, направленным к центру вращения. А физически идентичное ему ускорение Кориолиса, как это ни странно, раскладывается на две одинаковые по абсолютной величине линейные составляющие в одном и том же направлении, которые вопреки всякой логике и законам природы якобы самостоятельно, т.е. независимо друг от друга определяют приращение разных видов движения.
И тем более странно, что во втором варианте классического проявления ускорения Кориолиса при окружном относительном движении центростремительное ускорение равномерного вращательного движения названо в классической физике ускорением Кориолиса, хотя принципиально одинаковые – вовсе не значит, полностью идентичные (см. гл. 4.3).
***
В классической модели явления Кориолиса истинная сила Кориолиса, которая совместно с поддерживающей силой обеспечивает статическую составляющую силы Кориолиса, отсутствует (см. гл. 3.5.2). Но видимо опытные данные о величине силового напряжения Кориолиса в физике всё же имеются. Может быть поэтому, для того чтобы оправдать удвоенную по сравнению с реальным линейным геометрическим приращением поворотного движения величину классической силы Кориолиса и была придумана небылица о присутствии в составе классического ускорения Кориолиса двух одинаковых по абсолютной величине и по направлению составляющих.
Специфика центростремительного ускорения в классической модели вращательного движения состоит в том, что оно не сообщает поступательного приращения движения в направлении своего действия. Поэтому если ввести центростремительное ускорение в состав ускорения Кориолиса, то приращение поворотного движения в прямом направлении преобразования напряжение-движение, не изменится. Но центростремительная сила для образования вращательного движения в классической модели вращательного движения, безусловно, имеется. Как мы уже отмечали, это статическое напряжение классической силы Кориолиса. По этой причине центростремительное ускорение в составе ускорения Кориолиса идеально подходит для подгонки классической модели явления Кориолиса к опытным данным о величине классического напряжения Кориолиса, если таковые имеются.
Напряжение Кориолиса действительно вдвое больше результата прямого видимого преобразования напряжение-движение. Следовательно, центростремительная составляющая ускорения Кориолиса позволяет классической физике без каких-либо видимых парадоксов подогнать, удвоенное по отношению к реальному прямому ускоренному перемещению тел, напряжение Кориолиса к двум ускорениям – в одном геометрическом перемещении. А может быть, классическая физика безо всякого лукавства действительно считает, что динамика поворотного движения соответствует полной величине классического ускорения Кориолиса? Нам это неизвестно, да и неважно, т.к. в любом случае такая динамика не соответствует действительности.
Мы уже неоднократно отмечали, что на макроуровне в равномерном диаметрально уравновешенном вращательном движении ускорение, как таковое в каком-либо направлении действительно отсутствует. А вот при таком же равномерном движении по окружности отдельной материальной точки ускорение за счёт активных центростремительных сил, конечно же, есть, т.к. в этом случае центростремительные силы диаметральног не уравновешены.
Следовательно, в классической модели явления Кориолиса, в которой вращение вектора относительной скорости неуравновешенное, помимо затрат на приращение вектора скорости переносного вращения по абсолютной величине должны чётко обнаруживать себя отдельные затраты и на диаметрально неуравновешенное вращение вектора радиальной скорости. Даже если такое приращение движения осуществляется не в прямом видимом направлении преобразования напряжение-движение (см. гл. 1.2) его всегда можно обнаружить через годограф изменяемой скорости.
Таким образом, для того, чтобы показать, что приращение переносной скорости по абсолютной величине и приращение относительной скорости по направлению это одна и та же физическая величина, достаточно показать, что в классическом поворотном движении нет этих двух самостоятельных приращений, как нет и двойных затрат на реальную динамику поворотного движения. Это общее приращение двух скоростей, что мы и проиллюстрировали на рисунке (4.1.1.). Ещё одно очередное подтверждение нашей версии явления Кориолиса напрямую следует из физического механизма образования ускорения Кориолиса, который мы поясним с помощью рисунка (Рис 4.1.3).
Радиальное движение может изменить своё направление только при взаимодействии тела с вращающимся радиусом, когда он в процессе вращения изменит своё угловое положение по отношению к первоначально заданному в одном фиксированном направлении прямолинейному радиальному движению. При этом взаимодействие тела с радиусом будет происходить по типу отражения (см. Рис 4.1.3, положение 2), в котором и происходит изменение направления радиального движения и соответственно его скорости. Но, как известно ускорение отражения никто не подразделяет на составляющие разных движений, справедливость чего мы и поясним ниже.
В предлагаемом анализе мы, разумеется, не будем учитывать возможное движение (отдачу) самого радиуса при отражении от него тела, т.к. эта отдача, которая в отсутствии поддерживающей силы представляет собой истинную силу Кориолиса, полностью компенсируется половиной поддерживающей силы при её наличии. Тем более что в классической версии явления Кориолиса никакой истинной силы Кориолиса нет.
В классической физике, как это ни странно, замедление или ускорение радиально движущегося тела в отсутствии поддерживающей силы осуществляется и в отсутствии каких-либо тангенциальных сил, а только за счёт изменения пресловутого момента инерции! Ё! Во всяком случае в классической физике отсутствует понятие напряжение Кориолиса, т.е. сила Кориолиса не подразделяется на статическую и динамическую, а вся она якобы затрачивается на реальное ускоренное движение, ответом на которое и является ускорение Кориолиса.
Итак, продолжим.
Оторвавшись после отражения от физического радиуса-направляющей, тело движется по инерции, не меняя больше углового положения и абсолютной величины вектора своей скорости (см. Рис. 4.1.3, положение 3). При этом тело удаляется от отразившего его радиуса в переносном направлении со скоростью, равной проекции своей абсолютной (отражённой) скорости на переносное направление. Одновременно тело удаляется и от центра вращения с радиальной проекцией абсолютной скорости. Однако угловое положение вращающегося физического радиуса продолжает непрерывно изменяться и после завершения взаимодействия отражения. Поэтому физический радиус постепенно догоняет вектор скорости тела по угловому положению.
Кроме того, все точки вращающегося радиуса имеют свою переносную скорость, которая тем больше, чем дальше она находится от центра вращения. Поэтому, как бы ни была велика отражённая инерционная скорость тела в переносном направлении, одновременно удаляющегося от центра вращения и в радиальном направлении, его рано или поздно настигнет соответственная точка на радиусе. Другими словами в процессе радиального движения тело неизбежно переместится в область переносного вращения, в которой тангенциальная скорость точки на радиусе сопоставима со скоростью тела в этом направлении, что приведёт к новому взаимодействию.
Рис. 4.1.3
В момент новой встречи с радиусом происходит новое отражение. Поскольку при приближении к точке встречи осуществляется постепенное сокращение разницы скоростей, то относительная скорость взаимодействия отражения в переносном направлении будет практически такая же, как и в начале цикла. Если же этого не произойдёт сразу, то при неизменной угловой скорости и неизменной по абсолютной величине радиальной скорости каждое последующее отражение будет происходить при меньшем различии исходных параметров взаимодействия, которые вдруг по какой-либо причине существовали перед первым взаимодействием цикла формирования ускорения Кориолиса, вплоть до их полного совпадения в конце цикла.
То есть в конце цикла относительная скорость точки на радиусе и тела в переносном направлении в любом случае становится равна нулю, а скорость относительного движения поворотного движения направлена строго вдоль радиуса с прежней абсолютной величиной. На этом полный цикл формирования поворотного движения и ускорения Кориолиса заканчивается (см. Рис. 4.1.3, поз. 4), после чего начинается новый абсолютно идентичный предыдущему цикл поворотного движения.
Разумеется, это справедливо только при условии неизменности радиальной скорости относительного движения по величине и неизменности угловой скорости переносного вращения. В противном случае переменное ускорение Кориолиса, как собственно и все переменные величины, будет, непредсказуемым и естественно не будет иметь никаких чётко выраженных циклов своего формирования.
Условие неизменности радиальной скорости относительного движения по величине точно так же, как и условие неизменности угловой скорости переносного вращения в соответствии с классической моделью явления Кориолиса обеспечивается внешним регулированием за счёт радиальной и тангенциальной внешней поддерживающей силы. При этом (ω = const) и (V = const).
Теперь рассмотрим, какие приращения получает поворотное движение в процессе своего формирования, как по своему физическому смыслу, так и по величине.
В соответствии с механизмом отражения, ускоренное удаление тела от радиуса за счёт изменяющейся по направлению относительной скорости, определяется, как её проекция на перпендикуляр к отражающему радиусу. Но это и есть не что иное, как ускорение переносной скорости по абсолютной величине, а также не следует забывать, что в соответствии с механизмом отражения проекция относительной скорости на перпендикуляр к отражающему радиусу образуется в процессе отражения исключительно только за счёт единого обобщённого ускорения отражения. Следовательно, ускорение радиальной скорости по направлению, ускорение переносной скорости по величине и ускорение отражения это одна и та же физическая величина.
В противном случае, если допустить, что эти ускорения являются самостоятельными величинами, то угол отражения тела должен быть втрое больше угла падения, что не имеет ни энергетического, ни практического подтверждения. Если же допустить, что самостоятельными являются только два поворотных ускорения, как это утверждает классическая физика, то угол отражения будет всего вдвое больше угла падения. Но поскольку законы отражения не зависят от ошибочных классических теорий, то только одно из поворотных ускорений может быть представлено ускорением отражения – это либо изменение радиальной скорости по направлению, либо изменение переносной скорости по абсолютной величине, что так же не соответствует механизму отражения.
Тело, изменив направление скорости при отражении, не может не удаляться от отражающей поверхности и наоборот. Остаётся только вариант триединства ускорения отражения, ускорения радиальной скорости по направлению и ускорения переносной скорости по величине.
А вот абсолютная величина каждого мгновенного ускорения отражения внутри цикла формирования ускорения Кориолиса может превышать среднее ускорение цикла не только вдвое, но и в десятки раз, что не меняет ни физического смысла ускорения Кориолиса, ни его обобщённую количественную величину. Количественная величина не меняется по той простой причине, что в среднем тело не может двигаться в направлении линейной скорости переносного вращения быстрее соответственной точки на радиусе, как мяч не может иметь среднюю скорость большую средней скорости футболиста.
Если тело получит, например, в 10 раз большее мгновенное ускорение отражения, чем среднее обобщённое ускорение Кориолиса, то к моменту отрыва от радиуса оно наберёт скорость в 10 раз большую средней скорости инерционного движения. Но тогда и радиусу, вращающемуся с постоянной угловой скоростью, понадобится в 10 раз большее время, чтобы догнать тело. При этом среднее ускорение Кориолиса при неизменной угловой скорости и неизменной величине скорости относительного движения количественно останется неизменным:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ( -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t) = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t
Но физическая сущность ускорения Кориолиса не изменится, даже если в связи с переменной угловой скоростью переносного вращения и с переменной относительной скоростью, все отражения будут абсолютно разными по абсолютной величине, т.к. не количественные характеристики определяют физическое явление, а его физическая сущность. Поэтому даже если все отражения будут разными, их ускорения не перестанут быть ускорениями отражения, которые одновременно определяют, как изменение направления отражённого вектора скорости, так и вектора скорости нормального удаления тела от отражающей поверхности независимо от величины скорости.
Помимо иллюстрации, показанной на рисунке (4.1.1), в этом можно ещё раз убедиться графически на рисунке (4.1.3), на котором это показано несколько иным способом. Но это лишь делает обе иллюстрации только более достоверными. Из классической физики, а именно из понятия годографа известно, что центростремительное ускорение – это линейная скорость линейной скорости. Поэтому на рисунке (4.1.3, позиция 4) вектор ускорения по изменению радиальной скорости по направлению (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), как ему и положено быть по определению, размещён вдоль касательной к годографу вектора радиальной скорости (Vr).
Далее, если перенести в конец вектора радиальной скорости ещё и вектор абсолютного ускорения параллельно самому себе, то можно увидеть, что вектор (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в точности совпадает с вектором (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), как с проекцией той же самой (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на ту же самую касательную к тому же самому годографу. Это свидетельствует о том, что скорости (Vе) и (Vr) имеют общий годограф, а вектор (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это такая же проекция абсолютной скорости, как и вектор (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Но один вектор (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не может иметь две одинаковые проекции на одно и то же направление. Следовательно, векторы (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это одна и та же физическая величина, которая и является ускорением Кориолиса.
Как видно, приведённая на рисунке (4.1.3) геометрия динамики поворотного движения учитывает не только геометрию прямого перемещения материи в пространстве в виде прямого преобразования напряжение-движение, но и непрямое преобразование силы в движение, которое в большинстве случаев можно определить не по прямой геометрии приращения физической траектории, а только через абстрактный годограф скорости.
Так, например, радиальное центростремительное ускорение в классической физике не имеет под собой реального приращения радиального движения тела и определяется только через годограф линейной скорости. Поэтому наличие общего годографа скорости (Vе) и (Vr) вне всяких сомнений свидетельствуют о том, что векторы (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это одна и та же физическая величина.
Таким образом, поскольку две половинки классического ускорения Кориолиса, как мы выяснили, это одна и та же физическая величина, то коэффициент при ускорении Кориолиса равен «единице», но никак не «двойке». При этом напряжение Кориолиса по абсолютной величине действительно соответствует классической силе Кориолиса (см. гл. 3.5.2). Однако половина этого напряжения не реализуется в движение тела. Она компенсируется истинной силой Кориолиса-Кеплера и рассеивается среди элементов радиуса, тела и окружающей среды.
***
Выводом формулы ускорения Кориолиса занимались множество авторов. Однако, несмотря на все перечисленные выше противоречия классической модели поворотного движения, формула ускорения Кориолиса в выводах всех авторов неизменно привязана к результату, определяющемуся исторически сложившейся неправильной оценкой ускоренного геометрического приращения поворотного движения.
Рис. 4.1.5
В выводе формулы для ускорения Кориолиса, представленном в одном из многочисленных справочников по физике для высшей школы (см. Рис.4.1.5), ускорение Кориолиса определяется как ускорение эквивалентного прямолинейного равноускоренного движения по формуле пути (S) для прямолинейного равноускоренного движения. Мы не будем уточнять библиографию этого справочника, т.к. все они как две капли воды повторяют одну и ту же ошибку классической физики и соответственно высших школ всех времён и народов.
Приведем дословно выдержку из справочника: «Пусть тело (Б), находящееся на расстоянии (А) от неподвижной точки (О), движется в направлении точки (В) со скоростью (Vр). При отсутствии вращения тело (Б) через время (t) оказалось бы в точке (В). Так как направляющая (ОВ), вдоль которой движется тело, вращается в направлении (С), то фактически через время (t) тело (Б) окажется в точке (С) пройдя путь равный дуге окружности (ВС)».
Таким образом, ускорение Кориолиса в классической физике определяется через дугу (ВС), которую предлагается считать расстоянием, пройденным с ускорением Кориолиса. Причем никаких пояснений, на каком основании дуга (ВС) принимается за путь, пройденный с ускорением Кориолиса, в справочнике не приводится. Можно лишь предположить, что дуга (ВС) ассоциируется с девиацией поворотного движения. Девиация это академическое отклонение тела от реальной траектории движения в случае прекращения действия ускорения за период движения без ускорения.
Чтобы вернуть тело после движения с постоянной скоростью, которую оно имело на момент прекращения действия ускорения на реальную траекторию движения необходимо обеспечить ему такое же приращение движения, дефицит которого образуется за время отсутствия ускорения. Очевидно, что ускорение по преодолению девиации, образующейся в достаточно малом интервале времени в некотором приближении соответствует реальному ускорению криволинейного движения, по крайней мере, по абсолютной величине.
В общем случае криволинейного движения девиация в заданном интервале времени представляет собой отклонение прямолинейной траектории, которая пройдена с учетом постоянной скорости, достигнутой на момент начала образования девиации от реальной траектории, по которой тело движется с той же начальной скоростью, но с учетом реального ускорения в дальнейшем.
Причем поскольку прямолинейное движение с постоянной скоростью, равной начальной скорости образования девиации осуществляется по одной касательной к абсолютной траектории, то в общем случае отклонение прямолинейного движения однозначно определяется по отношению к единственно возможной траектории абсолютного движения. В поворотном движении такой определенности нет, т.к. в любом его сколь угодно малом интервале времени радиальное движение пересекает бесконечное множество окружностей переносного вращения, вдоль которых может быть определена своя текущая мгновенная девиация.
Однако в начале настоящей главы было показано (см. Рис. 4.1.1), что общее приращение поворотного движения для полного приращения радиуса (∆r), пересекающего бесконечное множество переносных окружностей, вдоль которых может быть определена своя текущая мгновенная девиация, определяется суммой девиаций вдоль всех промежуточных переносных окружностей поворотного движения. Эта сумма определяется дугой окружности со средним радиусом за вычетом её части, пройденной с начальной линейной скоростью в исходной точке поворотного движения.
На (Рис. 4.1.6) схематично изображена структура девиации поворотного движения в заданном интервале времени. Очевидно, средняя девиация поворотного движения эквивалентна дуге окружности (ЖЗ) со средним радиусом переносного вращения (Rср) за вычетом дуги (БГ), соответствующей линейному поступательному перемещению за счёт начальной линейной скорости переносного вращения (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Элементарные окружные участки переносного вращения реальной траектории с радиусами большими среднего радиуса (Rср) больше соответствующих им участков дуги (ЖЗ), в то время как элементарные окружные участки с меньшими радиусами, меньше соответствующих участков дуги (ЖЗ). Однако в силу прямой пропорциональности величины радиуса и длины окружности общая сумма окружных участков вдоль кривой (БС) равна длине дуги (ЖЗ).
Рис. 4.1.6
С учётом изложенного определим линейное ускорение, эквивалентное ускорению Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) через девиацию поворотного движения. При этом, поскольку в рассматриваемом случае дуга (ЖЗ), кроме девиации поворотного движения включает в себя отрезок, пройденный с начальной линейной скоростью (Vлб), применим формулу равноускоренного движения для пути (S = ЖЗ) с учетом начальной скорости, являющейся постоянной составляющей равноускоренного движения.
S = Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (4.1.1)
Где Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– линейная скорость точки (Б)
Тот же самый путь можно определить, как суммарную длину элементарных участков поворотного движения вдоль траектории (БС), из которых и складывается в конечном итоге девиация поворотного движения с учетом постоянной начальной линейной скорости, равной дуге (БГ).
Радиус дуги (ЗЖ) равен среднему радиусу между начальным и конечным радиусом поворотного движения. Обозначим его (Rср):
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (ОС + А) / 2 (4.1.2)
Очевидно, что:
ОС = А + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t (4.1.3)
Подставляя (4.3) в (4.2) получим:
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t / 2 (4.1.4)
Путь (S), выраженный через угловую скорость (ω), определится выражением:
S = R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * t (4.1.5)
Подставляя (4.4) в (4.5) и приравняв (4.1) и (4.5) получим:
Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = (А + Vр * t / 2) * ω * t
или
2 * Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * А * ω * t + Vр *ω * t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
2 * Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * А * ω / t + Vр * ω (4.1.6)
Отсюда находим ускорение Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * А * ω / t + Vр * ω – 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t (4.1.7)
Заметим, что произведение А*ω есть не что иное, как (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Произведя замену, получим выражение (4.8), в котором отсутствует начальная линейная скорость, т.е. ускорение Кориолиса зависит только от угловой скорости переносного вращения и линейной скорости относительного движения:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vр (4.1.8)
Выражение (4.8), полученное с учётом реального изменения радиуса поворотного движения отличается от формулы для (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), приведенной в справочнике по физике для высшей школы (4.9):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * А * ω /t +2 * Vр * ω (4.1.9)
Авторы не учли, что:
во-первых: в любом промежутке времени девиация поворотного движения прямо пропорциональна радиусу, т.е. реальный путь, пройденный телом за счет ускорения Кориолиса ровно вдвое меньше длины дуги (ВС) с максимальным радиусом за вычетом дуги (БГ), равной длине пути, пройденного с начальной линейной скоростью (Vлб);
во-вторых: начальная скорость тела в точке (Б) Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠ 0. Поэтому путь (S), пройденный телом под действием ускорения Кориолиса равен не:
S = а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (4.1.10)
как записано в справочнике. С учетом начальной линейной скорости переносного вращения (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) путь равен:
S = Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (4.1.11)
В случае изменения направления движения тела (Б) на противоположное, т.е. к центру вращения выражение для (Rср) приобретет вид:
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= А – V * t / 2 (4.1.12)
S = Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t – а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 (4.1.13)
Тогда получим для (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
— а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t – 2 * А * ω / t + V * ω (4.1.14)
или
— а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vр (4.1.15)
***
Поскольку формулы ускорения Кориолиса (4.1.9) и (4.1.15) соответствуют приращению либо только линейной скорости относительного движения по направлению, либо только приращению линейной скорости переносного движения по абсолютной величине, то формулу ускорения Кориолиса намного проще вывести через прирост линейной скорости переносного вращения.
Пусть тело (Б) движется (см. рис. 4.1.5) вдоль радиуса в направлении точки (В) с постоянной радиальной скоростью (Vр). За время (t) – время прохождения пути (БС) линейная скорость движения по окружности увеличится от линейной скорости точки (Б) – (Vлб) до линейной скорости точки (С) – (Vлс). Разгон происходит под воздействием направляющей (ОВ) на тело (Б) с силой эквивалентной силе Кориолиса (Fк) и ускорением Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Ускорение определяется как прирост линейной скорости за единицу времени (t):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / t(4.1.16)
Если выразить линейные скорости через угловую скорость получим:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (ω * (А + Vр * t) – ω * А) / t (4.1.17)
или:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vр (4.1.18)
В некоторых случаях радиальное относительное движение может осуществляться с ускорением. Это необходимо учитывать при определении ускорения Кориолиса. Рассмотрим случай равноускоренного радиального движения.
Вернемся еще раз к формуле (4.16):
ак = (Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / t (4.1.16)
Запишем выражение для линейной (окружной) скорости в точке (Б):
Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * А (4.1.19)
И для линейной (окружной) скорости точки (С):
Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * (А + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t) (4.1.20)
Здесь (Vр) – радиальная скорость с учетом радиального ускорения.
Скорость (Vр) можно найти через радиальное ускорение. Так как ускорение в общем случае может меняться, найдем среднюю величину радиального ускорения (ар) на участке (БС):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 (4.1.21)
Тогда радиальная скорость с учетом радиального ускорения определится выражением:
Vр = Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * t/2 (4.1.22)
где: Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– радиальная скорость начальная.
Подставим (4.22) в (4.20):
Vл -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * (А + (Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * t / 2) * t) =
= ω * А + ω * t * Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 + ω * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 (4.1.23)
Подставим (4.23) и (4.19) в (4.16):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * А / t + ω * Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t / 2 + ω * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t / 2 – ω * А / t
или формула для ускорения Кориолиса при ускоренном радиальном движении примет вид:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * t * (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 (4.1.24)
Как следует из выражения (4.8) и (4.15), девиация поворотного движения не зависит от начальной линейной скорости переносного вращения, т.к. начальная скорость есть величина постоянная. Поэтому приращение поворотного движения в каждом минимальном интервале времени, начинающегося не с нулевого радиуса эквивалентно приращению поворотного движения, начинающегося с нулевого радиуса. На (Рис.4.1.7) графически пояснено определение девиации поворотного движения с нулевого радиуса поворота без учёта начальной линейной скорости переносного вращения.
Рис. 4.1.7
В соответствии с положениями теоретической механики движение по любой криволинейной траектории может быть достигнуто одним поступательным и одним вращательным движением (см. Рис. 4.1.7). Следовательно, общий путь сложного движения раскладывается на три составляющие: на путь переносного движения (О-О1), путь относительного движения (О1-В = О1-А) и на поворотный путь (ВС).
В соответствии с классической схемой криволинейного движения поступательное движение по траектории переносного движения (О-О1) и вращательное движение в точке переносной траектории, соответствующей конечному моменту рассматриваемого интервала времени в точке (О1) осуществляются с учётом завершённого в рассматриваемом интервале времени относительного движения (ОА).
При этом дуга (ВС), соответствующая максимальному радиусу поворота в рассматриваемом интервале времени принимается за девиацию поворотного движения, в то время как реальный радиус поворотного движения растёт линейно и достигает максимального радиуса поворота только к концу рассматриваемого интервала времени. Таким образом, классическая схема сложного движения не отражает реальной действительности.
При наличии переносного вращения движение вдоль относительной траектории следует рассматривать одновременно с поворотом относительной траектории в конечной точке траектории переносного движения (О1), соответствующей конечному моменту рассматриваемого интервала времени. При этом поступательное движение осуществляется как перемещение точки начала относительного и поворотного движений в конечную точку траектории переносного движения, из которой одновременно осуществляются относительное и поворотное движения. Однако при этом реальная девиация поворотного движения соответствует окружным участкам кривой (О1-С), которая обозначена на рисунке (4.1.7) синим цветом.
В предложенной академической схеме представления сложного движения классический принцип разложения абсолютной траектории на составляющие, соответствующие каждому виду движения полностью сохраняется. Однако при этом учитывается реальный путь, пройденный с ускорением Кориолиса, т.к. реальное приращение поворотного движения определяется средним радиусом поворота, изменяющимся без учёта начальной линейной скорости переносного вращения от нуля до (Rmax). В этом случае абсолютная величина девиации поворотного движения равна сумме окружных участков синей кривой (О1-С) или длине дуги (DN).
Таким образом, полное геометрическое ускорение Кориолиса количественно соответствует линейному ускорению в направлении линейной скорости переносного вращения или ускорению по изменению направления радиальной скорости относительного движения каждому в отдельности, что полностью соответствует приведённому выше механизму формирования ускорения Кориолиса и физическому смыслу ускорения Кориолиса в нашей версии.
***
Аналогичный геометрический вывод ускорения Кориолиса приведен в другом справочнике по физике (Х. Кухлинг, «Справочник по физике», МОСКВА, «МИР» 1983). «Перемещение тела в радиальном направленииравно r = vt. За то же время точка, удаленная от центра вращения на расстояние r, пройдет по дуге окружности путь s = rωt. Подставив сюда выражение для r, получим s = vtωt = vωt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Отсюда следует, что s ~ t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, т.е. движение происходит ускоренно, а s = аt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2. Таким образом, vωt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= аt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2, следовательно, ускорение Кориолиса равно а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2vω» (см. Рис. 4.1.8).
Рис. 4.1.8
Как и в большинстве случаев описания физических явлений в современной физике, в выводе Кухлинга какие-либо физические обоснования ускорения Кориолиса отсутствуют. У Кухлинга нет никаких пояснений, из каких соображений путь (s) увязывается с приращением, полученным непосредственно за счет ускорения Кориолиса, кроме некорректной с физической точки зрения фразы: «За то же время точка, удаленная от центра вращения на расстояние r, пройдет по дуге окружности путь s = rωt». Точка, удаленная от центра вращения на расстояние (r) действительно пройдет указанное Кухлингом расстояние. Однако теоретическое обоснование соответствия пути (s = rωt) девиации поворотного движения у Кухлинга, как и других авторов по сути дела отсутствует.
В классической схеме девиации поворотного движения одно и то же приращение фактически учитывается дважды. Один раз как реальное приращение, т.е. девиация непосредственно поворотного движения. Второй раз как искуственное для определения девиации приращение линейной окружной скорости, обусловленное несоответствием максимального радиуса текущему радиусу. При этом приращение поворотного движения в классической физике практически удваивается. Но вопреки классическому физическому смыслу ускорения Кориолиса, это исключительно именно удвоенное переносное ускорение, без какого-либо намёка на ускорение по изменению радиальной скорости относительного движения по направлению.
***
В приведенных выше классических геометрических выводах поворотного ускорения Кориолиса радиальное движение осуществляется в направлении от центра вращения. При движении к центру вращения классическая логика определения ускорения Кориолиса, заложенная в геометрические модели девиации поворотного движения приводит к полному абсурду. Например:
Пусть тело из точки (Б) (см. рис. 4.1.5) движется к центру вращения вдоль направляющей (ОБ). В соответствии с классической логикой определения девиации поворотного движения при отсутствии вращения тело (Б) через время (t) оказалось бы в точке (К). Однако так как направляющая (ОБ), вдоль которой движется тело, вращается в направлении (Г), то фактически через время (t) тело (Б) окажется в точке (Д) пройдя путь равный дуге окружности (КД).
Таким образом, в соответствии с классической же логикой при радиальном движении к центру вращения за девиацию поворотного движения должна приниматься дуга окружности с минимальным радиусом в рассматриваемом интервале времени.
Очевидно, что ускорение Кориолиса, определенное через приращение поворотного движения, равного дуге окружности с минимальным радиусом, должно быть вдвое меньше ускорения, определенного через средний радиус радиального движения и вчетверо меньше классического ускорения Кориолиса. Между тем в реальной действительности при смене направления радиального движения и при неизменных остальных параметрах сложного движения только ни направление поворотного ускорения, ни его абсолютная величина неизменяется (см. гл. 8).
По этой же логике при смене направления радиального движения к центру вращения ускорение Кориолиса в выводе Кухлинга, в котором поворотное движение начинается с нулевого радиуса (см. рис. 4.1.8), и вовсе отсутствует! Учитывая, что минимальная величина радиуса при движении к центру вращения равна нулю, классическая логика определения девиации поворотного движения вообще может привести к парадоксальному результату, в соответствии с которым при радиальном движении к центру вращения ускорение Кориолиса и вовсе отсутствует!
4.2. Аналитический вывод ускорения Кориолиса Р. Фейнмана. Вывод ускорения Кориолиса через мерный радиан
Аналитический вывод Фейнмана отличается от приведённых выше геометрических выводов явления Кориолиса тем, что Фейнман определяет ускорение и силу Кориолиса не через геометрическое приращение поворотного движения, а непосредственно определяет силу Кориолиса через уравнениединамики вращательного движения. Однако, как показано в главе 3.5, классическое уравнение моментов и все параметры классической динамики вращательного движения противоречат истине динамики Ньютона. Поэтому результат вывода Фейнмана так же не соответствует истине. Из вывода Фейнмана следует точно такая же неправильная геометрия приращения поворотного движения, как во всех остальных классических выводах.
Р. Фейнман
Ни в одном другом движении приращение пути, пройденного с ускорением, не определяется в классической физике по приращению виртуальных для этого движения траекторий. Это было бы абсурдом. Но в поворотном движении классическая физика именно так абсурдно и поступает! Приращение поворотного движения в классической физике геометрически определяется как длина окружного пути точки вращающейся системы находящейся на конечном радиусе поворотного движения в случае радиального движения в сторону от центра вращения и на начальном радиусе при движении к центру вращения. В обоих случаях это максимальный радиус поворотного движения, который не соответствует его реальному текущему радиусу.
Абсолютная траектория поворотного движения в любом сколь угодно малом интервале времени пересекает бесконечное множество переносных окружностей с разными радиусами. При этом поскольку длина окружности прямо пропорциональна радиусу, то совершенно очевидно, что если уж девиация поворотного движения и определяется дугой окружности переносного вращения, то это должна быть дуга окружности со средним радиусом, которая вдвое меньше классического приращения поворотного движения.
В главе (4.1) показано, что приращение поворотного движения, определяемое вдоль переносной окружности, это и есть общий годограф «поворотной» скорости, который и определяет общее приращению радиальной скорости по направлению и окружной скорости переносного движения по величине. При этом длина общего годографа вдвое меньше длины окружности с максимальным радиусом и соответствует длине окружности переносного движения со средним радиусом.
Из этого следует, что общее приращение скорости поворотного движения или «поворотной» скорости численно равно либо приращению абсолютной скорости в направлении линейной скорости переносного движения по величине, либо приращению относительной скорости по направлению. Однако классическая физика более чем за 200 лет со дня открытия явления Кориолиса, так и не смогла этого понять.
Поэтому аналитический вывод Фейнмана, в котором геометрическое приращение поворотного движения непосредственно не определяется, тем не менее, – это очередная подгонка математического вывода ускорения и силы Кориолиса под нужный теоретический ответ, основанный на неправильных классических представлениях о геометрии приращения поворотного движения.
Но поскольку правильная математика не может отражать неправильную «действительность», то подгонка под неправильный ответ не может быть выполнена без нарушения, в том числе и математических правил. Поэтому Фейнману вслед за искажением физического смысла явления Кориолиса пришлось нарушить и математические правила.
Итак, обо всём по порядку.
Ниже приведена фотокопия оригинального текста из работы «ФЕЙНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ. 2. ПРОСТРАНСТВО. ВРЕМЯ. ДВИЖЕНИЕ», стр. 78, 79; Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс.






Как видно из вывода Фейнмана, для определения силы Кориолиса в классической физике необходимо поддерживать угловую скорость вращающейся системы за счет «обычной» внешней боковой силы, которая естественно воздействует и на любой предмет на радиусе системы. Фейнман, наверное, оговорился, но в приведённом выше фрагменте он утверждает, что это и есть сила Кориолиса, которая и толкает тело в бок (см. выше). На самом деле в классической интерпретации поворотного движения в бок тело толкает обычная поддерживающая сила. А силой инерции Кориолиса называют реакцию в ответ на действие поддерживающей силы.
Однако в этой ошибке Фейнмана нет ничего удивительного, т.к. в современной физике нет ничего более странного, чем сама классическая модель явления Кориолиса. Она настолько странная, что в ней запутались многие известные физики.
Первая странность заключается в том, что сила Кориолиса определяется в классической физике исключительно только при неизменной угловой скорости, т.е. это реакция на строго определённую поддерживающую вращение силу. Хотя в природе явление Кориолиса наблюдается в любых вращающихся системах с радиальным движением, в которых условие неизменности угловой скорости практически никогда идеально не соблюдается. Более того в естественном виде явление Кориолиса наблюдается тольков таких системах.
Один из примеров проявления силы Кориолиса в естественном виде приведён самим Фейнманом. Это человек с гантелями в руках, вращающийся на вращающемся столике. Конечно же, это не совсем природный пример, но он естествен тем, что в нём нет полной поддерживающей силы, которая искусственно поддерживала бы угловую скорость на неизменном уровне, как это происходит в классической модели явления Кориолиса.
На этом примере, выраженном намного контрастнее природных вращающихся систем, но не отличающемся от них принципиально, мы и покажем всю абсурдность классической модели явления Кориолиса. Начнём с того, что выясним, какую именно силу классическая физика принимает за силу Кориолиса и почему теоретически она в классической физике привязана к постоянной угловой скорости вращающейся системы, несмотря на то, что в естественных условиях таких систем практически не существует.
Есть все основания полагать, что эта привязка вызвана вовсе не только и не столько соображениями математического упрощения вывода силы Кориолиса. Скорее всего, это связано с непониманием классической физикой природы явления Кориолиса, в котором при недостаточной компенсации угловой скорости поддерживающей силой проявляется и неизвестная классической физике истинная сила Кориолиса-Кеплера. При этом естественно изменяется и величина классической силы и ускорения Кориолиса.
Фейнман правильно отмечает, что тело вращающегося человека при сгибании им рук с гантелями не изменяет свой момент инерции (приведённое сопротивление, см главу 3.5), т.к. радиус самого тела остаётся при этом постоянным. Но если при сгибании рук тело человека начинает вращаться быстрее, значит, увеличивается его линейный импульс, т.е. «на тело должен действовать момент силы», как говорит сам Фейнман, или в нашей версии просто сила.
Это не может быть центробежная сила, т.к. она направлена по радиусу, говорит Фейнман. Следовательно, заключает он, среди сил, возникающих во вращающейся системе центробежная сила не одинока: есть ещё и другая сила: «Эта другая сила носит название кориолисовой силы, или силы Кориолиса». Фейнман отмечает, что: «Она обладает очень странным свойством: оказывается, что если во вращающейся системе мы двигаем какой-то предмет, то она толкает его в бок». «…Именно эта „боковая сила“ и создаёт момент, который раскручивает наше тело».
Фейнман удивительно точно отметил, что классическая сила Кориолиса действительно очень странная сила в классической физике, причём странная даже среди других странных уже по самому своему определению сил инерции. Она настолько странная, что даже сам Фейнман в ней основательно запутался. Обратите внимание, что строго по тексту Фейнмана следует, что боковая фиктивная сила инерции Кориолиса толкает тело в бок и создаёт момент, который раскручивает и гантели и тело человека. Однако фиктивные силы инерции не могут ничего и никуда толкать.
Действительно, если на тело человека со стороны гантелей действует «момент» силы и при этом их линейная скорость синхронно изменяется в одном и том же направлении, то в бок их может толкать только одна и та же сила, причём не фиктивная сила инерции Кориолиса, а вполне реальная обычная сила. Это и есть истинная сила Кориолиса (см. главу 3.5). В классической физике такой силы нет. Вот Фейнман и запутался, приняв обычную истинную силу Кориолиса-Кеплера, за фиктивную силу инерции Кориолиса. Но это более, чем странно для фиктивных сил инерции, которые по определению не могут вызывать ускорения в своём направлении.
Можно, конечно же, считать, что Фейнман опять оговорился. Однако мы не случайно привели фотокопию работы Фейнмана. Обратите внимание, что говоря о боковой закручивающей силе, которая делает центробежную силу инерции не одинокой и которая является такой же фиктивной, как и сама центробежная сила, он, безусловно имеет в виду фиктивную силу инерции Кориолиса. При этом Фейнман заостряет наше внимание именно на увеличении скорости гантелей и тела человека под действием момента этой боковой силы. Следовательно речь о фиктивной силе Кориолиса именно, как об обычной силе у Фейнмана идёт вовсе не случайно. Для классической физики – это явная ошибка, хотя в нашей версии явления Коориолиса в этом нет никакой ошибки.
Поддерживающей силой в примере с вращающимся человеком, является сила инерции вращающейся массы тела человека, которая по причине неизменности своего радиуса стремится сохранить (поддержать) на неизменном уровне прежнюю угловую скорость всей системы. При движении гантелей к центру вращения эта сила отрицательная, т.к. она направлена против ускоренного вращения системы. Следовательно, реакция на эту поддерживающую силу положительная, т.е. сила инерции Кориолиса в этом случае направлена в сторону растущей угловой и линейной скорости гантелей и вращающегося человека. Так что Фейнман абсолютно правильно определил направление классической фиктивной, несуществующей силы инерции Кориолиса.
Из этого следует, что Фейнман не ошибся и не оговорился. Он совершенно правильно указал направление классической силы инерции Кориолиса. Вот только он почему-то не объяснил, как фиктивная сила инерции может реально толкать тело в бок, создавая реальный момент, увеличивающий скорость вращения гантелей и человека с реальным ускорением! Ё! Фейнман так же не объяснил, как же в таком случае называть ещё одну фиктивную силу инерции, которая так же проявляется в этом движении, как реакция со стороны тела человека на реальный момент со стороны гантелей.
В этом движении одновременно проявляется столько обычных и фиктивных сил инерции, что Фейнман, скорее всего просто окончательно запутался в них. А объяснить все эти силы Фейнман просто не в состоянии, т.к. это принципиально не возможно сделать с точки зрения классической динамики вращательного движения, которая на фоне поддерживающей силы классической модели явления Кориолиса фактически потеряла истинную причину явления Кориолиса, т.е. истинную силу Кориолиса-Кеплера. При этом классической физике остаётся только одно – списать всё на странности классической силы Кориолиса! Но самое странное в этом то, что вот уже более 200 лет эта более, чем странная сила Кориолиса, несмотря ни на какие свои странности, всех абсолютно устраивает! Ё!
Тем не менее, в природе никаких странностей не может быть в принципе. Странными могут быть только наши представления о ней и в частности классическая лже динамика вращательного движения. В реальной действительности для явления Кориолиса нет никакого смысла в поддерживающей силе, которая только уводит классическую физику в сторону от истины явления Кориолиса. В чистом виде явление Кориолиса проявляется именно в отсутствие поддерживающей силы. Однако в классической физике изменение скорости вращения в отсутствие поддерживающей силы якобы происходит в отсутствие тангенциальных сил вообще, в ответ на которые только и могут проявляться силы инерции. Поэтому в классической физике без поддерживающей силы не может быть и силы инерции Кориолиса, а истинную силу Кориолиса классическая физика не признаёт.
Таким образом, вместо истинной силы Кориолиса классическая физика называет силой Кориолиса обычную реакцию на поддерживающую силу, которая ничем не отличается от любой другой силы инерции. И это так же очень большая странность классической модели явления Кориолиса, которая отводит этому явлению особую роль.
Из этой странности следует, что Кориолис ничего нового собственно и не открыл, а только присвоил обычной ньютоновской силе инерции из второго и из третьего законов Ньютона своё имя? Пусть это сделал не он сам, но факт остаётся фактом. При этом классическая сила Кориолиса такая же ложь, как и классическая динамика вращательного движения! Не сумев разглядеть в своей лже динамике вращательного движения истинной силы Кориолиса, классическая физика вынуждена считать силой Кориолиса обычную реакцию на искусственно вводимую ей в явление Кориолиса поддерживающую силу. При этом в классической физике получилась воистину странная сила Кориолиса.
Проявляясь совместно с «обычной» истинной силой Кориолиса, фиктивная сила инерции Кориолиса одновременно противоречит, как физическому смыслу обычных сил, так и фиктивных сил инерции. Поскольку в классической динамике вращательного движения понятие об обычной истинной силе Кориолиса-Кеплера отсутствует, то в классической физике родилась самая странная сила не только из всех сил инерции, но и самая странная из всех обычных сил!!! Классическая сила Кориолиса это либо, полу фиктивная обычная сила, либо, полу обычная фиктивная сила. Недаром физики всех времён и народов, начиная со времён Кориолиса, и до сих пор спорят, реальна ли сила Кориолиса или же это только иллюзорная сила инерции.
Только при неизменной угловой скорости, при которой поддерживающая сила полностью компенсирует истинную силу Кориолиса, классическая сила Кориолиса не вызывает приращения в своём направлении подобно фиктивным силам инерции. Очевидно, что это и есть тот самый критерий, по которому классическая физика определяет соотношения явления Кориолиса только при постоянной угловой скорости, хотя в природе полная поддерживающая сила никогда не наблюдается.
В классической модели поворотного движения величина поддерживающей силы выбрана таким образом, что при поддержании неизменной угловой скорости она полностью компенсирует истинную силу Кориолиса-Кеплера. При этом к телу фактически так же, как и в классической модели поступательного неуравновешенного движения академически привязывается НСО с бесконечно большой массой, инерцию которой преодолеть естественно не возможно (см. гл. 1.2). Это полностью исключает странное для сил инерции реальное действие классической силы Кориолиса в своём прямом направлении за счёт истинной силы Кориолиса-Кеплера. Однако пример Фейнмана с вращающимся человеком с гантелями явно не удачен для объяснения или сокрытия этой странности силы Кориолиса.
Может быть никакого умышленного сокрытия истины об истинной силе Кориолиса, в условии постоянства угловой и радиальной скорости в классической физике и нет. Однако при переменной угловой скорости появится необходимость дифференцировать уравнение моментов не только по радиусу, но ещё и по угловой скорости. При этом соотношение истинной силы Кориолиса-Кеплера и поддерживающей силы будет изменяться, т.е. классическая сила Кориолиса будет иметь разную величину и разную формулу её определения. Естественно это так же было бы очень странной особенностью Классической силы Кориолиса.
Усреднение угловой и радиальной скорости поворотного движения в минимальном интервале времени до постоянных средних величин это совершенно правильный подход к определению динамики изменяющихся процессов. Однако при этом должны усредняться все параметры поворотного движения, включая и его мгновенный радиус. Нельзя усреднить угловую и линейную скорость, оставив при этом переменный радиус. Но усреднив в минимальном интервале времени абсолютно все параметры поворотного движения, мы получим равномерное вращательное движение по вписанной в абсолютную траекторию окружности, в общей кинематике которого явление Кориолиса естественно отсутствует!!!
Таким образом, условие неизменности угловой скорости, вольно или невольно, но фактически возведенное в классической физике в ранг базового основополагающего принципа явления Кориолиса, т.е. её физического смысла, одновременно и лишает её этого смысла! При этом классическая сила Кориолиса, конечно лишается всех своих странностей разом, причём вместе с самой силой Кориолиса. И это так же очень большая странность классической интерпретации явления Кориолиса!
Поскольку угловая скорость переносного вращения в соответствии с «физическим смыслом» классической модели явления Кориолиса поддерживается неизменной, – Фейнман определяет силу Кориолиса дифференцированием момента силы Кориолиса в предположении, что переменной величиной является радиус. В классической модели явления Кориолиса с постоянной угловой скоростью просто больше нечего дифференцировать.
Однако переносное движение с изменяющимся радиусом представляет собой совокупность виртуальных вращательных движений разного вида, образующих движение по разным окружностям, которые не могут описываться одним общим уравнением динамики вращательного движения! По этой причине поворотное движение с изменяющимся радиусом нельзя дифференцировать не только по радиусу, но и по угловой скорости!
Как отмечалось выше в главе 3.5.2 и в начале настоящей главы, для того чтобы определить классическую силу Кориолиса необходимо привести поворотное движение, представляющее собой переходную спираль между вращательными движениями разного вида по радиусу, к эквивалентному вращательному движению единого вида, осуществляющемуся в единой системе координат с единым масштабом, т.е. к вращательному движению с постоянным эквивалентным радиусом. Таким эквивалентным вращательным движением является мера пространства вращательного движения – мерный радиан, имеющий размерность (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]).
Необходимым и достаточным условием для определения приращения вращательного движения с неизменным радиусом, как приращения окружного движения, т.е. без учёта энергетических затрат закручивающей силы на преобразование движения по направлению, является приращение угловой скорости. При постоянном радиусе она является только коэффициентом пропорциональности приращения линейного окружного движения, выраженного через размер радиуса и ни чем более.
С учётом истинной силы Кориолиса структура приращения поворотного движения по линейной скорости переносного вращения для радиального движения от центра вращения выглядит следующим образом.
(– Vли = – ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ← О → (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) → (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Fкп = (Fкс→ О ←Fки Fкд→)
где:
О – исходное вращение без радиального движения
Fки – истинная сила Кориолиса
Fкс – статическая сила Кориолиса
Fкд – динамическая сила Кориолиса
Fкп – полная сила Кориолиса
Vли – истинная линейная скорость, которую тело приобретает под действием истинной силы Кориолиса
Vлн – начальная линейная скорость исходного вращательного движения
Vлд – динамическая линейная скорость, которую тело приобретает под воздействием динамической силы Кориолиса
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– исходная угловая скорость
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– угловая скорость, которая устанавливается в каждом интервале времени дифференцирования при радиальном движении в отсутствие прямых тангенциальных сил.
Стрелочками обозначено направление действия сил (←Fки; Fкс→; и Fкд→). Влево – уменьшение угловой и линейной скорости. Вправо – увеличение или поддержание угловой и линейной скорости.
Поясним приведённую структуру.
Линейная скорость переносного вращения в отсутствие поддерживающей силы Кориолиса изменяется от начального значения (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до значения истинной линейной скорости (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), обеспечиваемой истинной силой Кориолиса (←Fки). Следовательно, поддерживающая сила Кориолиса, за счёт которой угловая скорость сохраняется на неизменном уровне (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) должна изменять линейную скорость во всём диапазоне от значения (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до значения (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
При этом статическая составляющая напряжения Кориолиса и истинная сила Кориолиса (Fкс→←Fки) компенсируют друг друга, потенциально обеспечивая разно направленное приращение движения: от значения линейной скорости (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до исходной линейной скорости (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и обратно. Приращение линейной скорости от её исходного значения (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до конечной линейной скорости (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), обеспечивает динамическая составляющая силы Кориолиса (Fкд→).
Любая сила определяется не только геометрическим приращением движения материальной точки, но и затратами на преодоление сил противодействия движению. Следовательно, для определения полного силового напряжения Кориолиса (Fкп) необходимо учитывать не только реальную динамику приращения поворотного движения, но и её потенциальное непроявленное приращение, компенсируемое истинной силой Кориолиса, которая препятствует полному геометрическому приращению движения, вызываемому полной силой Кориолиса.
Таким образом, в соответствии с приведённой выше структурой реальных и потенциальных приращений абсолютная величина полного силового напряжения Кориолиса с учётом истинной силы Кориолиса определяется изменением линейной скорости от (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Зная граничные значения линейной скорости поворотного движения (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), определим граничные угловые скорости приведённого вращения (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) для этих линейных скоростей, как частное от деления граничных линейных скоростей на меру пространства во вращательном движении (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Отсюда приращение угловой скорости эквивалентного вращательного движения для определения полной силы Кориолиса равно:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.1)
Тогда уравнение динамики вращательного движения, приведённого к общему эквиваленту – мерному радиану примет вид:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – Fк = ((m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt) где
Fк: сила Кориолиса.
С учётом (4.2.1) получим:
Fк = m * (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ Δt (4.2.2)
Но для простоты вернёмся пока к прежнему выражению:
Fк = (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt(4.2.3)
Поскольку
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ Δt = ε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
то после дифференцирования выражения (4.2.3) в предположении, что переменной дифференцирования является (Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) сила Кориолиса определится также следующим выражением:
Fк = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.4)
Как видно выражение (4.2.3), (4.2.4) отличаются от привычной традиционной формулы для силы Кориолиса. В них отсутствует множитель «2», а также радиальная скорость относительного движения и угловая скорость переносного вращения. Зато присутствует радиус, который нельзя дифференцировать по времени, т.к. по физическому смыслу динамики вращательного движения это величина постоянная.
С учётом меры вращения (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) выражение (4.2.3) и (4.2.4) можно переписать в символах динамики Ньютона:
Fк = (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt = (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δω * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt =
= m * Δω *r / Δt = m * ΔV/ Δt = m * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.3*)
или
Fк = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ε -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ε * r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ε * r =
= m * а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.4*)
Поскольку мы фактически вели расчёт по приращению линейной скорости переносного вращения, то совершенно очевидно, что ускорение Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) определяет только приращение линейной скорости по абсолютной величине. Об этом же свидетельствует и мерная вращательная динамика (см. выражения (4.2.3*) и (4.2.4*)). Никакого центростремительного ускорения по вращению радиальной скорости в его составе нет. Приращение угловой скорости во вращательном движении с постоянным радиусом свидетельствует о приращении только линейной скорости вращения.
Таким образом, предложенный подход к динамике вращательного движения через меру вращения – образцовый радиан, имеющий размерность один метр вращения [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
], позволяет установить истинный смысл явления Кориолиса, который в классической физике настолько глубоко спрятан в различных абстракциях в виде всяческих моментов, что вот уже более 200 лет его никто не может отыскать.
Для того чтобы иметь возможность сравнивать величину ускорения Кориолиса, полученного с помощью размерного образцового радиана с классическим ускорением Кориолиса необходимо привести полученные нами выражения к традиционному классическому виду с использованием соотношений второго закона Кеплера (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
В традиционной формуле ускорение Кориолиса, как известно, определяется через угловую скорость переносного вращения и радиальную скорость относительного движения. Для приведения полученных выражений к традиционному виду преобразуем выражение (4.2.1) следующим образом:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.5)
Выразим (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) через (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в соответствии со вторым законом Кеплера (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Подставим полученное выражение для (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в (4.2.5):
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Примем во внимание, что:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * t
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * (t + Δt)
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω
тогда:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * (2 * t * Δt + Δt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (Vr * (t + Δt) * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Подставим полученное выражение в (4.2.3):
Fк = (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt =
= (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * (2 * t * Δt + Δt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (Vr * (t + Δt) * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / Δt
Сократим полученное выражение для силы Кориолиса на (Vr * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
Fк = (m * Vr * ω * (2 * t * Δt + Δt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (t + Δt)) / Δt
Преобразуем полученное выражение следующим образом:
Fк = (m * Vr * ω * 2 * Δt * (t + Δt / 2) / (t + Δt)) /Δt
После сокращения на (Δt) получим:
Fк = 2 * m * Vr * ω * (t + Δt / 2) / (t + Δt)
Для малых значений (Δt) в некотором приближении можно допустить:
t + Δt / 2 ≈ t + Δt
Тогда после сокращения выражение для полной силы Кориолиса примет вид:
Fкп ≈ 2 * m * Vr * ω * (t + Δt / 2) / (t + Δt) ≈
≈ 2 * m * Vr * ω (4.2.6)
Выражение (4.2.6) абсолютно идентично классическому выражению для силы Кориолиса, в котором присутствует и «двойка», и угловая скорость переносного вращения, и линейная скорость радиального относительного движения. Однако мы произвели расчёт в полном диапазоне изменения угловой скорости (Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), искусственно дождавшись пока истинная сила Кориолиса доведёт её до значения (-ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), что заведомо меньше начальной неизменной угловой скорости, т.е. точки отсчёта, от которой считается классическая сила и ускорение Кориолиса. А затем определили закручивающую силу от этой отметки при неизменной угловой скорости, но растущей линейной скорости, что в мерной динамике в любом случае означает увеличение угловой скорости.
По-другому определить непроявленные движения просто невозможно. Для того чтобы определить параметры отсутствующего в реальной действительности движения необходимо сначала дать ему проявиться, хотя бы мысленно, что мы и сделали выше. Однако не следует забывать, что движение от исходной угловой (линейной) скорости до угловой (линейной) скорости которую приобретает вращающаяся система в отсутствие поддерживающей силы, и обратно до исходной угловой скорости в присутствии поддерживающей силы, было учтено в нашем расчёте именно мысленно. В реальной действительности этого движения нет потому, что его компенсирует часть классической поддерживающей силы. А образующееся при этом статическое напряжение в составе классической силы Кориолиса не имеет никакого отношения к динамике поворотного движения.
Тем не менее, эта статическая часть и приводит к удвоению классической силы Кориолиса, которое в классической физике связывают с центростремительным ускорением вращения вектора радиальной скорости именно потому, что центростремительное ускорение в классической физике не имеет линейного приращения движения. Это очень подходящий факт для совершения подлога (мошенничества) при определении ускорения Кориолиса, что и было сделано в классической физике с помощью классической лже динамики вращательного движения.
Но, как мы показали выше, классическая динамика вращательного движения не учитывает затраты на преобразование движения по направлению, которые и показывает классическое же центростремительное ускорение. Следовательно, привлечение классической физикой в явление Кориолиса центростремительной составляющей, убедительно свидетельствует, как о самом указанном выше подлоге, так собственно и о несостоятельности классической динамики вращательного движения, которая не видит затрат на преобразование движения по направлению в принципе.
Приведённый выше вывод основан на реальной структуре реальных и потенциальных (мысленных) приращений поворотного движения, из которой следует, что силовое напряжение Кориолиса состоит из двух составляющих. Это статическая сила Кориолиса, которая не вызывает геометрического ускорения, т.к. ей противостоит истинная сила Кориолиса и динамическая сила Кориолиса, которая и обеспечивает реальное геометрическое ускорение Кориолиса. Это можно подтвердить, определив значения всех составляющих силы Кориолиса, на основе приведённой выше мерной динамики вращательного движения, которая честно основана только на тангенциальных силах поступательного окружного движения без учёта затрат на преобразование движения по направлению.
Начнём с динамической составляющей силы Кориолиса. Как показано выше динамическая составляющая силы Кориолиса (Fкд→) обеспечивает реальное изменение линейной скорости в диапазоне (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) → (Vлд = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Граничные угловые скорости приведённого вращения (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) для этих линейных скоростей равны:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Для простоты подстрочный индекс для динамической силы Кориолиса (Д) опущен.
Подставив приращение угловой скорости поворотного движения для динамической силы Кориолиса в (4.2.3) получим выражение для динамической силы Кориолиса:
Fк = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt (4.2.7)
Теперь приведём выражение (4.2.7) к традиционному виду аналогично приведению к традиционному виду полной силы Кориолиса (см. выше).
Выразим граничные радиусы через радиальную скорость:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * t
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * (t + Δt)
тогда:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr * (t + Δt – t) / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr * Δt / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Поскольку
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω,
то выражение для приращения угловой скорости примет вид:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vr *Δt / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
После подстановки найденного приращения угловой скорости (Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в выражение (4.2.7) и сокращений получим физическое значение динамической силы Кориолиса:
Fкд = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * Vr * Δt / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δt = m * Vr * ω (4.2.8)
Как видно из полученного выражения, динамическая сила Кориолиса (4.2.11) сообщает геометрическое, т.е. реальное приращение классическому поворотному движению с неизменной угловой скоростью вдвое меньшее, чем классическая сила Кориолиса.
Теперь найдём физическое значение статической составляющей силы Кориолиса, которая компенсирует истинную силу Кориолиса в диапазоне изменения линейной скорости от (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Для определения граничных угловых скоростей приведённого вращательного движения для статической составляющей силы Кориолиса разделим граничные линейные скорости (Vли = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Vлн = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), на радиус образцового вращательного движения.
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Индекс статической составляющей (С) для простоты опущен.
Приращение угловых скоростей образцового вращательного движения равно:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Подставив в (4.2.3) приращение угловой скорости поворотного движения для статической силы Кориолиса, пересчитанное к образцовому радиану получим физическое выражение для статической силы Кориолиса:
Fк = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / Δt (4.2.9)
Теперь приведём выражение (4.2.9) к традиционному виду. Для этого преобразуем приращение угловой скорости следующим образом:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) =
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Но:
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Δr = Vr * Δt
Тогда
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr * Δt / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Выразим радиусы (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) через радиальную скорость и учтём, что (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω):
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * t
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * (t + Δt)
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω
Тогда
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * Δt / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr * (t + Δt)) =
= ω * Vr * t * Δt / (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (t + Δt))
При малом (Δt):
t + Δt ≈ t
Тогда:
Δω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≈ ω * Vr * Δt / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.10)
Подставим (4.2.10) в (4.2.9):
Fкс ≈ m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * Vr * Δt / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Δt ≈ m * Vr * ω (4.2.11)
Расчёт истинной силы Кориолиса полностью аналогичен расчёту статической силы Кориолиса, причем, в том же самом диапазоне изменения угловой и линейной скоростей. Естественно, что аналогичным будет и результат расчёта истинной силы Кориолиса. Поэтому мы не будет его приводить подробно, а лишь напомним, что истинная сила Кориолиса направлена противоположно поддерживающей силе, следовательно, она полностью компенсирует статическую составляющую поддерживающей силы.
Таким образом, мы подтвердили нашу версию явления Кориолиса строгим математическим расчётом.
При приведении значений полной и статической силы Кориолиса к классическому виду мы использовали условные допущения, что в малом интервале времени должно выполняться примерное равенство (t + Δt / 2 ≈ t + Δt) и (t + Δt ≈ t) соответственно. Для истинной силы Кориолиса, вывод которой абсолютно аналогичен выводу статической составляющей, также предполагается допущение (t + Δt ≈ t). В точности соответствует половине классической силы Кориолиса только динамическая составляющая полного силового напряжения Кориолиса в нашей версии. Это математическая причина неточного соответствия составляющих напряжения Кориолиса кратности «2» (см. Рис. 4.2.1).
Наш расчёт по умолчанию приведён для радиального движения от центра вращения, когда конечный радиус (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) определяется по фрмуле (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * (t + Δt)). В этом случае принятые условно математические допущения приводят к завышенному результату расчётов. При радиальном движении к центру вращения радиус (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) будет определяться по формуле (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vr * (t – Δt)). В этом случае допущения приведут к заниженному результату (см. Рис. 4.2.1).
Рис. 4.2.1
Физическая причина указанного несоответствия связана с неточным соответствием теоретического соотношения угловых скоростей в зависимости от обратного соотношения квадратов радиусов. Дело в том, что теоретическое соотношение угловых скоростей в процессе поворотного движения неправомерно принимается в классической физике, как их соотношение в установивихся равномерных вращательных движениях до и после поворотного движения. В реальной действительности в процессе поворотного движения теоретическое соотношение не соблюдается.
Это связано со сдвигом фазы вращения линейной скорости спирали во время радиального движения по отношению к линейной скорости виртуального переносного вращения. Линейная скорость спирали в зависимости от направления радиального движения либо отстаёт по фазе от поворота линейной скорости виртуального равномерного переносного вращения на текущем радиусе при радиальном движении от центра вращения, либо опережает её при движении к центру вращения. Соответствующим образом ведёт себя и текущая угловая скорость в процессе поворотного движения.
При радиальном движении от центра вращения текущая угловая скорость уменьшается по сравнению с угловой скоростью установивишегося вращения на этом же радиусе, а при движении к центру вращения увеличивается. В результате сила Кориолиса при радиальном движении от центра вращения уменьшается по сравнению с теоретическим значением, рассчитанном исходя из теоретического соотношения угловых скоростей, а при движении к центру вращения увеличивается.
Необходимый до теоретического значения дополнительный поворот линейной скорости спирали в ту или иную сторону осуществляется только после прекращения радиального движения за счёт дополнительных затрат внешней радиальной силы. При этом линейная скорость спирали становится линейной скоростью установившегося вращательного движения. Причём при радиальном движении от центра вращения линейная скорость установившегося вращательного движения скачкообразно увеличивается, что приводит к увеличению угловой скорости, а при движении к центру вращения уменьшается, что приводит к уменьшению угловой скорости.
Наш вывод формул составляющих силы Кориолиса производился по теоретическому соотношению угловых скоростей в зависимости от обратного соотношения квадратов радиусов (второй закон Кеплера). Поэтому мы получили, неточную кратность двум во всех формулах составляющих напряжения Кориолиса, кроме динамической силы Кориолиса. При расчёте динамической силы Кориолиса неточное теоретическое соотношение (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не применяется, т.к. в расчёте участвует только одно заданное значение угловой скорости, что и обеспечивает точную кратность.
Как показано в главе 3.5 несоответствие теоретического соотношения угловых скоростей с этим же соотношением в процессе поворотного движения связано с дополнительными затратами с тем или иным знаком на образование установившегося вращения. С увеличением радиуса это несоответствие уменьшается (см. Рис. 4.2.1), т.к. на больших радиусах уменьшается отклонение линейной скорости спирали от линейной скорости переносного вращения и соответственно уменьшается необходимый дополнительный поворот скорости спирали при образовании установившегося вращения. Поэтому с увеличением радиуса и соответственно потерь на преобразование движения по направлению при установлении равномерного вращения сила Кориолиса, рассчитанная исходя из теоретического соотношения угловых скоростей в зависимости от обратного соотношения квадратов радиусов всё меньше отличается от теоретического значения (см. Рис. 4.2.1).
4.3. Ошибки Фейнмана при выводе силы Кориолиса
В представленном выводе динамической силы Кориолиса через меру пространства вращательного движения – мерный радиан (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) устранены три ошибки классической физики: нарушение закона сохранения истины, неправомерное дифференцирование уравнения по постоянному коэффициенту радиусу и неэквивалентная замена переменных. Это и есть причины появления «двойки» в классической силе и ускорении Кориолиса, не обоснованных ни физически, ни математически.
Из школьного курса математики известно, что одинаковые члены, содержащиеся в обеих частях уравнения, сокращаются, поскольку они являются лишними для истинности уравнения, т.к., если уравнение истинно, то оно истинно и без одинаковых множителей. После сокращения одинаковых множителей искомая величина и известные переменные разносятся по разным частям уравнения. В результате упрощённое уравнение должно быть приведено к виду (y = k * f (x)). В физике мы называем эту операцию законом сохранения истины (см. гл. 2.). А вот закрепление в уравнении одинаковых множителей, например, в виде введения новых переменных, правомерно только для новой истины, соответствующей такому уравнению. Однако новую истину нужно ещё доказать!
Истинности уравнения моментов, которое получено умножением уравнения второго закона Ньютона на радиус, так никто в классической физике и не доказал. Следовательно, истинным является только второй закон Ньютона и такое понятие, как работа силы, а вовсе не уравнение моментов, в котором лишняя переменная радиус спрятан в новой переменной под названием момент силы. Однако Фейнман, являясь истинным представителем классической физики, естественно не мог допустить сокращения уравнения моментов на радиус, т.к. после этого оно просто перестало бы быть уравнением классической динамики вращательного движения.
Исходя из этих же соображений, Фейнману неизбежно пришлось пойти и на нарушения математических правил, т.к. математические правила это всего лишь символьная запись физических законов. Это первая ошибка классической физики и Фейнмана при выводе силы и ускорения Кориолиса. Но как говорится, снявши голову, по волосам не плачут. Дальше-больше.
Поскольку, в динамике Ньютона не ускорение зависит от пройденного расстояния, а, наоборот, именно расстояние зависит от ускорения, то в уравнении моментов, которое фактически является работой силы, так же зависящей от ускорения, переменной дифференцирования по времени должна быть угловая скорость, которая собственно и связана с ускорением выпрямленного окружного движения:
τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t
Здесь переменная величина – угловая скорость. Однако классическая физика пошла на нарушение физического смысла динамики Ньютона, в которой радиус, как постоянный коэффициент перевода угловых перемещений в линейные, не подлежит дифференцированию, и сделала переменной дифференцирования именно радиус (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ t
Таким образом, Фейнман фактически заменил переменную (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на переменную (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Это вторая ошибка классической физики и Фейнмана при выводе силы и ускорения Кориолиса. Но и на этом прегрешения классической физики в лице Фейнмана против истины не закончились.
В общем случае замена переменных не является ошибкой ни для физики, ни тем более для математики, для которой это всего лишь математические символы. Если при замене переменных конечный результат математически не меняется, то всегда имеется принципиальная возможность обосновать такую замену и физически, т.к. в природе, в конце-концов, всё взаимосвязано. Но для этого принципиально необходимо чтобы при замене переменных соблюдался принцип равноценности (эквивалентности), т.е. принцип равного физического влияния заменяемых параметров на результат решения уравнения.
Математически любая переменная это всего лишь условный символ. Поэтому равноценная замена обеспечивается заменой равного количества символов, над которыми в уравнении производятся одинаковые математические операции. Однако Фейнмановская замена не равноценная, т.к. на два сомножителя, представляющих радиус приходится только одна угловая скорость. Поэтому такую замену принципиально невозможно оправдать ни физически, ни математически. Это третья ошибка классической физики и Фейнмана при выводе силы и ускорения Кориолиса.
При необоснованной принудительной замене одного символа угловой скорости (ω) на два символа радиуса (r * r), которую фактически и осуществил Фейнман, в правой части уравнения моментов появляется лишняя переменная, что приводит к искажению, как физического смысла уравнения второго закона Ньютона, так и конечного результата, что в принципе одно и то же. Поскольку в принудительной замене Фейнмана одна переменная – угловая скорость (ω) заменяется ровно на две переменных – радиус (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r * r), то его результат ровно на 100%, т.е. ровно вдвое превышает реальный результат. Это можно показать строго математически, произведя для сравнения равноценную замену.
Итак, заменим одну переменную (ω) одной переменной (r). Но тогда один радиус в эквивалентном уравнении моментов (τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) является условно переменной величиной, а второй радиус этого же уравнения остаётся либо независимым коэффициентом, либо независимой переменной и наоборот:
τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω / t) * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.2.12)
где
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: независимая переменная, которая в уравнении (4.2.12) не является переменной дифференцирования
Поскольку по условию равноценной замены радиусы (r) и (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) разные, то уравнение (4.2.12) не является даже ошибочным классическим уравнением динамики вращательного движения. Поэтому после замены переменных в соответствии с законом сохранения истины мы просто обязаны сократить уравнение (4.2.12) на радиус (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), чтобы получить, хотя бы физически правильное выражение для второго закона Ньютона. Про работу поговорим чуть ниже. Однако поскольку постоянный множитель (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), оставшийся постоянным после равноценной замены переменных, на результат самого дифференцирования не влияет, то для того чтобы показать несостоятельность вывода Фейнмана, мы будем до конца придерживаться алгоритма его вывода, в том числе и алгоритма его сокращений.
Решим уравнение (4.2.12). После формального дифференцирования по (r) получаем:
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (m * ω * dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Отсюда после сокращения на (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которое и физически и математически в конечном итоге неизбежно и, которое на этом этапе сделал и сам Фейнман, получим выражение:
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω * dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt (4.2.13)
В итоге, даже не нарушив алгоритм вывода Фейнмана, мы получили точно такое же выражение, которое может быть получено после сокращения исходного уравнения динамики вращательного движения на радиус ещё перед дифференцированием.
Таким образом, мы фактически строго математически показали справедливость правила решения уравнений только после их упрощения в соответствии с законом сохранения истины, о котором говорилось выше. Тем самым мы так же строго математически показали неправомерность вывода Фейнмана.
В любой провинции рядовой учитель математики любой средней школы поставил бы своему ученику твёрдую «двойку» за решение уравнений подобное решению Фейнмана. Однако классическая физика утвердила таким образом «твёрдую» двойку в выражении для силы и ускорения Кориолиса. И хотя для кориолисова напряжения двойка действительно твёрдая, безо всяких кавычек, она в классической физике не обоснована ни физически, ни математически, т.е. в классической физике она получена физически и математически незаконно. Тем более что в классической физике понятие напряжение Кориолиса отсутствует. В динамике эта двойка вообще не играет никакой роли, т.к. сила, приводящая к реальному приращению поворотной скорости равна половине напряжения Кориолиса, следовательно:
Fк ≠ 2 * m * ω * dr / dt
Ликвидировать знак неравенства в последнем выражении можно только одним способом, а именно введением новой переменной (М» = Fк * r). Именно так и поступил Фейнман. Он фактически абсолютно произвольно ввёл в левую часть уравнения моментов новую физическую величину (М» = Fк * r), после чего получил искусственное равенство:
Fк * r = 2 * m * ω * V * r
После сокращения он получил ещё одну новую искусственную переменную:
Fк = 2 * m * ω * V
Отсюда следует, что сила Кориолиса в классической физике назначена произвольно путём введения новой переменной. Однако истинность существования новых переменных момента силы и классической силы Кориолиса в природе ни сам Кориолис, ни Фейнман и никто другой так до сих пор и не доказал. Мы же сейчас покажем, что такой истины в природе не существует. Если называть вещи своими именами, то уравнение моментов это есть не что иное, как работа силы на участке пути, равном радиусу. Именно из этих соображений и исходили авторы классической лже динамики вращательного движения при выводе уравнения моментов. При этом с постоянным радиусом и переменной угловой скоростью ни каких вопросов не возникает, т.к. это сводит задачу определения силы к простому масштабированию динамики Ньютона:
F * r = dL/dt = d (m * ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / dt = m * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* d (ω) / dt = m * a * r
При этом в масштабировании участвует только один радиус (радиус в первой степени), что делает бессмысленным определение динамики фактически выпрямленного окружного движения в масштабе радиуса через работу силы на участке, равном радиусу. Соотвентственно теряет смысл и классическая динамика вращательного движения со всеми его уравнениями – работами и моментами. Для прямолинейной версии окружного движения важен только один масштабный коэффициент радиуа:
F = d (m * ω * r) / dt = m * r * d (ω) / dt = m * ε = m * a
Работу силы можно определить так же и на переменном расстоянии. Если расстояние изменяется за счёт того же самого ускорения, которое определяет и силу, а по-другому просто и быть не может, то работа превращается в кинетическую энергию, которая, как известно, не зависит ни от ускорения, ни от времени, ни от расстояния. Она зависит только от начальной и конечной скорости движения:
F * S (t) = m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Следовательно, как только мы объявили радиус-расстояние переменным, то скорость превращается в независимую переменную, которую по этой самой причине уже нельзя выразить через связь угловых и линейных перемещений, т.к. это становится простой и бессмысленной формальностью. Скорость в выражении для кинетической энергии есть величина постоянная. Если мы формально выразим её через угловую скорость и радиус-расстояние (V = ω * r), то любое изменение радиуса тут же повлечёт за собой обратно пропорциональное изменение угловой скорости и наоборот. При этом сама скорость не изменится, т.е. какое-либо дифференцирование уравнения моментов как по переменной радиусу, так и по переменной угловой скорости теряет смысл, поскольку дифференциал постоянной равен нулю:
М = dL/dt = 0
Но это, как раз и означает, что уравнение моментов непригодно для движения с изменяющимся радиусом, т.к. это эквивалентно решению задачи с исходными данными, взятыми из разных систем отсчёта без приведения их к общему знаменателю. Абстрактных радианов не существует. Понятие классического радиана строго индивидуально для каждого конкретного вращательного движения. Поэтому без единого мерного радиана для всех систем отсчёта всех вращательных движений, задача не может быть решена в принципе! Применение мерного радиана сводит задачу определения динамических параметров окружного движения к динамике Ньютона, в которой радиус уже не имеет значения. Поэтому таких физических величин, как момент силы, момент импульса и момент инерции в динамике механического движения не может быть в принципе.
Уравнение моментов применительно к переменному радиусу бессмысленно не только потому, что оно определяет абсолютно бессмысленную для механического движения величину момент силы, оно ещё и перестаёт быть работой силы, т.к. при этом радиус-расстояние не является функцией от ускорения, с которым движется сама сила. В уравнении моментов переменный радиус изменяется совсем по другому закону, чем расстояние, на котором осуществляется работа силы, что противоречит физическому смыслу преобразования напряжение-движение, т.е. самому понятию работа-энергия и, соответственно, самому выводу уравнения моментов через работу. Следовательно, классическая сила Кориолиса и весь вывод Фейнмана это есть не что иное, как научный подлог.
Таким образом, вывод Фейнмана – это даже не подгонка под ответ, это фундаментальная ошибка классической науки, как в математике, так и в физике. Это нарушение закона сохранения истины.

***
Единственно правильное решение бессмысленного и физически, и математически уравнения моментов возможно только после его упрощения до второго закона Ньютона. Это решение имеет вид (4.2.13)
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω * dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt (4.2.13)
Количественно и качественно оно соответствует результату нашего вывода силы Кориолиса, осуществлённого через введённую нами меру пространства вращательного движения, что становится очевидным после приведения результата нашего вывода к традиционному виду через второй закон Кеплера (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (см. выше в настоящей главе). Следовательно, уравнение (4.2.13) которое по внешнему виду абсолютно идентично второму закону Ньютона, является уравнением динамики вращательного движения безо всяких «натянутых» аналогий: несуществующего в природе момента инерции – массе и несуществующего в природе момента силы – силе Ньютона. Но это очевидно только в том случае, если в уравнении (4.2.13) выражена не Ньютоновская сила Кориолиса (Fк), а приведённая сила Кориолиса (Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), выраженная через меру пространства вращательного движения (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 [м -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]).
Другими словами, уравнение вида (4.2.13) станет уравнением динамики вращательного движения только в том случае если его выразить в символах меры перемещения в радиальной системе отсчёта. Выше в настоящей главе мы осуществили это при приведении подобного уравнения (4.2.3) к традиционному виду через второй закон Кеплера. Покажем, что это можно сделать аналитически исключительно на основе мерной динамики вращения.
Во-первых, отметим, что в уравнении (4.2.13) фактически произведена равноценная замена переменных: переменная (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) заменена на переменную (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Но как мы выяснили выше, такая замена вполне правомерна.
Тогда:
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω * V
Это пока ещё только общий вид.
Теперь перепишем уравнение в символах мерного вращения, т.е. в символах меры радиальных систем отсчёта:
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V» (4.2.14)
где V»: – абстрактная для приведённого вращения с постоянным радиусом радиальная скорость
Уравнение (4.2.14) соответствует традиционному виду классического выражения для силы Кориолиса только без «двойки», но пока они идентичны опять же только по общему виду. Для того чтобы убедиться в полной идентичности этих уравнений осталось показать, что:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V» = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
То есть необходимо показать, что угловая скорость приведённого вращения эквивалентна переносной угловой скорости, а абстрактная, т.е. несуществующая для приведённого вращения с постоянным радиусом радиальная скорость, всё же косвенно эквивалентна реальной радиальной скорости относительного движения. Вообще говоря, это опять же автоматически следует из приведения выражения (4.2.3) к традиционному виду, показанного выше в настоящей главе. Но для скептиков покажем это строго математически другим путём.
Из мерной динамики вращательного движения следует:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(*)
Но радиусы можно представить, как произведение радиальной скорости на время (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t):
t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (t * V») = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Следовательно, для того чтобы любая заданная радиальная скорость относительного движения в любом заданном интервале времени поворотного движения была бы эквивалентна абстрактной радиальной скорости приведённого вращения, должно соблюдаться соотношение, полученное после сокращения последнего выражения на время (t):
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ V» = r / r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда, учитывая (*) получим:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ V»
Но это есть не что иное, как:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V» = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Следовательно:
Fк -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V»= m * ω * V
Что и требовалось показать (ЧТП)!
***
Некоторые современные авторы в отношении величины силы и ускорения Кориолиса имеют точку зрения, сходную с нашей моделью поворотного движения. Однако наши взгляды на природу явления Кориолиса расходятся, тем не менее, и с ними. Наиболее близки к нашей точке зрения на явление Кориолиса авторы из Удмуртии (maholet.aero.ru), они пишут:
Применение теоремы Кориолиса для свободного движения (например, планеты) не соответствует закону сохранения энергии.
Ускорение у Кориолиса завышено в 2 раза ошибкой при взятии производной вектора переносной скорости, из-за отрыва от физики.
Сила Кориолиса (при движении в трубке) количественно верна, но не обоснована физически (жирный шрифт наш). Половина силы Кориолиса, действительно, является силой инерции: при приближении к центру вращения тело тормозится трубкой, при удалении – разгоняется. Другая же половина силы обусловлена действием центробежной силы, точнее, её проекцией на направление, перпендикулярное радиусу движения в плоскости орбиты (о ней будем говорить далее). Эта половина силы не даёт ускорения – не позволяет трубка. Сила Кориолиса – это сумма двух различных сил».
Мы не согласны с авторами «Махолета» в их трактовке статической части поддерживающей силы, т.к. она обусловлена не центробежной силой, а именно внешней тангенциальной закручиающей силой, поддерживающей вращение на неизменном уровне. Однако не трубка нейтрализует половину поддерживающей силы Кориолиса, т.к. в отсутствие истинной силы Кориолиса ничто в принципе не мешает такой силе ускорить и саму трубку, а истинная сила Кориолиса.
Более подробно работа авторов из Удмуртии рассматривается в главе 10.
Другая версия, по некоторым параметрам сходная с нашей точкой зрения изложена в статье КОРИОЛИСОВА СИЛА И КОРИОЛИСОВО УСКОРЕНИЕ Канарёва Ф. М. от 2.06.2010 г., источник: SciTecLibrary.ru. (E-mail: kanphil@mail.ru). Более подробно работа Канарёва также рассмотрена в главе 10.
На сегодняшний день мы узнали только о двух авторах, которые в той или иной степени близки нам по взглядам на явление Кориолиса. Однако ни у кого из них нет чёткого представления о физическом смысле явления Кориолиса. Во всяком случае, в своих работах они его чётко не излагают.
Канарев Ф. М. сам ещё не определился, какую версию он считает правильной. Его статья больше похожа на размышления вслух, чем на научную работу. Интуиция учёного подсказывает ему, что что-то не так в классической модели поворотного движения. Однако пока что он не нашёл правильного решения проблемы. Не вяжется у Канарёва и с направлениями силы и ускорения Кориолиса. Поэтому мы с нетерпением ждём продолжения его статьи, в котором он намеревался представить коррекцию кинематики сложного движения.
PS: Недавно продолжение статьи появилось, но к сожалению в нём Канарев Ф. М. допускает всё те же ошибки, что и в первой статье. Физический смысл явления Кориолиса так и остался не раскрытым. Анализ новой статьи см. в главе 10.
Удвоение силы вовсе не обязательно связано с удвоением ускорения. Причина удвоения классической силы (напряжения) Кориолиса прояснена в нашей версии явления Кориолиса. В классическом поворотном движении с неизменяемой угловой скоростью удвоение классического напряжения Кориолиса обеспечивает истинная сила Кориолиса, которую приходится компенсировать при сохранении неизменной угловой скорости. Канарёв не разделяет силу Кориолиса на статическую и динамическую часть. В этом отношении нашими единомышленниками являются только авторы «Махолета, да и то только в некотором приближении.
К сожалению, никто из авторов этих двух работ не представил своего видения природы явления Кориолиса на уровне его физического механизма. Тем не менее, обнадеживает тот факт, что не всех устраивает классическая версия поворотного движения, т.е. основания для сомнений в ее непогрешимости все же есть. Люди, для которых истина важнее опасений навредить своей репутации подвергая сомнению прописные с точки зрения официальной науки истины и важнее званий, все-таки не скрывают своего видения противоречий классической физики и в частности в поворотном движении. Таким образом, мы, по крайней мере, не одиноки в своих сомнениях.
Совпадение величины силы (напряжения) Кориолиса с ее классическим теоретическим значением, рассчитанным по неправильному линейному приращению можно, конечно же, отнести и к случайным совпадениям. Однако для большинства авторов, повторяющих классический вывод, это фактически банальная подгонка под ответ. Кто-то однажды допустил ошибку, приняв на веру абсурдную классическую динамику вращательного движения, а потом под напряжение Кориолиса, которое возможно было подтверждено эксперементально, подвели теорию. При этом все последующие авторы в своих выводах учитывали лишь авторитет предшественников и исторически сложившееся научное мнение.
Ошибка определения ускорения поворотного движения прочно вошла в математический метод дифференцирования криволинейного движения по приращению его координат. А может быть, она только закрепила это ошибочное дифференцирование. Приращение скорости это всегда приращение расстояния, пройденного с ускорением, но приращение координат не всегда соответствует приращению этого расстояния. Поэтому вторая производная от приращения координат не всегда соответствует реальному геометрическому ускорению криволинейного движения. Классическое дифференцирование приращения криволинейного движения этого не учитывает, что диктует необходимость пересмотра динамики и кинематики сложного движения в классической физике
4.4. Второй вариант проявления ускорения Кориолиса. Относительная скорость направлена вдоль окружности, перпендикулярно радиусу вращающейся системы
Второй вариант классического ускорения Кориолиса, которое якобы проявляется при перпендикулярном радиусу поворотном движении, описан, например, в упомянутой выше работе Матвеева А. Н. «Механика и теория относительности» 3-е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003г. (см. фотокопию в главе 4.1). На странице (404) Матвеев пишет: «В случае движения точки перпендикулярно радиусу, т.е. по окружности, относительная скорость (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r), а угловая скорость вращения точки в неподвижной системе координат (ω + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), где ω – угловая скорость вращающейся системы координат. Для абсолютного ускорения получаем следующее выражение:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (ω + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r +2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r(66.6)»
Далее в работе Матвеева утверждается, что первый член выражения (66.6) – (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r) определяет непосредственно переносное ускорение, второй член (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) определяет относительное ускорение, а третий член (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) выражения (66.6) с классической точки зрения и представляет собой ускорение Кориолиса.
Надо полагать, что в общем случае переносное и относительное движения, как при радиальном, так и при перпендикулярном радиусу относительном движении могут быть как равномерными, так и переменными. В последнем случае задача определения силы и ускорения Кориолиса значительно усложняется, т.к. появляется необходимость учитывать мгновенные значения радиуса и угловой скорости. Поэтому классическая физика рассматривает частный случай поворотного движения, в котором для упрощения вывода формулы силы и ускорения Кориолиса переносное и относительное движения считаются постоянными. Далее, якобы переходя к мгновенным, а по сути, к средним значениям параметров переносного и относительного движения, классическая физика напрямую, безо всяких оговорок распространяет полученные теоретические зависимости на общий случай проявления ускорения Кориолиса.
И это не наши фантазии:
Поясняя переносное ускорение при выводе ускорения Кориолиса «простым вычислением», (см. фотокопию выше, стр. 405, ф. 66.14) Матвеев подчёркивает, что речь в его выводе идет только о равномерном вращении: «Таким образом, переносное ускорение является центростремительным(напомним, что угловая скорость вращения считается постоянной)». Но если угловая скорость абсолютного вращения с постоянным радиусом так же постоянная, то все составные вращения, которые появляются в формуле разложения центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел, это так же есть равномерные вращательные движения. Ранее в отношении формулы (66.6) на странице (404) Матвеев так же утверждает: «Все ускорения в (66.6) направлены на центр вращения». Следовательно, во втором варианте речь у Матвеева идёт исключительно только о равномерном вращательном движении, в котором, прежде всего, именно с классической точки зрения, нет, и не может быть никакого ускорения Кориолиса.
Таким образом, называть два центростремительных ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = 2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ускорениями Кориолиса, по меньшей мере, некорректно.
В нашей модели равномерного вращательного движения центростремительное ускорение представляет собой академическую величину, в которой обобщены все ускорения, проявляющиеся на микроуровне в пределах одного полного цикла формирования сложного по своей реальной физической структуре вращательного движения. Однако на уровне его обобщённой кинематики детали процесса его формирования не обнаруживаются. Именно поэтому обобщённое центростремительное ускорение в классической физике всегда считалось ускорением простого движения с простым линейным вращающимся ускорением, направленным к центру вращения. Но в составе ускорения простого элементарного движения нет, и не может быть никаких составных частей, в том числе и ускорения Кориолиса. На то оно и элементарное движение. Причём, как это ни странно для классической физики, ускорения Кориолиса по второму варианту в равномерном вращательном движении нет и на микроуровне. Это со всей очевидностью следует из механизма формирования равномерного вращательного движения.
Как показано в главе (3) на микроуровне изменение скорости по направлению осуществляется через преобразование ее величины в новом направлении, что в соответствии с механизмом отражения неминуемо связано с радиальным движением. Поэтому в равномерном вращательном движении на микроуровне, безусловно, присутствует ускорение Кориолиса, но только при радиальном относительном движении. Однако, да простит нас читатель за тавтологию, самого равномерного вращательного движения с постоянным радиусом на микроуровне равномерного вращательного движения как такового нет. А значит и разговор об ускорении Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении, т.е. фактически внутри равномерного вращательного движения, является бессмысленным, как на микроуровне, так и ну уровне его общей кинематики.
Тело может двигаться относительно центра вращения непосредственно с абсолютной линейной скоростью (Va) без каких-либо промежуточных звеньев. Однако может быть и промежуточное звено в виде вращающейся с какой-то переносной скоростью (Vе) круговой направляющей. Тогда абсолютное вращение (Vа) может быть достигнуто при движении тела по этой направляющей с относительной линейной скоростью (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (см. Рис. 4.4.1). Причём таких промежуточных звеньев в составе абсолютного равномерного движения точки по окружности теоретически может быть бесконечное множество. Однако сколько бы ни было промежуточных вращающихся направляющих, выполняющих роль переносного или относительного вращения, все они, в конце концов осуществляют единую механическую связь одного и того же тела с одним и тем же центром вращения. Это эквивалентно обычному единому радиальному связующему телу или единой неподвижной круговой направляющей, что в принципе одно и то же.
Рис. 4.4.1
Для человечка, изображённого на рисунке (4.4.1) нет никаких других вращений кроме его собственного абсолютного вращения с абсолютной линейной окружной скоростью (Vа) и с абсолютным центростремительным ускорением (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Он не может расслоиться на разные вращения (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r), (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r), а так же на два неких промежуточных вращения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r), которые якобы связывают два первых вращения и считаются в классической физике ускорением Кориолиса. И тем более на бесконечное множество вращений и поворотных движений с бесконечным множеством ускорений Кориолиса в случае множества промежуточных звеньев. Абсолютное вращение не имеет так же и проекций на какие-либо иные направления, отличные от направления своих собственных абсолютных параметров, т.к. все центростремительные ускорения, а также все линейные скорости якобы промежуточных вращений в классическом разложении проявляются в направлении соответствующих абсолютных параметров.
А если круговой направляющей является Земля, как изображённо на рисунке (4.4.1), то отсутствие каких-либо составляющих абсолютного вращения человечка становится совершенно очевидным. В этом случая пока все скорости ещё невелики, то связующим телом вращающегося с абсолютной скоростью человечка является совокупность всех механически связанных между собой при помощи тяготения промежуточных звеньев Земля – тележка – человечек. Однако когда сумма скоростей (Vе) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е. абсолютная скорость (Vа) достигнет величины первой космической скорости равной (8 км/с), механическая связь всех промежуточных звеньев теряет свой физический смысл, т.к. она попросту исчезает. Человечек вместе с тележкой механически отрывается (точнее освобождается) от Земли. Остаётся только гравитационная связь человечка с центром вращения безо всяких промежуточных звеньев и без каких-либо промежуточных переносных и относительных вращений.
Но после достижения первой космической скорости и потери механического контакта с Землёй физическая сущность абсолютного центростремительного ускорения не претерпевает никаких изменений, т.к. физическая сущность равномерного вращательного движения при этом не меняется. Выведенному на орбиту спутнику нет никакого дела до скорости вращения Земли, которая, безусловно, помогает ракете носителю достичь первой космической скорости на этапе выведения спутника на орбиту. Однако после её достижения и потери спутником механической связи с Землёй его центростремительное ускорение не перестанет быть центростремительным ускорением и не изменится, даже если вращение Земли вдруг гипотетическим образом остановится и даже если Земля вдруг начнёт вращаться в обратную сторону.
Точно так же если гипотетически привязать тележку к центру Земли тонкой струной, то собственное центростремительное ускорение тележки с человечком не изменится и на до космических скоростях ни при остановленной Земле, ни при Земле, вращающейся в обратную сторону. По-разному будут вращаться только колёсики тележки, но и в их вращении будет проявляться только центростремительное ускорение. Это означает, что никакого ускорения Кориолиса в составе центростремительного ускорения! В равновесном равномерном вращательном движении нет, и не может быть никаких сил и ускорений, в том числе сил и ускорений Кориолиса, хотя бы по той простой причине, что в равновесии все силы взаимно компенсируются. Если быть точными до конца, то нет и самого центростремительного ускорения вместе с центробежным ускорением, т.к. в равновесии нет никакого смысла говорить не только о каких-либо силах, но и ускорениях вообще.
На (Рис. 4.4.2) наглядно показано, что математическое представление абсолютного вращательного движения в виде суммы четырёх абстрактных независимых вращательных движений по формуле квадрата суммы двух чисел не может иметь под собой единый физический аналог в виде абсолютного равномерного вращательного движения. Как видно, все составляющие равномерного вращательного движения по формуле разложения квадрата суммы двух чисел образованы пятью абстрактными самостоятельными вращениями трёх самостоятельных векторов скоростей с тремя самостоятельными угловыми скоростями (ω), (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (ω + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и с тремя разными радиусами (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), (Ve) и (Va).
Рис. 4.4.2
Все эти вращения могут даже иметь реальные физические аналоги, например, в виде пяти самостоятельно вращающихся колец с радиусами равными (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), (Ve) и (Va) и со своими линейными скоростями, определяющимися через произведения своих радиусов на соответствующие угловые скорости, как показано на рисунке. Однако в любом случае, для абсолютного вращения это будет всего лишь абстрактная модель, даже если она воплощена физически. В реальном равномерном вращательном движении, кроме одной линейной скорости (Va), вращающейся с одной угловой скоростью (ω + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), ни что другое больше не вращается, а точнее вращается одно цельное и неделимое тело с этими абсолютными параметрами.
В классической физике существует излюбленный прием пояснения сущности физических явлений с точки зрения субъективных наблюдателей, находящихся в той или иной системе отсчета. Воспользуемся и мы этим приёмом.
Пусть по внутренней или внешней поверхности равномерно вращающегося цилиндра равномерно движется закрытая капсула. С точки зрения наблюдателя находящегося в капсуле, абсолютно неважно, с какой относительной скоростью его капсула движется по поверхности цилиндра и с какой переносной скоростью вращается сам цилиндр. Важна лишь абсолютная скорость движения капсулы по окружности с конкретным радиусом, не зависимо от того через какое связующее тело осуществляется связь капсулы с центром вращения. Он просто не видит этих промежуточных звеньев, а ощущает он только единое и неделимое абсолютное центростремительное ускорение в виде своего увеличившегося веса.
Никакими доступными наблюдателю в капсуле способами, он не сможет определить на какие составные части технически и абстрактно математически может быть разделено его абсолютное равномерное вращение. О техническом расслоении абсолютного вращения может знать только внешний наблюдатель. Однако и он, поразмыслив, легко придет к выводу, что физическая сущность установившегося равномерного вращательного движения не зависит от того, каким способом оно достигнуто.
А вот наблюдатель в такой же закрытой капсуле, движущейся вдоль радиуса переносного вращения с постоянной линейной скоростью относительного движения, без труда различит постоянное ускорение Кориолиса и изменяющееся центростремительное ускорение переносного вращения. Следовательно, по логике классических же наблюдателей ускорение Кориолиса должно возникать только при радиальном относительном движении. Никакого ускорения Кориолиса в центростремительном ускорении равномерного вращательного движения нет, и не может быть в принципе.
В противном случае классической физике придётся пересмотреть свои взгляды, как на центростремительное ускорение равномерного вращательного движения, так и на ускорение Кориолиса.Это совершенно разные явления природы, которые не могут иметь одинаковый физический смысл и одинаковое название, даже, несмотря на то, что, как показано в главе 4.1 в физических механизмах их формирования есть однотипные физические элементы в виде элементарных отражений. Однако даже из одинаковых кирпичей могут быть сложены совершенно разные здания.
Как известно, при относительном движении вдоль оси вращающейся системы ускорение Кориолиса не проявляется, поскольку соседние точки траектории имеют одинаковую скорость, как по величине, так и по направлению. С этим трудно не согласиться. Но не менее трудно не согласиться и с тем, что при относительном движении, перпендикулярном радиусу все соседние точки на абсолютной круговой траектории также имеют одинаковую по абсолютной величине линейную скорость. Изменяется только её направление. Однако изменение направления линейной скорости происходит исключительно только с центростремительным ускорением, о чём, не задумываясь ни на секунду, вам скажет каждый школьник! Следовательно, при относительном движении, перпендикулярном радиусу ускорение Кориолиса, так же как и в случае линейного движения, осуществляющегося вдоль оси вращающейся системы, не проявляется.
В главах (3.5, 4.1, 4.2) показано, что классическое ускорение Кориолиса завышено вдвое, в то время как в разложении центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел действительно присутствуют два абстрактных вращения очень похожих на две половинки классического ускорения Кориолиса при радиальной относительном движении. Но поскольку, как показано ранее, двух половинок в реальном ускорении Кориолиса нет, то два центростремительных ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) не могут быть ускорением Кориолиса даже по аналогии.
И хотя такое разложение само по себе носит абстрактный характер, не имеющий реального физического аналога, «двойка» в выражении (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) в отличие от реального ускорения Кориолиса в нашей версии вполне законна, т.к. она доводит до реального физического аналога абсолютное вращение. Покажем этот абстрактный, но косвенно соответствующей реальной действительности, смысл «двойки».
Выражение (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) можно представить еще и в следующем виде:
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = (ω * r) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) = Vе * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω,
Тогда абстрактную физическую сущность абстрактного ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) в соответствии с рисунком (4.3.1) можно пояснить следующим образом:
Подвижная система отсчета (хоу), в которой тело движется с относительной скоростью (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), кроме собственного вращения с угловой скоростью (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получает дополнительную угловую скорость (ω) за счёт переносного вращения.
Следовательно, в абсолютной системе координат (XOY) наряду с непосредственно относительным ускорением равным (V» * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) тело испытывает дополнительное ускорение направления (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω). Вектор же линейной скорости переносного вращения (Vе) в составе абсолютного вращения совершает дополнительное вращение с угловой скоростью относительного вращения (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Поэтому наряду с непосредственно переносным ускорением (Vе * ω) вектор линейной скорости переносного вращения (Vе) в составе абсолютной скорости (Vа) получает дополнительное ускорение направления (Vе * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Таким образом, ускорения (Vе * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω) определяют приращение векторов скоростей (Vе) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), вращающихся с угловыми скоростями (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (ω), дополняющими собственные угловые скорости этих векторов до суммарной угловой скорости вращения вектора абсолютной скорости (Vа).
При этом количественное равенство двух составляющих абстрактного дополнительного ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) легко объяснимо и непосредственно вытекает из прямо пропорционального соотношения угловых и линейных скоростей вращательного движения с одинаковым радиусом.
ω /ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vе / V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
откуда следует, что:
Vе * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω
Таким образом, «двойка» в дополнительном ускорении (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = 2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в отличие от «двойки» в классическом ускорении Кориолиса вполне законна, что так же свидетельствует о невозможности их сопоставления и по физическому смыслу.
***
4.5. Замечания по физическому смыслу ускорения Кориолиса
Физический смысл ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической интерпретации состоит в том, что одна его половина якобы изменяет линейную скорость переносного движения по абсолютной величине, а вторая половина – линейную скорость относительного движения по направлению! Аналогичный физический смысл классическая физика определяет и для ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении, хотя никакой аналогии между этими совершенно разными явлениями природы не может быть в принципе!
На сайте http://dic.academic.ru в статье «Кориолисово ускорение», в разделе 1.2. «Физический смысл» после вывода ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении приводится следующее разъяснение физического смысла ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении: «Если тело движется перпендикулярно направлению к центру вращения, то доказательство будет аналогичным. Ускорение из-за поворота вектора скорости останется а = [ω * V], а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки».
Авторы не уточняют, о каких конкретно приращениях и каких конкретно скоростях точки, определяющих ускорение Кориолиса, у них идёт речь. Очевидно, они полагают, что с учётом упомянутой ими аналогии это само собой разумеется. Не будем пока говорить о соответствии действительности физического смысла ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической физике. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в предыдущих главах. Просто попытаемся хотя бы формально отыскать заявленную аналогию, которая не только не, разумеется, сама собой, её вообще нет, и не может быть в принципе.
Очевидно, что первая часть достаточно мудрёной в целом фразы авторов «Академика» «Ускорение из-за поворота вектора скорости останется а = [ω * V]» всё же означает, что речь идёт о вращении относительной линейной скорости с угловой скоростью переносного вращения. Но относительная скорость в составе абсолютной скорости вращается ещё с двумя угловыми скоростями относительной и абсолютной (см. формулу разложения). Даже если это ещё и не абсурд, то это как минимум математическая абстракция, т.к. один и тот же вектор не может одновременно вращаться с тремя разными угловыми скоростями в одной и той же плоскости. Но тогда абстрактным является, как сам вектор относительной линейной скорости, так и его вращение с переносной угловой скоростью, т.к. в реальной действительности в равномерном вращательном движении вращается только абсолютный вектор линейной скорости.
На рисунке (4.4.1) легко видеть, что даже в случае организации абсолютного вращения через промежуточные переносные и относительные вращения, что не представляет никаких технических трудностей, все скорости этих промежуточных вращений, а так же абсолютная скорость, вращаются самостоятельно, только со своими угловыми скоростями. Они ни в коем случае не являются никакими составными частями и даже проекциями друг друга. А вот в первом варианте ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении реальный вектор радиальной относительной скорости, являющийся реальной проекцией абсолютной скорости, естественно реально вращается с переносной угловой скоростью, с которой вращается и абсолютный вектор.
Следовательно, заявленная «академиками» аналогия не имеет реальной физической основы, т.е. ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении в физике не существует.
Аналогии второй половины ускорения Кориолиса, которая в первом варианте представляет собой приращение переносной скорости по абсолютной величине, во втором варианте вообще нет, т.к. во втором варианте переносная скорость является величиной постоянной! Но даже если распространить этот вариант классического ускорения Кориолиса на переменное вращение, в котором переносная скорость может изменяться, в том числе и по абсолютной величине, то в аналогии «академиков» речь идёт об изменении «центростремительного ускорения точки», а вовсе не о конкретном приращении переносной скорости по абсолютной величине. Следовательно, никаой аналогии нет и в этом случае.
Таким образом, всё, что в объяснении «академиков» связано с переносной скоростью, мягко говоря, не менее абстрактно, чем всё то, что связано с относительной скоростью. Следовательно, никакой аналогии между этими вариантами нет, и не может быть в принципе. В этих двух вариантах нет даже внешней аналогии, т.к. в правильной формуле реального ускорения Кориолиса в нашей версии присутствует только одна его классическая половинка. Но если нет аналогии, то, по крайней мере, один из этих вариантов не имеет никакого отношения к явлению Кориолиса.
По поводу внешней аналогии, связанной с ошибочным удвоением классического ускорения Кориолиса однозначно можно сказать только одно, в обоих вариантах ускорения Кориолиса в классической физике есть две равные по величине, но самостоятельные и чётко дифференцируемые друг от друга части этого ускорения. Причём они равны не только количественно, но и физически, т.к. ускорение Кориолиса в обоих вариантах выражается абсолютно одинаковой физической зависимостью, которая математически имеет вид:
а = 2 * ω * V
Однако в чём состоит физический смысл такого толи вращения относительной скорости с удвоенной угловой скоростью переносного движения (а = V * (2 * ω)), толи вращения двух векторов относительной скорости с переносной угловой скоростью (а = ω * (2 * V)), «академики» толком не объясняют ни в первом, ни во втором варианте. Да это и невозможно, потому что ни удвоенной угловой скорости, ни удвоенной относительной линейной скорости, ни удвоенного по абсолютнной величине классического ускорения Кориолиса в реальном поворотном движении нет!
В абстрактном математическом разложении центростремительного ускорения по формуле разложения квадрата суммы двух чисел действительно появляется математическая величина, формула которой ничем не отличается от ошибочной формулы классического ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении. Однако разложение равномерного вращательного движения на составляющие это всего лишь абстрактный математический метод, который не имеет прямой физической аналогии в реальном равномерном вращательном движении. Материальная точка, равномерно движущаяся по окружности с абсолютной линейной скоростью, в этом разложении не участвует ни физически (разрываясь на пять частей, см. Рис. 4.4.2), ни в виде проекций своих динамических и кинематических параметров на какие-либо направления.
В главе (2.) отмечалось, что при выводе любых формул законченный физический смысл имеет только конечный результат этого вывода. Промежуточные результаты в большинстве случаев отражают голый математический формализм, который лишь в принципе не противоречит физическим законам, но, как правило, моделирует не реальные физические процессы, а лишь предполагаемые абстрактные физические образы нашего абстрактного представления о составляющих цельного явления. Абстракция это, конечно же, ещё не абсурд, это всего лишь мысленное отвлечение, обособление от тех или иных сторон, свойств или связей предметов и явлений для выделения их существенных признаков. Но выделение существенных признаков явления вовсе не означает разделение на самостоятельные части самого явления.
Даже с точки зрения классической физики из конечного результата формулы для центростремительного ускорения равномерного вращательного движения однозначно следует, что в нём вращается только одна абсолютная линейная скорость только с одной абсолютной угловой скоростью под действием только одной центростремительной силы и с одним центростремительным ускорением. Это можно показать и строго математически.
Выразим абсолютное ускорение через абстрактные составляющие абсолютной скорости переносной (V) и относительной (V»):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * V + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V)
Сгруппируем члены полученного выражения по одинаковым угловым скоростям и вынесем угловые скорости переносную (ω) и относительную (ω») за скобки:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * (V + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (V + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
),
Выражения в скобках представляют собой абсолютную линейную скорость (Vа), тогда:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vа + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vа
Вынесем за скобки абсолютную скорость:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vа * (ω + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Но выражение в скобках представляет собой абсолютную угловую скорость (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Тогда окончательно получим:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vа * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
ω * V + ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V) = Vа * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Что и требовалось показать.
Как отмечалось выше разложение центростремительного ускорения равномерного вращательного движения по формуле квадрата суммы двух чисел это ещё не абсурд, а всего лишь математическая абстракция. Физический смысл такой абстракции состоит в том, что она отражает общую энергетику суммарного (пятого) вращательного движения, складывающегося из четырёх абстрактных вращений его исходных компонентов в виде раздельного вращения четырёх отдельных колец. Однако для кинематики и динамики физического вращения единого тела (итогового пятого кольца) это полный абсурд:
Во-первых, масса этих колец в пять раз больше массы единого физического тела, вращающегося с суммарными параметрами линейной и угловой скорости. Естественно, что одно тело невозможно разделить на пять равных ему по массе частей.
Во-вторых, равномерное вращательное движение абсолютно, поэтому все пять колец будут вращаться автономно независимо друг от друга, т.е. между ними не может быть никакой общей физической связи, которая могла бы привести к возникновению какого-либо общего ускорения, в том числе и в виде ускорения Кориолиса.
Ну и, в-третьих, как мы уже отмечали выше, единое физическое тело не может одновременно вращаться в одной и той же плоскости и на одном и том же радиусе с разными угловыми и линейными скоростями.
В классической физике вы никогда и нигде не встретите выражение для центростремительного ускорения равномерного вращательного движения в виде теоремы Кориолиса, т.е. в виде (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.к. для равномерного вращательного движения это абсурд. Следовательно, выдавать математический формализм разложения реального равномерного вращательного движения, который не имеет прямой физической аналогии, за аналогию реально представленного в классической физике явления Кориолиса при радиальном относительном движении это не что иное, как абсурд. Следовательно, никакого второго варианта явления Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении в классической физике ни теоретически, ни фактически реально не существует.
В динамике поворотного движения и равномерного вращательного движения нет, и не может быть никакой аналогии. Если поворотное движение по первому варианту осуществляется только при наличии внешней активной силы, как радиальной, так и тангенциальной (см. главу 3.5, первый вариант), то в равномерном вращательном движении активного действия нет вообще. Можно по-разному относиться к причислению равномерного вращательного движения к движению по инерции (первый закон Ньютона), но вряд ли кто будет отрицать, что оно осуществляется в отсутствие внешних сил. Следовательно, равномерное вращательное движение не имеет никакого отношения к явлению Кориолиса.
Более того, своей «аналогией» «академики» непосредственно противоречат классической физике. Их фраза: «…а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки» (см. выше) дословно означает, что вторая половина ускорения Кориолиса это ускорение по изменению центростремительного ускорения точки. Сравните фразы сами. Но:
Во-первых, это не соответствует действительности, т.к. все центростремительные ускорения в разложении абсолютного центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел, как и положено, быть ускорениям равномерного вращательного движения именно в классической физике – есть величины постоянные.
А, во-вторых, из этой фразы следует, что классическая физика в лице «академиков» допускает существование переменного центростремительного ускорения, т.е. «академики» считают, что в составе ускорения Кориолиса по второму варианту, а, следовательно, и в составе равномерного вращательного движения есть центростремительное ускорение второго порядка! Ё!
Мы не возражаем против переменного центростремительного ускорения, как единственного естественного эталона (переменного измерительного калибра) абсолютного ускорения любого криволинейного движения, о чём будет подробно изложено в главе (7.3.), но для классической физики, представителями которой, безусловно, являются авторы «Академика», это нонсенс!!!
Таким образом, из объяснений «академиков» однозначно следует, только одно, они взялись объяснять то, чего сами не понимают, и тем самым только усугубляют абсурдность современной физики, которой хватает и без них.
4.6. Общий случай проявления ускорения Кориолиса
Рассмотрим общий случай проявления ускорения Кориолиса, в котором относительная скорость имеет произвольное направление.
Матвеев считает, что: «Произвольная скорость может быть выражена в виде суммы слагающих, направленных по радиусу и перпендикулярно к нему, и для обеих составляющих справедлива одна и та же формула вида (66.7). Отсюда следует, что формула (66.7) справедлива для кориолисова ускорения при произвольном направлении относительной скорости».
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
2 [ω, V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] (66.7)
где Vотн. -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– относительная скорость перпендикулярная радиусу.
Запишем в геометрическом виде выражение для ускорения Кориолиса при произвольном направлении относительной скорости в классической интерпретации:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.6.1)
где:
2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r);
Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: радиальная составляющая относительной скорости;
Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
перпендикулярная составляющая относительной скорости;
ω: мгновенное значение переносной угловой скорости;
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: относительная угловая скорость,
r: текущее значение радиуса переносного вращения.
Вынося за скобки общий множитель (2* w) можно записать:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * (Vотн. -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ Vотн. -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Сумма (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), записанная в круглых скобках есть не что иное, как геометрическое выражение для полной относительной скорости (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Тогда в общем случае ускорение Кориолиса действительно было бы равно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
То есть, если рассматривать дополнительное ускорение (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) как ускорение Кориолиса при относительном движении, перпендикулярном радиусу, а величину ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении определять по классической формуле, содержащей удвоенное произведение (ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то ускорение Кориолиса при произвольном направлении относительного движения математически действительно определяется выражением (66.7).
Однако, на наш взгляд, математические преобразования, приводящие формулу общего ускорения Кориолиса при произвольном направлении относительного движения к виду (66.7) с физической точки зрения неправомерны.
Ускорение Кориолиса по первому варианту формально зависит только от переносной угловой скорости, т.к. относительная угловая скорость в первом варианте проявления ускорения Кориолиса при равномерном вращении (абсолютная угловая скорость не изменяется) отсутствует.
Однако при произвольном направлении относительного движения текущая угловая скорость постоянно изменяется за счет перпендикулярной радиусу составляющей относительного движения. Поэтому вектора всех составляющих абсолютной скорости сложного движения в абсолютной системе координат вращаются с абсолютной угловой скоростью (если не учитывать сдвиг фаз).
Таким образом, при произвольном направлении относительного движения в формуле (4.6.1) необходимо учитывать абсолютную угловую скорость (Ωn) равную сумме текущих угловых скоростей переносного и относительного движений:
Ωn = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
Где:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – переносная угловая скорость текущая равная абсолютной угловой скорости на (n-1) шаге дифференцирования;
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– относительная угловая скорость в текущем интервале времени дифференцирования (n).
В свою очередь в выражении (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) для дополнительного ускорения, обусловленного перпендикулярной к радиусу составляющей относительного движения необходимо учитывать не абсолютную угловую скорость, а переносную угловую скорость, т.к. в выражении для относительной линейной скорости (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) уже учтена относительная угловая скорость (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), дополняющая переносную угловую скорость до абсолютной угловой скорости.
Собственно это очевидно и из самого выражения для дополнительного ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r), в котором присутствуют обе угловые скорости (абсолютная ω и относительная (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Таким образом, в слагаемые выражения (4.6.1), представляющие собой составляющие классического ускорения Кориолиса при произвольном направлении относительного движения должны подставляться разные угловые скорости (Ωn) и (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
При этом выражение для ускорения Кориолиса при произвольном направлении относительного движения (4.26) с учетом классического поворотного ускорения при радиальном и при перпендикулярном к радиусу относительном движении будет иметь вид, несколько отличающийся от классической формулы вида (66.7):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * Ωn * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.6.2)
В выражении (4.4.2), математические преобразования по приведению этого выражения к выражению вида (66.7) невозможны, т.к. угловые скорости в каждом слагаемом формулы (4.5.2) разные.
Следовательно, физический смысл классического ускорения Кориолиса по первому варианту не соответствует его же физическому смыслу во втором варианте.
Это еще раз подтверждает, что как минимум один из этих вариантов не связан с явлением Кориолиса.
Причем поскольку во втором варианте классическая физика пытается увязать ускорение Кориолиса с центробежной силой равномерного вращательного движения, то, скорее всего именно этот вариант не относится к явлению Кориолиса
С учетом реальной текущей угловой скорости при произвольном направлении относительного движения в формуле (4.6.2) вынести за скобки чисто математически можно только множитель «2», что с нашей точки зрения также не бесспорно, т.к. в нашей версии ускорения Кориолиса множитель «2» отсутствует.
Множитель «2» при радиальном относительном движении скорее противоречит физической сущности поворотного движения, чем соответствует ей. По крайней мере, все существующие классические объяснения физической сущности ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении, на наш взгляд, не выдерживают никакой критики.
Множитель «2» в выражении для дополнительного ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) получен чисто математическим путем, как множитель, присутствующий в формуле разложения квадрата суммы двух чисел вне всякой связи с конкретным физическим смыслом дополнительного ускорения (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r).
Таким образом, даже косвенно по аналогии с перпендикулярным радиусу относительным движением «двойка» в выражении для дополнительного ускорения не может служить оправданием такого же множителя «2» в выражении для ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении. Тем более что, хотя наличие множителя «2» в выражении (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) правомерно, дополнительное ускорение,на наш взгляд вообще не является ускорением Кориолиса.
Поэтому при произвольном направлении относительного движения общее ускорение Кориолиса, по нашему мнению, описывается выражением для ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в нашей версии с учётом изменяющей за счёт нормальной составляющей относительного движения угловой скорости переносного вращения:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.6.3)
При этом в абсолютном ускорении дополнительное ускорение (2 * ω * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r) при относительном движении, перпендикулярном радиусу будет автоматически учтено в составе центростремительного ускорения текущего вращательного движения с текущей абсолютной угловой скоростью (Ωn).
Иными словами классическая модель явления Кориолиса это частное явление, возникающее при чисто радиальном движении (без тангенциальной составляющей) с постоянной линейной скоростью на фоне чисто вращательного движения с постоянной угловой скоростью.
При переменных значениях (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в выражение для силы и ускорения Кориолиса должно подставляться либо среднее значение этих параметров, либо их мгновенные значения, что в принципе одно и то же. При этом в усреднение угловой скорости должны входить и её вариации за счёт тангенциальной составляющей относительного движения, если таковая имеется.
Таким образом, всё опять же сводится к чисто радиальному постоянному движению на фоне чисто вращательного движения с постоянной угловой скоростью.
4.7. Силы Кориолиса в гироскопе
Теория гироскопа приведена, например, в статье «Почему и как прецессирует гироскоп», размещённой на сайте кафедры ОиСФ МИФИ под названием «В помощь студентам, изучающим физику». (http://iatephysics.narod.ru/gyroscope/gyrosc_r.htm). Для облегчения восприятия нашего понимания теории гироскопа, которое во многом совпадает с мнением авторов статьи, мы даже не стали менять оригинальные рисунки и обозначения авторов сайта. Но излагать теорию мы будем своими словами с нашими пояснениями некоторых моментов, с которыми мы не согласны в классической теории гироскопа.
Гироскопом называется быстровращающееся симметричное твердое тело, ось вращения которого может изменять свое направление в пространстве. Однако при попытке изменить положение оси гироскопа в пространстве с помощью внешней силы, он, вопреки ожиданию, поворачивается не в направлении внешней силы, а вокруг оси, лежащей в этой плоскости и перпендикулярной к его оси симметрии. Такое движение гироскопа называется прецессией. Объяснить прецессию можно только действием обычных истинных сил Кориолиса в ответ на воздействие внешних сил. Именно на этом и построена классическая теория гироскопа, изложенная в указанной статье на сайте ОиСФ МИФИ. Однако, как это ни странно, в классической физике такого понятия, как истинная сила Кориолиса не существует.
Рис. 4.7.1
Итак, приступим. Пусть к оси (у) гироскопа постоянно приложены постоянные силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), создающие момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), перпендикулярный к плоскости, в которой лежат силы (см. Рис. 4.7.1). Под действием момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) гироскоп начинает поворачиваться относительно оси (х) с какой-то угловой скоростью (Ω»). При этом точки (С) и (D) с массами (dm) оказываются движущимися в радиальном направлении вращательного движения относительно оси (х). Следовательно, на них начинают действовать силы Кориолиса (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dm [V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, Ω»]) и (-F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dm [V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, Ω»]), которые и вызывают прецессию гироскопа, т.е. его вращение относительно оси (z) с угловой скоростью (Ω).
Причём это может быть только момент обычных истинных сил Кориолиса, т.к. направление закручивания совпадает с направлением закручивающих сил, названных авторами статьи силами Кориолиса. О реальности истинных сил Кориолиса-Кеплера свидетельствует реально наблюдаемая изгибная деформация диска прецессирующего гироскопа, если он выполнен, например, из гибкого материала (см. Рис. 4.7.2).
Рис. 4.7.2
Фиктивные же силы инерции, к которым относится, в том числе и классическая сила Кориолиса, всегда направлены противоположно реальному ускорению тел, вызванному обычными силами. При этом реальное ускорение Кориолиса обеспечивает обычная сила, которая поддерживает переносное вращение. В гироскопе поддерживающими силами являются обычные внешние силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которые запускают прецессию. Однако эти обычные силы успешно преодолеваются истинными силами Кориолиса-Кеплера. Следовательно, они вовсе не фиктивные. Происходит это следующим образом (см. Рис. 4.7.3).
Рис.4.7.3
Прецессия относительно оси (z) является в свою очередь переносным вращением для точек (А) и (В). Следовательно, на них действуют силы Кориолиса (-F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dm [V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, Ω]) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dm [V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, Ω»]), которые образуют момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), стремящийся уравновесить внешний момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). С увеличением скорости прецессии под действием постоянного момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) растёт и момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), в то время как противодействующий ему момент постоянных внешних сил (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), запускающий прецессию, остаётся неизменным. Следовательно, в какой-то нижней точке траектории прецессии (Н) момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) сначала сравняется с моментом (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по величине, а затем и неминуемо превысит его (см. Рис. 4.7.4).
Рис. 4.7.4
Под действием силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ось (y) начинает двигаться из нижней точки (Н) вверх по рисунку, что приводит к изменению знака угловой скорости вращения гироскопа (Ω») относительно оси (х). При этом направление сил Кориолиса (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и соответственно момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) так же изменяется на противоположное. В результате под действием обратных сил (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) скорость прецессии уменьшается, т.е. момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), который запустил прецессию, теперь тормозит её.
До этого момента мы полностью согласны с классической теорией гироскопа, изложенной ОиСФ МИФИ. Неожиданным для нас в классической теории оказалось только фактическое признание авторами статьи истинной силы Кориолиса, что подтверждается так же исчезновением двойки из формулы классической силы Кориолиса. Это радует. Однако на этом разумное в классической теории гироскопа и заканчиваются, т.к. несмотря на фактическое признание реальности истинных сил Кориолиса, классическая физика по-прежнему утверждает, что работу по образованию прецессии совершают только внешние силы. Но если все силы в прецессии реальные, то все они либо совершают работу, либо не совершают. Но если не совершают, тогда все они являются внутренними силами замкнутой системы. Другого не дано.
Далее на сайте дословно сказано:
«Когда скорость прецессии окажется меньше необходимой, чтобы компенсировать момент пары сил (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), знак (Ω») снова изменится, и процесс начнет повторяться. Такое колебательное движение гироскопа вокруг оси x называется нутацией (см. Рис. 4.7.4, автор). Очень скоро из-за трения нутация прекращается и гироскоп переходит в режим установившейся прецессии, при котором |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = | M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
|».
Здесь мы тоже не согласны с авторами. Трение, конечно же, оказывает влияние на затухание любых процессов, в том числе и нутаций. Однако трение не является принципиальным активным элементом физического механизма образования прецессии. В лучшем случае это всего лишь пассивный демпфер нутаций. Принципиально нутации затухают за счёт отрицательной обратной связи механизма прецессии. Из-за резкого нарушения пассивного равновесия гироскопа в первый момент приложения внешних сил размах нутаций может достигать достаточно больших размеров, как по горизонтали, так и по вертикали. При этом нутации могут выходить далеко за пределы горизонтальной плоскости прецессии, с обеих её сторон. Механизм нижней части нутации мы уже рассмотрели. Теперь посмотрим, что происходит при выходе нутаций выше плоскости прецессии.
Как мы выяснили при движении оси гироскопа вверх нутация тормозится. В идеале при возврате оси в прежнюю плоскость прецессия должна полностью остановиться, после чего начинается её новый цикл. Однако при резких колебаниях оси в переходный период, ось может не остановиться в плоскости прецессии. При этом может появиться даже обратная прецессия, что приводит даже к образованию петель нутации (см. Рис. 4.7.5в). Наличие петель как раз и свидетельствует что затухание нутаций обусловлено не только трением.
Петля это есть не что иное, как верхняя мини нутация, обратная нижней основной нутации. Все силы и движения в верхней нутации имеют обратные знаки по сравнению с нижней нутацией. При этом петли ликвидируются за счёт точно такого же механизма, охваченного отрицательной обратной связью, как и нижняя нутация. Ну, а затухание нутаций в этом механизме происходит по закону саморегуляции механизмов, охваченных отрицательной обратной связью. Если бы в этом участвовало только трение, которое в гироскопах очень мало, то большой размах нутации сохранялся бы очень долго, чего в реальной действительности не наблюдается.
Рис. 4.7.5
Авторы статьи на (http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1186208&uri=page15.html), из которой заимствован рисунок (4.7.5), так же, как авторы сайта МИФИ, объясняют затухание нутаций только трением:
«Характер траектории, по которой движется вершина гироскопа, зависит от начальных условий. В случае (рис. 4.7.5а) гироскоп был раскручен вокруг оси симметрии, установлен на подставке под некоторым углом к вертикали и осторожно отпущен. В случае (рис. 4.7.5б) ему, кроме того, был сообщен некоторый толчок вперед, а в случае (рис. 4.7.5в) – толчок назад по ходу прецессии. Кривые на (рис. 4.7.5) вполне аналогичны циклоидам, описываемым точкой на ободе колеса, катящегося по плоскости без проскальзывания или с проскальзыванием в ту или иную сторону.
И лишь сообщив гироскопу начальный толчок вполне определенной величины и направления, можно добиться того, что ось гироскопа будет прецессировать без нутаций. Чем быстрее вращается гироскоп, тем больше угловая скорость нутаций и тем меньше их амплитуда. При очень быстром вращении нутации делаются практически незаметными для глаза. С энергетической точки зрения кинетическая энергия прецессии появляется за счет изменения потенциальной энергии гироскопа.
Если за счет трения в опоре нутации гасятся быстрее, чем вращение гироскопа вокруг оси симметрии (как правило, так и бывает), то вскоре после «запуска» гироскопа нутации исчезают, и остается чистая прецессия (рис. 4.7.5г). При этом угол наклона оси гироскопа к вертикали (θ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) оказывается больше, чем он был вначале (θ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) то есть потенциальная энергия гироскопа уменьшается. Таким образом, ось гироскопа должна немного опуститься, чтобы иметь возможность прецессировать вокруг вертикальной оси».
Однако опыт с обратным толчком, на наш взгляд, подтверждает потерю энергии массовых элементов диска именно на образование прецессии, а не только на трение. Ведь трение при обратном толчке не может очень уж существенно измениться. Гораздо более существенно должен измениться размах нутаций и соответственно затраты сил Кориолиса на регулирование прецессии. А петли нутации при обратном толчке как раз и свидетельствуют о сильном возмущении прецессии, что приводит к резкому увеличению затрат сил Кориолиса. Вследствие этого совершенно очевидно, что при обратном толчке плоскость прецессии должна опуститься наиболее заметно, что можно легко обнаружить в этом опыте.
Все равномерные нелинейные процессы являются авторегулируемыми процессами. При этом любое регулирование всегда запаздывает по отношению к отклонению параметров процесса, которое неизбежно случается в нелинейных процессах. Принципиально сначала появляется отклонение параметра и только после этого вырабатывается регулирующее воздействие, т.е. регулирование неизбежно связано с погрешностью установления параметров процесса.
Нутации это и есть неизбежные погрешности регулирования в механизме прецессии. Поэтому равенство моментов (|M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
|) в установившейся прецессии, о котором говорится на сайте МИФИ, является лишь примерным равенством (|M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| ≈ |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
|), погрешность которого и определяют нутации. Однако поскольку равномерное протекание нелинейных процессов принципиально невозможно без регулирования, то вопреки утверждению классической теории гироскопа нутации никогда полностью не прекращаются. В установившейся регулярной прецессии они только переходят на микроуровень. При этом автоматическое регулирование и соответственно «нутации» присутствует на микроуровне даже в равномерном вращательном движении. Это циклы его формирования.
Теперь разберёмся ещё с одним парадоксом классической теории гироскопа. Как утверждает классическая физика, прецессия осуществляется за счёт работы внешних сил, причём только на начальном этапе её запуска. При этом энергетика основного вращения гироскопа во время прецессии якобы не изменяется, а в нутациях осуществляется только преобразование кинетической энергии внешней силы в потенциальную энергию гироскопа и обратно. Более того, после наступления регулярной прецессии, нутации якобы полностью прекращаются, а внешняя сила только поддерживает прецессию по аналогии с центростремительной силой равномерного вращательного движения. (см. Д. В. Сивухин, Общий курс физики, Механика, Т1, М., 1979 г., 520 с., глава 7, параграф 50, стр. 274).
Можно не знать физического механизма формирования равномерного вращательного движения, который проявляется в виде автоколебаний его параметров на микроуровне (см. гл. 3.3.) или не признавать его, как классическая физика, которая считает колебания вращательного движения побочными. Однако при этом классическая физика хотя бы не отрицает, что центростремительная сила – это внутренняя сила равномерного вращательного движения. При этом энергетическая независимость равномерного вращательного движения в отсутствие внешних сил хотя бы не противоречит закону сохранения энергии замкнутой системы. А вот равномерная беззатратная прецессия под воздействием внешней силы – это прямое нарушение закона сохранения энергии, который не может соблюдаться при наличии внешних сил.
Как следует из приведённого описания, прецессия запускается с нуля в начале цикла нутации и полностью останавливается в конце цикла. Следовательно, в каждой нутации на разгон и торможение прецессии неизбежно затрачивается энергия. При этом существует не абсолютно неизменная постоянная скорость прецессии, как утверждает классическая физика, а только её средняя скорость, которая также является постоянной величиной. Однако её постоянная средняя величина существует только вместе с реальными затратами на образование прецессии в каждом цикле нутации, т.к. усреднение движения с переменной скоростью это всего лишь математическое абстрагирование от реально существующего переменного движения внутри цикла и затрат на его разгон и торможение.
Конечно же, в равномерном вращательном движении, с которым классическая физика сравнивает якобы беззатратную прецессию, так же происходит реверсивное изменение величины линейной скорости. Однако беззатратным является только вращательное движение замкнутых систем. При этом равномерное движение отдельной точки по окружности является затратным, т.к. оно может осуществляться только за счёт внешней силы. В нутациях так же участвует внешняя сила, кинетическая энергия которой не может преобразовываться в потенциальную энергию гироскопа и обратно, как говорит Сивухин, т.к. беззатратный обмен энергии может осуществляться только в замкнутых системах за счёт внутренних сил системы.
Внешняя сила предполагает наличие внешнего тела, которое без постоянной связи, обеспечивающей его принадлежность к единой с гироскопом замкнутой системе, после первого же взаимодействия с гироскопом и его реакции на это воздействие в виде реальных истинных сил Кориолиса навсегда покинет окрестности гироскопа. При этом изменится, как кинетическая энергия вращения элементов гироскопа (dm), которые и являются источником силы Кориолиса, так и кинетическая энергия внешнего тела. Однако даже если соединить внешнее тело с гироскопом упругой механической связью в единую замкнутую систему, то беззатратной прецессии всё равно не получится, т.к. её вообще не будет.
В этом случае, скорее всего будут осуществляться беспорядочные колебания между теперь уже внутренним телом, заменившим внешнюю силу и телом гироскопа. Совершенно очевидно, что массовые элементы диска гироскопа (dm) будут так или иначе принимать участие в этих колебаниях. При этом их упорядоченное движение естественно будет дестабилизироваться. Это и есть известный в физике закон энтропии, в соответствии с которым энергия элементов (dm) в этом процессе уже никогда не вернётся в упорядоченное вращение. По закону энтропии она перейдёт в общую энергию внутренних колебаний.
Опыт с замкнутой системой гироскопа и внешнего тела несложно сымитировать. Ось гироскопа можно соединить через пружину с жестко закреплённой кольцевой направляющей, расположенной над плоскостью прецессии. При этом ось гироскопа вместе с пружинами должна иметь возможность свободно перемещаться вдоль кольца, чтобы не мешать возможной прецессии. Однако прецессии при этом никакой не получится ни регулярной, ни псевдо регулярной, а энергия вращения при этом быстро рассеется по закону энтропии, что и должен показать опыт.
Собственно, по закону энтропии затраченная на прецессию энергия элементов (dm) не возвращается им обратно и при наличии внешней силы. Только рассеивается она в этом случае не внутри системы, а между гироскопом и внешней силой, т.к. внешнее тело, которое создаёт эту внешнюю силу, будучи не связанным с системой гироскопа будет стремиться покинуть зону взаимодействия. При этом для того чтобы обеспечить их новое взаимодействие с прежней силой и в прежней точке необходимы ещё несколько внешних тел.
Одно из них должно вернуть тело гироскопа в прежнее положение в пространстве. При этом элементы гироскопа (dm) по закону энтропии потеряют ещё некоторую энергию своего вращения. Затем ещё одно тело должно восстановить потерянную по закону энтропии энергию вращения массовых элементов гироскопа (dm) на этих двух этапах до прежней величины. Ну и, наконец, необходимо не только восстановить энергию первого внешнего тела, но и вернуть его в точку контакта под таким же углом взаимодействия, как и в первом взаимодействии. Из этого следует, что энергия массовых элементов диска гироскопа тратится на противодействие возвращению всех этих внешних тел во взаимодействие, что является внешними для гироскопа затратами.
Таким образом, прецессия – это старт-стопное движение, которое осуществляется только благодаря затратам на разгон и торможение гироскопа в каждом цикле прецессии – нутации. При этом постоянная средняя скорость во всех нутациях прецессии сохраняется практически неизменной на протяжении длительного времени, что обусловлено постоянными силами прецессии и очень малыми затратами на разгон и торможение прецессии по сравнению с энергией быстрого вращения гироскопа.
Теперь, имея некоторые представления о классической теории гироскопа и её противоречиях, перейдём к рассмотрению динамики прецессирующего гироскопа. Начнём с классической динамики гироскопа, приведённой в работе А. Н. Матвеева, Механика и теория относительности, Глава 11 Динамика твёрдого тела, стр. 325, 326, М.: Высшая школа, 1986 (см. курсив).
В результате прецессии полная скорость прецессии (ω + Ω) не совпадает с осью гироскопа (см. Рис. 4.7.6). Однако в виду того, что (ω>> Ω) это несовпадение незначительно и поэтому, несмотря на наличие прецессии, угловая скорость быстрого вращения гироскопа практически совпадает с его осью симметрии и с моментом импульса (L).
Тогда угловая скорость прецессии легко может быть вычислена из уравнения моментов.
dL / dt = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Отсюда:
dL = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt,
но приращения момента импульса (L) можно определить через момент импульса и приращение угла его поворота в прецессионном вращении (см. Рис. 4.7.6):
Рис. 4.7.6
Из рисунка видно, что:
dL = L * dφ,
т.е.
dL = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt = L * dφ
Отсюда угловая скорость прецессии равна:
Ω = dφ / dt = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ L = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (I * ω)
Как видно, из классического вывода вовсе не следует, что при постоянной внешней силе прецессия осуществляется исключительно только с постоянной угловой скоростью. Наоборот, он предполагает исключительно только не равномерную прецессию, т.к. при наличии тангенциальный закручивающих сил никакого равномерного движения не может быть в принципе. В этом случае можно определить только мгновенную скорость прецессии. Следовательно, классическая динамика гироскопа противоречит его же классической теории.
Можно, конечно гипотетически допустить, что по аналогии с классической моделью равномерного вращательного движения постоянный по абсолютной величине вектор (L) под действием постоянной центральной силы вращается с постоянной угловой скоростью. Но тогда классическая физика должна объяснить, как тангенциальные для вектора (L) силы (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), лежащие вовсе не в плоскости его вращения могут быть эквивалентны центральной силе в плоскости его вращения. Такого объяснения в классической физике нет. Следовательно, классическая теория гироскопа остаётся не подтверждённой.
Но и это ещё не всё. В классическом выводе начисто отсутствуют силы Кориолиса, которые играют не менее важную роль в теории гироскопа, чем внешние силы. Причём, несмотря на отсутствие в классической физике понятия истинной силы Кориолиса, в классической теории гироскопа речь идёт именно об этих обычных силах. Иначе никакой прецессии не получится.
Теперь рассмотрим нашу альтернативную динамику прецессирующего гироскопа, которая лишена всех перечисленных выше противоречий классической теории. Из приведённого выше описания механизма прецессии следует, что энергетически прецессия питается энергией внешней силы и энергией основного вращения. Поскольку энергия основного вращения гироскопа нейтрализует энергию внешней силы через прецессию, то, очевидно, что момент силы, изменяющий основное вращение (изъятый из него) равен моменту силы прецессии. То есть расчёт можно вести через силу Кориолиса.
Поясним этот момент более подробно.
Поскольку в прецессии участвует как внешняя, так и изменяющаяся внутренняя энергия, то это должно означать, что прецессия вызван суммарной энергией внешних сил и внутренних сил Кориолиса. Фактически это так и есть. Но количественно старт-стопную прецессию, которая в каждом её цикле – нутации начинается с нуля и кончается нулём, можно свести либо к внешнему моменту, либо к моменту сил Кориолиса – каждому в отдельности по следующим соображениям.
Если гипотетически запустить прецессию совместным моментом внутренних и внешних сил, например, на ходе оси гироскопа вниз до точки (Н), то скорость прецессии изменится от нуля до (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в середине цикла. На обратном ходе вверх скорость прецессии изменится от (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) до нуля. Средняя скорость на протяжении всего цикла нутации будет равна (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2). Это равносильно, запуску равномерного вращения со средней угловой скоростью под действием только одного из моментов либо внешним моментом (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), либо внутренним моментом сил Кориолиса (Мк).
Таким образом, если мы хотим выразить скорость прецессии через внешний момент, то следует работать с ним, если через внутренний момент, то принимаем во внимание внутренний момент сил Кориолиса. Количественный результат будет одинаковым. Классическая физика выбрала для этого внешний момент (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Но внешний момент формально не связан с угловой скоростью прецессии, лежащей совсем в другой плоскости. Поэтому непротиворечиво выразить угловую скорость прецессии мы можем только через силы Кориолиса, которые действуют в плоскости прецессии.
Итак, обозначив запускающий прецессию момент сил Кориолиса индексом (к), прецессию индексом (п), а момент импульса гироскопа индексом (г) можно записать:
|М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = dL -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = dL -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt
При этом, несмотря на расчёт вращения прецессии по её средним постоянным параметрам, мы фактически определяем только динамику пуска или останова псевдоравномерной старт-стопной прецессии. Для основного вращения гироскопа эта динамика его торможения.
В прецессии происходит смена плоскости основного вращения гироскопа. Это означает, что момент импульса гироскопа (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не является параметром единого вращательного движения в одной его плоскости. В каждом новом угловом положении оси основного вращения гироскопа в плоскости прецессии образуется его новое основное вращение с моментом импульса (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), меньшим момента импульса в предыдущей нутации (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Следовательно, траектория прецессии – это не траектория равномерного движения по окружности стрелки виртуального вектора (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), с радиусом равным длине (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), а геометрическое место точек разных последовательных вращений диска гироскопа. Радиус такой траектории равен радиусу диска гироскопа.
При этом приращение вектора (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) это не беззатратное изменение его углового положения в процессе равномерного с классической точки зрения вращения прецессии, а изменение абсолютной величины вектора (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и восстановление её в каждом новом положении диска гироскопа за счёт затрат внутренних сил Кориолиса, противодействующих внешней силе, т.е. за счёт их совместных затрат.
Итак, в нашем выводе по обозначенным выше причинам момент запуска прецессии определяется не внешней силой, а силой Кориолиса (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
|M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* [Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] * [r],
Где:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– усреднённая инертная масса гироскопа, участвующая в образовании усреднённых сил Кориолиса, действующих в плоскости вращения прецессии
Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– средняя скорость прецессии
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r – средняя линейная скорость основного вращения гироскопа, здесь (ω * r) – угловая скорость и радиус основного вращения гироскопа соответственно
Подставим в выражение для момента прецессии значение линейной скорости основного вращения гироскопа (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * r):
|М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = |M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
| = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* [ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
]
С учётом прямых углов между векторами [ω * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω] в абсолютных величинах векторов получим:
М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Поскольку:
L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
то:
М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Отсюда безо всяких парадоксов классического вывода угловой скорости прецессии гироскопа получим:
Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (I * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Д. В. Сивухин в упомянутом выше учебнике механики (гл. 7, параграф 50, стр. 276) ссылается на общефизический принцип Ле Шателье (1850 – 1936), согласно которому на всякое внешнее воздействие система отвечает изменениями, стремящимися ослабить это воздействие. Этот принцип, по мнению Сивухина очень наглядно подтверждается классической теорией гироскопа, т.к. он механически чутко реагирует на каждое внешнее воздействие. Но странное дело, это реагирование в классической физике происходит без затрат энергии, что наоборот грубо противоречит этому принципу. Ослабить обычные внешние силы можно только за счёт обычных встречных сил системы, но никак не за счёт фиктивных сил инерции. А это реальные затраты энергии системы. Именно так и происходит в гироскопе.
Истинные силы Кориолиса безо всяких парадоксов объясняют и эффект кажущегося отсутствия инерционности прецессии. Классическая физика объясняет отсутствие инерционности прецессии отсутствием массы у вектора (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Но у реальной массы диска гироскопа, вращение которой и обозначает вектор (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) инерция не может отсутствовать. Масса это и есть сама инерция (мера инерции), следовательно, отсутствие инерции автоматически означает и отсутствие собственно самой массы, т.е. собственно самого гироскопа! Но мы то видим, что после остановки прецессии гироскоп никуда не исчезает, т.е. не исчезает и его масса, что подтверждается затратами энергии первого «толчка» для нового запуска прецессии.
По утверждению самой же классической физики поведение прецессии подобно не скорости, а ускорению, которое так же прекращается с прекращением действия силы. Это естественно для ускорения, но парадоксально для скорости. Однако чудес и парадоксов не бывает. Если сила (ускорение) является причиной, как возникновения инерции (скорости), так и её исчезновения (остановки), то резкая остановка прецессии только подтверждает, что для этого есть, как соответствующая сила, так и соответствующее ускорение.
После снятия внешней силы в гироскопе остаются только силы Кориолиса, продолжающие действовать во время его движения по инерции, которую никто не отменял. Поэтому преодолеть инерцию прецессии может только истинная сила Кориолиса. Если мы снимем внешнюю силу в конце цикла прецессии – нутации, то остановка прецессии будет выглядеть мгновенной, т.е. абсолютно безынерционной, т.к. сам процесс её остановки, происходящий внутри цикла – нутации останется при этом за кадром.
Если же мы снимем внешнюю силу во время цикла нутации, то теоретически остановка будет не мгновенной. Она будет длиться какое-то время, необходимое для завершения механизма остановки прецессии внутри цикла. Однако в любом случае мы эту инерцию не заметим, т.к. в регулярной прецессии длительность циклов очень мала. Тем более что в этом случае в отсутствие противодействия внешней силы такой нарушенный цикл завершится несколько быстрее обычного цикла.
В классической же физике отсутствие инерционности вращения вектора (Lг) объясняется отсутствием его массы. Действительно, откуда у вектора масса, если это всего лишь математический символ? Но для физики это вовсе не так безобидно. Если нет массы и соответственно сил инерции при остановке прецессии (Ми -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0), то в соответствии с третьим законом Ньютона не должно быть и обычных сил (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е. должен быть равен нулю и момент (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0), запускающий прецессию безмассового вектора (Lг). Тогда, если в выражении для угловой скорости классического вывода прецессии мы приравняем к нулю (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0), то получим нулевую угловую скорость прецессии:
Ω = dφ / dt = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ L = M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (I * ω) = 0 / (I * ω) = 0
Это означает, что безмассовый вектор просто не может прецессировать. Но и это ещё не всё. Если в динамике вращательного движения твёрдого тела, когда вектор (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) изменяется по направлению, его масса классической физике не нужна, то в динамике плоского вращения, когда вектор (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) изменяется по абсолютной величине, он вдруг приобретает вполне реальную массу.
Все приведённые выше доводы свидетельствуют, что несмотря на глупость классической физики с безмассовым вектором (Lг) затраты энергии как на остановку прецессии, так и на её запуск реально существуют. Эту мифическую массу прецессии гироскопическую (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) можно в некотором приближении даже оценить количественно.
М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (dΩ / dt) * -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω * -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
после сокращения на (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получим:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dΩ / dt = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Поскольку при разгоне и торможении прецессии её угловая скорость изменяется от нуля до (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и обратно, то приращение угловой скорости прецессии в полуцикле равно (dΩ = Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Тогда, учитывая, что (Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) получим:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* 2 * Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Отсюда:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt / 2
Пусть, например, (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 10000 об/с = 62800 рад), а полупериод нутации (dt = 0, 01с), то:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 314 * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Это означает, что в этом конкретном примере истинные силы Кориолиса эквивалентны увеличению инерционности прецессии в 314 раз по сравнению с физической массой гироскопа. То есть, как только мы уберём внешнюю силу, то через (0,01 с) прецессия остановится за счёт возросшей в 314 раз эквивалентной массы прецессии. Такое же сопротивление, очевидно, проявляется и при запуске прецессии.
Причём резкую остановку прецессии после снятия внешней силы классическая физика, не признающая реальность сил Кориолиса, может объяснить если не виртуальностью вектора (Lг), то ещё только возросшей при снятии силы инерционностью самой прецессии, что эквивалентно возросшей гироскопической массе прецессии. В динамике плоского вращения, например, классическая физика подобным образом объясняет изменение сопротивления вращению в зависимости от радиуса. Поэтому массу в динамике вращательного движения заменяет момент инерции.
В гироскопе радиус так же изменяется, но не по абсолютной величине, а по плоскости вращения, т.е. у него с точки зрения классической физики тоже может быть подобный момент инерции. Однако в отличие от плоского вращения в прецессии классическая физика видит не увеличение массы, а, наоборот её исчезновение. Но поскольку внешнее тормозящее воздействие не является инертностью, то все эти классические вольности с самым фундаментальным понятием в природе массой недопустимы даже условно академически, т.к. это уводит науку в сторону от реальной действительности. Современная наука просто обязана отличать внешнее сопротивление от массовой инертности.
Постоянная средняя скорость установившейся прецессии в некотором смысле подобна линейной скорости равномерного вращательного движения в нашей модели вращательного движения, в том смысле, что она поддерживается на постоянном уровне за счёт разнонаправленных тангенциальных ускорений. Однако инерция вращательного движения всегда заметна. Колебания его линейной скорости в отличие от колебания линейной скорости прецессии никогда не достигают нулевой величины. Поэтому после снятия центростремительной силы, т.е. фактически связи с центром вращения, движение бывшего вращения не останавливается самостоятельно.
Если учитывать микроколебания параметров плоского вращения в пределах цикла преобразования движения по направлению (см. гл. 3.3.), то строго говоря, момент импульса, ось симметрии и угловая скорость в плоском вращении даже с постоянным радиусом так же не совпадают, т.е. при образовании плоского вращения так же образуются своеобразные нутации. Но при этом в классической физике нет отдельной теории динамики нутаций плоского вращения, потому что современная физика считает эти колебания побочными. Причем, по мнению классической физики, микроколебания плоского вращательного движения образуются только на начальном этапе его формирования (см. гл. 3.3.), как собственно и нутации гироскопа по её мнению.
Хотя и то, и другое не соответствует действительности, но по аналогии с плоским вращением нет особой необходимости вводить уравнения нутации и при вращении гироскопа. Тогда не будет необходимости выдумывать небылицы о разделении прецессии на движение оси фигуры гироскопа, которая якобы представляет его массу и на вращение гироскопа в плоскости прецессии, как вращение исключительно безмассового математического вектора момента импульса и по этой причине не имеющего инерции.
Но в отличие от равномерного вращательного движения, в котором «нутации» (колебания в циклах вращательного движения) не отнимают энергию вращения, в гироскопе нутациями совсем пренебрегать нельзя, т.к. они уменьшают энергию основного вращения гироскопа, и это необходимо учитывать. Если вдруг в частном случае необходимость расчёта нутаций возникнет, то их всегда можно определить и просчитать исходя из приведенного выше физического механизма прецессии в соответствии с Ньютоновской динамикой, т.к. уравнения Эйлера не соответствуют реальной действительности.
Не соответствует уравнениям Эйлера и нутация Земли. Погрешность составляет более 30% (период реальных нутаций составляет 440 дней вместо расчётных 300 дней)! Можно, конечно ссылаться на неоднородность Земли, на землетрясения, на сезонные изменения. Но как показано выше и уравнения Эйлера не совсем корректны. Скорее всего, Земля – это большой гироскоп, который, мягко говоря, не очень-то и точно соответствует уравнениям Эйлера, а прецессия его вызвана космическими силами.
Выводы:
1. Прецессия гироскопа осуществляется за счёт энергии внешних сил, запускающих прецессию и за счёт внутренней кинетической энергии основного вращения гироскопа, которая питает реальные силы Кориолиса. Поэтому силы Кориолиса это вполне реальные или в терминологии классической физики обычные силы.
2. Старт-стопный режим прецессии не предполагает возвратно поступательного движения энергии, подводимой внешней силой, как это происходит в циклах равномерного вращательного движения или свободных колебаниях упругого тела. Поэтому этот процесс энергетически затратный.
3. Прецессия не является безынерционной, как утверждает классическая физика. Инерция – это явление, лежащее в основе всех без исключения взаимодействий, том числе и взаимодействий, осуществляющихся при движении прецессирующего гироскопа. Инерция прецессии гасится истинными силами Кориолиса в каждом цикле её формирования. Поэтому после снятия внешней силы прецессия прекращается в течение одного цикла. Поскольку нутации – циклы прецессии достаточно малы, то инерционность движения инертных масс гироскопа мало заметна на макроуровне.
4. Нутация гироскопа не прекращаются до тех пор, пока осуществляется прецессия, т.к. нутация это есть суть – циклы прецессии.
***
Направление гироскопических сил можно найти с помощью правила, сформулированного Н. Е. Жуковским: гироскопические силы стремятся совместить момент импульса L гироскопа с направлением угловой скорости вынужденного поворота. Это правило можно наглядно продемонстрировать с помощью устройства, представленного на рис. (4.7.7).
Рис. 4.7.7
Ось гироскопа закреплена в кольце, которое может свободно поворачиваться в обойме. Приведем обойму во вращение вокруг вертикальной оси с угловой скоростью Ω (вынужденный поворот). При этом кольцо с гироскопом будет поворачиваться в обойме до тех пор, пока направления L и Ω не совпадут. Такой эффект лежит в основе известного магнитомеханического явления – намагничивания железного стержня при его вращении вокруг собственной оси – при этом спины электронов выстраиваются вдоль оси стержня (опыт Барнетта).
4.7.1 Вращение твёрдого тела
В главе 3.5 мы показали, что в динамике вращательного движения радиус не может изменяться по абсолютной величине. Теперь покажем противоречия классической динамики вращения твёрдого тела, в которой радиус изменяется ещё и по направлению в соответствии с изменением плоскости вращения.
При вращении твёрдого тела в одной плоскости вектор угловой скорости и момента импульса имеют постоянное положение в пространстве перпендикулярное плоскости вращения и постоянное положение относительно тела вращения. Если при этом вращение имеет ещё и постоянный по абсолютной величине радиус, то оно непротиворечиво описывается классической динамикой вращательного движения, т.к. такое описание фактически сводится к базовой динамике Ньютона.
Но при движении твёрдого тела около одной закреплённой точки вектор угловой скорости изменяет положение в пространстве и свою ориентировку относительно тела, т.е. мгновенная ось вращения меняет свою ориентировку. При этом всякая связь динамики вращательного движения с базовой динамикой Ньютона нарушается. Однако классическая физика пытается свести такое неопределённое движение твёрдого тела с неопределёнными параметрами к связи динамики Ньютона со своей динамикой плоского вращательного движения.
Классическая физика определяет момент импульса твёрдого тела как скорость изменения некоего произвольного вектора (А), связанного с центром масс тела, т.е. с неинерциальной системой координат относительно инерциальной системы координат. Вычисляя производные для каждой из осей инерциальной системы координат, и применяя их к основному уравнению динамики вращательного движения простой механической заменой переменных в уравнении второго закона Ньютона, получают уравнения Эйлера.
Для этого производную вектора (А) в инерциальной системе координат (dA/dt) заменяют новой переменной – моментом силы (М), а производную этого же вектора в подвижной системе координат (∂A/∂t), связанной с телом, но в предположении, что, что оси (i’, j’, k’) неподвижны, заменяют новой переменной – моментом импульса (dL/dt)!
Приведём классический вывод уравнений Эйлера курсивом (см. упомянутую работу Матвеева А. Н. на стр. 317 – 319.).
Уравнение движения центра масс тела имеет вид:
m * dV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = m * d ([ω, r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)]) / dt = F
где
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: радиус-вектор центра масс тела, проведённый из точки его закрепления. Реакции связи включены в (F).
Пусть некоторый вектор (А) задан компонентами относительно системы координат (i’, j’, k’):
A = i’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ j’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ k’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
С течением времени изменяются компоненты (A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) относительно движущихся осей координат и ориентировка осей координат относительно инерциальной системы отсчёта.
Имеем:
dA / dt = i’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + j’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + k’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt +
+ d i’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+d j’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ dk’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Скорость точки вращающегося тела, радиус-вектор которой (r), равна (dr / dt = [ω, r]). Аналогично, следя за концом вектора (i’), проведённым из точки на оси вращения, находим (d i’ /dt = [ω, i’]). Такой же вид имеют производные от (j) и (k). Следовательно, ориентировку осей координат с проекциями вектора (А) подвижной системы отсчёта относительно инерциальной системы отсчёта (d i’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+d j’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ dk’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) можно выразить следующим образом:
i’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+d j’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ dk’ / dt * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= [ω, i’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] + [ω, j’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] +
+ [ω, k’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = ω * [i’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ j’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ k’ * A’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = [ω, А]
Тогда:
dA / dt = ∂A / ∂t + [ω, A],
где (∂A / ∂t) есть производная от (А), вычисленная в предположении, что оси (i’, j’, k’) неподвижны:
∂A / ∂t = i’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + j’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + k’ * dA’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt
Утверждается, что эта формула справедлива для любых векторов (А). На этом основании после замены переменных, получают следующее выражение:
M = dL / dt + [ω, A]
Принимая во внимание, что (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), (L -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) последнее выражение, полученное после замены переменных, переписывают в компонентах относительно движущейся системы координат для каждой из осей координат (штрихи опущены):
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Это и есть уравнения Эйлера. Классическая физика утверждает, что эти уравнения всегда позволяют определить вращательное движение тела, закреплённого в одной точке. Однако уравнения Эйлера не отражают физическую реальность, т.к. это есть некорректная попытка смешать в одной общей зависимости одноимённые параметры разных видов вращательного движения по радиусу, которые физически могут существовать только автономно в своих собственных системах отсчёта, определяемых именно своим постоянным во всех отношениях радиусом.
В общем результирующем движении нет, и не может быть автономных вращений разных масс, хотя и одного тела, но расположенных на разных радиусах по абсолютной величине и осуществляющихся в разных плоскостях. Они существуют только в соответствии с абстрактными математическими представлениями классической динамики вращательного движения.
В математике часто используют приём замены переменных. Например, при взятии «неберущихся» интегралов. В выводе уравнений Эйлера производную вектора (А) в инерциальной системе координат (dA / dt) так же заменяют новой переменной – моментом силы (М), а производную этого же вектора в подвижной системе координат (∂A / ∂t), но в предположении, что она остановлена, заменяют новой переменной (dL / dt) (см. выше).
Однако физический смысл переменных определяет их уравнения, отражающие их связь с физической реальностью, в которой эти переменные и проявляются. Поэтому при механической замене переменных без изменения физической сущности самого исходного уравнения, отражающего конкретную физическую реальность, изменяется только символьное обозначение переменных. При этом, поскольку реальность не меняется, то не меняется и физический смысл, отражающих эту реальность физических величин, т.е. новые символы приобретают физический смысл прежних переменных.
Вывод Эйлера представляет собой обычное дифференцирование уравнения второго закона Ньютона, в котором ускорение представлено как дифференциал скорости (dA / dt). При этом замена переменных произведена на том основании, что второй закон Ньютона якобы является полным физическим аналогом уравнения моментов. Однако, как показано в главе (3.5) физической аналогии между классической динамикой вращательного движения и динамикой Ньютона, строго говоря, нет.
Моменты динамики вращательного движения это академическая абстракция, которая не имеет физического смысла и уж тем более они не являются физическими аналогами параметров динамики Ньютона (см. гл. 3.5). Поэтому любые математические символы во втором законе Ньютона имеют смысл исключительно только параметров динамики Ньютона.
Само понятие вектор это вспомогательное академическое понятие, введённое для нашего субъективного описания объективных закономерностей природы. Но если вектора базовой динамики Ньютона, хотя бы обозначают реальное движение материи в указанном ими направлении, то в направлении векторов динамики вращательного движения никакая материя не перемещается в принципе.
Не будем сейчас детально останавливаться на отсутствии физического смысла в самом произведении параметров динамики Ньютона на радиус, это подробно изложено в главе (3.5). Заметим лишь, что по замыслу классической физики они призваны отражать связь параметров динамики Ньютона с угловым перемещением. Однако классическая физика сама же и нарушила свой изначально правильный замысел. Во-первых, она нарушила его, присвоив радиусу индивидуальную размерность. А, во-вторых, она нарушила его ещё раз, допустив изменение радиуса в рамках динамики вращательного движения. Подробно это показано в главе (3.5). Здесь лишь коротко напомним суть этих нарушений:
Угловое перемещение определяется из внешней точки отсчёта как угловой размер видимой из этой точки длины линейного перемещения. При этом параметры динамики Ньютона, которые для построения динамики вращательного движения необходимо связать с угловым перемещением, не ограничены ни величиной, ни направлением перемещения в пространстве, т.к. они связаны с неограниченными силовыми взаимодействиями и неограниченным линейным перемещением в безграничном пространстве. Поэтому для объективной и однозначной оценки ограниченного 360-ю градусами углового перемещения должны неукоснительно соблюдаться три условия:
1. Линейное движение тела должно осуществляться на постоянном фиксированном расстоянии от точки отсчёта, т.к. радиальное движение искажает угловой размер даже неизменной линейной траектории и тем самым вносит неоднозначность в параметры углового перемещения и соответственно в параметры такой динамики.
2. Угловое перемещение определяется из внешней точки наблюдения между двумя направлениями на точки изменяющегося положения центра масс движущегося тела. Это означает, что вместе с точкой отсчёта угловое перемещение определяется тремя точками, через которые одновременно можно провести только одну плоскость. Следовательно, для однозначного определения углового перемещения вращательное движение точки должно осуществляться только в одной плоскости.
3. При этом даже при соблюдении второго условия первое условие может соблюдаться только при движении тела по траектории окружности, которое обеспечивается только равновесием центробежной и центростремительной силы. В этом нет противоречия для неравномерного движения по окружности с постоянным радиусом, т.к. в нём так же соблюдается такое равновесие только каждый раз на новом энергетическом уровне (см. гл. 7.3).
Следовательно, перечисленные выше условия могут соблюдаться относительно не любой, а только вполне определённой точки отсчёта, с которой движущееся тело связано физически либо жесткой механической связью, либо обеспечивающей такое равновесие полевой связью. Для академической связи динамики Ньютона с динамикой вращательного движения третье условие является следствием из первых двух. Однако физически первые два условия, наоборот, обеспечиваются именно третьим условием, т.к. нельзя достоверно определить динамику движения, если исключается сама физическая основа его возникновения и непрерывного обеспечения.
Таким образом, именно эти три условия совместно и определяют, как само вращательное движение, так и его динамику. Никакой динамики вращательного движения с переменным радиусом относительно произвольной точки отсчёта и с переменной плоскостью его вращения не может быть в принципе. Радиус это только безразмерный коэффициент связи углового перемещения с линейным. Поэтому динамика вращательного движения может корректно описывать только динамику переменного окружного движения, физически привязанного к постоянному по абсолютной величине радиусу и к по постоянной плоскости вращения.
В выводе уравнений Эйлера тело жестко связано с подвижной системой отсчёта, в которой плоскость предполагаемого вращения не изменяется. Следовательно, вектор (А) относительно осей подвижной системы координат можно условно сопоставить с моментом импульса, но только, если его изменения по абсолютной величине обусловлены изменением только параметров динамики окружного движения и не связаны с изменением длины радиуса, как безразмерного постоянного коэффициента. Однако в выводе Эйлера эти условия не соблюдаются.
Кроме того, у Эйлера есть ещё и проекции вектора (А) на оси неподвижной инерциальной системы координат, которые в любом случае нарушают три обязательных условия для динамики вращательного движения, что приводит к искажению реальной действительности. Следовательно, уравнения Эйлера в любом случае искажают реальную действительность. И здесь нет никакого противоречия с подобным использованием проекций Ньтоновских векторов в исходном уравнении второго закона Ньютона.
Проецирование линейного движения на оси системы координат в Ньютоновской динамике это фактически оценка линейного движения со стороны, т.к. с реальным перемещением, т.е. с пребыванием тела в конкретных точках пространства связано только его движение по фактической траектории. Однако в Ньютоновской динамике эти проекции применяются для достоверного определения исходного реального движения. А вот проекции векторов вращательного движения на любые оси, физически не связанные с вращательным движением это очередной абсурд классической физики.
Вектора моментов вращательного движения и его угловой скорости уже сами по себе являются, как отмечалось выше, оценкой вращательного движения из внешней точки, т.е. со стороны. Следовательно, в этом смысле они сами подобны только виртуальным проекциям реального движения. Но голая геометрия проекции проекций не отражает реальную действительность. Поэтому в динамике Ньютона проекции проекций запрещены (см. гл. 3.5). Однако это не мешает классической физике применять такое некорректное проецирование в динамике вращательного движения.
Причём вектора вращательного движения в отличие от Ньютоновских векторов не отражают никакого реального силового воздействия или движения в своём направлении. Их единственной физической основой является их физическая связь с осью именно своего вращения в соответствии с третьим условием, которое одновременно является физической основой первых двух условий. Поэтому оценка вращательного движения со стороны любых других осей, не связанных со своим вращением, на которые их проецирует Эйлер и классическая физика грубо нарушает три перечисленных выше условия вращательного движения.
Любое линейное движение осуществляется под действием одной единственной результирующей силы. Особенно это актуально для криволинейного движения, в котором результирующая сила обобщает не просто ортогональные составляющие, а множество сил в произвольных направлениях. Когда результирующая сила от множества источников уже полностью сформирована, то физически на тело действует только одна сила. При этом все остальные силы как бы сливаются в едином источнике результирующей силы в одну силу. Но даже в этом случае реальную результирующую силу в динамике Ньютона можно оценить по её проекциям, условно допустив, ортогональные источники силы, и измерив, эти силы.
В динамике вращательного движения эта условность не соответствует реальной действительности. Например, классическая физика допускает располагать ось вращательного движения произвольно, не привязывая её к реальному вращательному движению физически, т.е. это только наблюдательная ось, с которой можно только наблюдать чужое движение. При этом абстрактное угловое перемещение относительно произвольно выбранной оси можно определить и при движении тела по прямолинейной траектории и даже направить вдоль этой оси моменты. Однако прямая линия имеет бесконечный радиус. Поэтому такой момент теоретически будет равен бесконечности, а угловая скорость движения по прямой линии равна нулю.
На коротком отрезке траектории в минимальном интервале времени (dt) расстояние до прямолинейной траектории классическая физика принимает за конечный радиус и далее определяет все остальные параметры динамики такого псевдо вращения. Однако никакого вращательного движения при перемещении по прямой линии физически нет. Более того, в соответствии с классической динамикой вращательного движения ось и моменты могут располагаться даже с обратной стороны кривизны, что в частности проявляется при проецировании реальной кривой линии на оси прямоугольной системы координат.
При этом вместо того, чтобы подобно динамике Ньютона восстанавливать по этим проекциям реальные движение Эйлер осуществляет обратный процесс. Из полученных проекций он спокойно вычисляет параметры такого с позволения сказать либо прямолинейного вращения, либо обратно-криволинейного вращения. Причём последнее теоретически должно иметь даже не нулевую кривизну и бесконечный радиус, как при движении по прямой линии, а отрицательную кривизну и отрицательный радиус! Однако прямолинейные и обратно-криволинейные виртуальные вращения Эйлера не имеют ничего общего с вращением ни физически, ни соответственно по определению!
Если в динамике Ньютона виртуальные проекции векторов реального физического перемещения в пространстве самого тела на ортогональные оси хотя бы отражают относительное линейное движение, то относительного вращения в природе не существует. Даже со стороны вращательное движение может быть косвенно оценено как вращение относительно своего же реального центра, т.е. вращение в своей собственной абсолютной системе координат. А вращения в одной плоскости относительно совпадающих в пространстве центров, но имеющие свою собственную физическую связь с центром – это индивидуальные вращения, но не одно общее вращение.
Поскольку всякая теория подкрепляется только опытом, покажем на конкретном примере, что из виртуальных проекций Эйлера в общем случае невозможно получить достоверные параметры динамики вращательного движения ни по направлению, ни по абсолютной величине. Рассмотрим для простоты динамику вращения твёрдого тела в виде плоского диска, изображённого на рисунке (4.7.1.1).
На рисунке (4.7.1.1) показаны суммарные вращения диска по двум методам: по правилам классической динамики вращательного движения, т.е. складываются моменты якобы самостоятельных вращений вдоль главных осей; и второе в соответствии с базовой динамикой Ньютона, когда сначала находятся результирующие всех действующих сил, а затем вызванный ими результирующий момент.
Рис. 4.7.1.1
Классическая динамика вращательного движения утверждает, что момент суммы сил относительно какой-либо оси равен сумме моментов относительно той же оси. Это непосредственно следует из определения векторного произведения. Но это правило справедливо только для одной и той же точки, в которой приложены разные силы. При этом радиус для отдельных исходных сил и для их суммы не меняется.
Если складывать силы, приложенные к разным точкам тела, расположенным на разных радиусах от оси, то в общем случае сумма их моментов не равна моменту их суммы, т.к. суммарная сила может оказаться приложенной совсем в другой точке тела и совсем на другом расстоянии от оси симметрии, чем исходные силы. Именно так происходит в реальной действительности.
При воздействии на вращающееся тело возмущающих факторов, которые изменяют плоскость вращения и соответственно радиусы вращения отдельных частей тела в нём фактически проявляется множество разных сил на разных радиусах. Приведённые на рисунке (4.7.1.1) построения подтверждают этот факт, т. к. Ньютоновская и Эйлеровская динамика даже для симметричного диска дают одинаковый результат только в отдельных частных случаях. Рассмотрим это подробнее.
На рисунке (4.7.1.1а) показаны исходные силы (пусть для простоты они равны) моментов (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), а так же их сумма – момент (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), мы его назвали Эйлеровский, а также суммарные силы (Fсум1) и (-Fсум1) и их момент (Mн1), мы его назвали Ньтоновский. Причём всё выполнено строго по правилам классической динамики вращательного движения и динамики Ньютона соответственно. Графически понятный результат налицо. Следует пояснить только соотношение величин моментов (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Mн1).
Очевидно, что суммарные силы (Fсум1) и (-Fсум1) определяются как удвоенная сила в направлении исходных сил (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) с каждой стороны (левой и правой), т.е. как сила (2F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) или (2F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), приложенная в рассматриваемом симметричном случае к центру линии, соединяющей исходные силы. Момент суммарных сил (Fсум1) и (-Fсум1) равен произведению (2F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) или (2F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на их радиус. Можно видеть, что радиус суммарных сил равен:
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (√2) * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Тогда:
Mн1 = 2 * F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* √2 * r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = 1,414 * F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1,414 * М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
То есть (Mн1) в 1.414 раза больше каждого из моментов (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в отдельности. При этом эйлеровская сумма моментов (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в точности равна (Mн1), т.е. если (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в соответствии с последним выражением принять за единицу, то:
М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = 1,414 = Mн1
Таким образом, в данном конкретном случае мы получили точное совпадение динамики Эйлера (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и динамики Ньютона (Mн1), что в данном конкретном частном случае подтверждает правило равенства суммы моментов и момента суммы.
Но если отдельные силы и их сумма действуют на разных радиусах, то величина Эйлеровского (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и Ньютоновского (Mн1) моментов будет разной. При этом они по-прежнему и всегда будут лежать в плоскости, в которой расположены эти две оси симметрии, т.к. все силы действуют параллельно ей, но направление моментов (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Mн) может отличаться (см. Рис. Рис. 4.7.1.2б). Здесь мы не акцентируем внимание на величине моментов, т.к. их не совсем просто просчитать, но их различие по направлению очевидно, поскольку радиусы в общем случае могут быть разными.
Рис. 4.7.1.2
Суммарные вращения такие, как (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), так и (Mн1) будут неустойчивыми. Поскольку относительно каждого из суммарных моментов масса в начале вращения оказывается распределённой несимметрично относительно центра масс тела, то в дальнейшем моменты постепенно переместятся в центр вращающихся масс, т.е. они совпадут с динамической осью симметрии, что вполне естественно, т.к. вращательное движение абсолютно. Но в момент их образования Ньютон и Эйлер дают разный результат.
Теперь вернёмся к симметричному телу (диску), в котором так же можно увидеть несимметричные моменты (см. Рис. 4.7.1.1б). При появлении момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в третьей плоскости моменты (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) совпали только по величине, да и то только для симметричного диска. Для простоты силы (±F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) третьего момента (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) мы приложили в точке приложения сил (±Fсум1) Ньютоновского момента (Mн1). Однако на качественную картину это не влияет, т.к. для определения (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Mн2) они одни и те же.
Результирующие моменты (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Mн2), как частный случай, опять оказались равными по абсолютной величине, но их направления значительно различаются. Правда, в нашей примитивной изометрии трудно судить о правильности отображения направления вектора (Mн2). Но об этом всё же свидетельствует равенство углов между (-Fсум1) и (-Fсум2) и между (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (Mн -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). На рисунке оно практически соблюдено (жёлтые сектора). Во всяком случае, ошибка не может превышать реальность в 2 раза. А в общем случае моменты (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не совпадут ни по величине, ни по направлению.
Таким образом, главный вывод из приведённого анализа состоит в том, что никакой объёмной динамики вращательного движения, как и динамики плоского вращательного движения с переменным радиусом, что собственно одно и то же, в природе не существует. В конечном итоге динамика вращательного движения сводится к плоскому вращению с установившимся радиусом. Даже если это объёмное тело, то всё сводится к согласованным параллельным плоским вращениям его соответствующих сечений.
Понятия классической динамики вращательного движения изначально введены классической физикой при анализе плоского вращения без изменения положения оси симметрии и угловой скорости в пространстве. Причём в главе (3.5.) было показано, что они применимы только к динамике вращения с постоянным радиусом, который фактически является индивидуальным безразмерным коэффициентом, привязывающим классическую динамику вращения к базовой динамике Ньютона.
При неопределённом радиусе этот коэффициент (эта определённость) отсутствует, т.е. отсутствуют и сами угловые физические величины. Следовательно, такое вращательное движение не определено. В этом случае о динамике самого переходного процесса, который динамика вращательного движения принципиально не видит можно судить только по итогам сравнения начального и конечного установившегося вращения. И хотя в тему настоящей главы это не входит, попутно заметим, что это же, по всей видимости, является и причиной квантования микромира по радиусу орбит, из которого вытекает квантование и других параметров микромира.
Вращательное движение с постоянным радиусом абсолютно, т.к. оно осуществляется в собственной индивидуальной, т.е. абсолютной системе координат, привязанной к центру вращения и определяющейся постоянным радиусом. Это означает, что вращательные движения с разными радиусами, а также пространственно разделённые вращательные движения находятся в разных измерениях. Поэтому их одноимённые физические величины, хотя и имеют принципиально одинаковый физический смысл, но участвуют в разных физических процессах и, следовательно, не могут быть связаны общей динамикой. В единый процесс их может объединить только динамика Ньютона, без которой они могут быть определены только как кванты разных состояний.
Классическая физика распространила понятия динамики вращательного движения с постоянным радиусом на плоское вращение с изменяющимся радиусом и на объёмные вращения твёрдого тела относительно трёх главных осей. Тем самым она смешала в единой динамике одноимённые физические величины разных вращательных движений. Это привело к многочисленным противоречиям и парадоксам. Парадоксы и противоречия плоского вращения подробно описаны в главе 3.5. Но в классической динамике вращения твёрдого тела противоречий, связанных со смешением разных видов вращательного движения в единой динамике, ни сколько не меньше.
Игнорирование классической физикой переходного процесса преобразования видов вращательного движения по радиусу, не подчиняющегося законам вращательного движения, разрушает логическую грань в виде постоянного радиуса, установленную самой же классической физикой, в соответствии с которой вращательное движение выделяется в особый вид механического движения со своими собственными физическими величинами и законами динамики. В плоском вращении с изменяющимся радиусом это в частности привело к парадоксальному выводу о сохранении импульса вращательного движения там, где в отсутствие постоянного радиуса – вращательного движения собственно уже и нет.
Причём закон сохранения момента импульса в плоском вращении естественно не согласуется и с классической динамикой объёмного вращения, что можно наглядно показать на примере гироскопа. В прецессирующем гироскопе, так же, как и в плоском вращении с изменяющимся радиусом действует внешняя сила. Но её момент уравновешивается силами Кориолиса, т.е. для динамики в плоскости перпендикулярной плоскости прецессии внешний момент отсутствует. В плоскости прецессии так же нет никаких внешних моментов, т.к. они уравновешены в пределах каждого её цикла – нутации. Правда, как отмечалось выше, это равновесие осуществляется каждый раз на новом энергетическом уровне. Но классическая физика этот момент отрицает.
Это означает, что в гироскопе, так же, как и в плоском движении с изменяющимся радиусом в отсутствие поддерживающей силы внешние моменты формально, т.е. с точки зрения классической физики отсутствуют. Но тогда этот процесс изменения радиуса по направлению в соответствии с изменением плоскости вращения ничем не отличается от преобразования видов вращательного движения по абсолютной величине радиуса в плоском движении, в котором тангенциальные силы так же присутствуют в неявном виде или формально отсутствуют.
Следовательно, в соответствии с законом сохранения момента импульса полный момент импульса гироскопа должен оставаться постоянным. В классической же динамике гироскопа он получает приращение, на основе которого и определяется угловая скорость прецессии (см. выше классическое описание физического механизма движения гироскопа)! Вывод здесь может быть только один. Динамика вращательного движения с изменяющимся, как по абсолютной величине, так и по направлению плоскости вращения радиусом не подчиняется классической динамике Ньютона.
Правда, в объёмном движении гироскопа радиус изменяется не по абсолютной величине, а по направлению. Но в динамике Ньютона классическая физика эти понятия принципиально не различает и определяет их одним общим термином – приращение. Следовательно, с точки зрения динамики Ньютона в обоих случаях радиус ведёт себя одинаково, и в том и в другом случае он получаетприращение.
Таким образом, классическая динамика вращательного движения отрицается самим фактом её применения к движению с изменяющимся по абсолютной величине или по плоскости вращения радиусом.
Рассмотрим ещё одно важное для динамики гироскопа противоречие классической динамики вращения твёрдого тела.
Из уравнений Эйлера следует, что возможно только такое свободное вращение тела, когда угловая скорость совпадает с одной из его центральных главных осей. Матвеев доказывает это на стр. 319. Но далее в этой же главе, применяя уравнения Эйлера к определению нутаций, Матвеев, противореча самому себе, показывает, что, если момент инерции (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,), а (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то эти уравнения, имеют решения и для вращения относительно всех трёх главных центральных осей. Приведём курсивом эти решения:
Если (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,), а (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то:
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = 0
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0
Запишем второе и третье уравнения при условии (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= const) в следующем виде:
dω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt + γ * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0
dω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + γ * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0
где
γ = (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Эти уравнения имеют решение:
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A * cos (γ * t)
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= A * sin (γ * t),
Тогда вектор угловой скорости (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= j * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ k * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), лежащий в плоскости (yz) вращается вокруг начала с круговой частотой (γ). При этом полная угловая скорость равна:
ω = j * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Этот суммарный вектор движется вокруг оси (х) по поверхности конуса с углом (α) при вершине (tg α = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е. полная угловая скорость не совпадает с осью симметрии тела – осью (х). Ось симметрии в свою очередь не остаётся неподвижной в пространстве. Она движется по поверхности конуса, ось которого неподвижна в пространстве, и совпадает с вектором полного момента импульса. Причём угловая скорость этого вращения также равна (γ).
Следовательно, полное движение таково (см. Рис. 4.7.1.3): плоскость, в которой лежат вектор угловой скорости (ω) и ось симметрии вращаются относительно неподвижного момента импульса с угловой скоростью (γ). Причём относительное положение (ω) и оси симметрии не меняется. Это движение называется нутацией. Амплитуда нутаций зависит от начальных условий, но частота её определяется только моментами инерции и угловой скоростью относительно оси симметрии. Тело может вращаться и без нутации, если его угловая скорость направлена строго по оси симметрии.

Мы попытались представить нутационное вращение Эйлера более наглядно и дополнили рисунок Матвеева (в оригинале Рис. 113, стр. 321) конусами вращения по описанию Матвеева, которые на его рисунке не обозначены (см. Рис. 4.7.1.3). Очень трудно в соответствии с определением вращательного движения образно увидеть одновременное существование сразу 4-х вращений одного и того же тела, которые следуют из приведенного решения. Их не видит собственно и сам автор, он говорит только о вращении треугольника, состоящего из сторон (ω, ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, и ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Но что вращается относительно сторон этого треугольника из уравнений Эйлера определить невозможно, что подтверждает их физическую несостоятельность. Вместо вращения масс тела относительно осей координат в уравнениях Эйлера фактически вращаются сами вектора угловых скоростей, которые определяются вдоль этих осей через проекции вектора (L), в том числе и вектор угловой скорости полного вращения (см. Рис. 4.7.1.3).
А вот угловой скорости вдоль главного, полного, а значит в конечном итоге и единственного суммарного момента импульса, определяющего в динамике вращательного движения реальное суммарное вращение всех масс тела, у Эйлера собственно и нет! Полная угловая скорость (ω = j * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) проходит у Эйлера в точном соответствии с векторной геометрией, но в абсолютно необъяснимом для вращательного движения месте тела. Это ещё один абсурд классической динамики вращения твёрдого тела.
Таким образом, уравнения Эйлера, в которых по какому-то недоразумению классической физики в единое целое соединены одноимённые понятия, но принадлежащие динамике разных вращательных движений, и осуществлена подмена понятий динамики Ньютона, не отражают реальное вращательное движение твёрдого тела. Общей динамики разных вращательных движений определяющихся разными радиусами и разными плоскостями вращения не может быть в принципе.
Далее Матвеев пишет (выделено жирным шрифтом), что тело может вращаться без нутаций, при этом его угловая скорость направлена строго по оси симметрии. Остаётся добавить, что это единственно возможное вращение свободного тела. И наоборот, если есть нутации, т.е. если угловая скорость, ось симметрии и момент импульса не совпадают, то такое движение не свободное (как минимум оно неустановившееся).
Но угловые скорости нутации были получены из уравнений Эйлера в предположении, что тело, изображённое на (Рис. 4.7.1.3) вращается в отсутствие внешних сил, а значит и моментов, т.к. в приведённом выводе моменты в уравнениях Эйлера приравнены к нулю. Это означает, что тело должно вращаться свободно. Однако сами нутации свидетельствуют о несвободном движении тела. Закреплённый конец тела просто обязан порождать внешние силы, т.к. это внешнее закрепление.
Таким образом, решая уравнения для свободного тела, классическая физика в конечном итоге получила несвободное тело и нутации! Это так же одно из многочисленных противоречий классической динамики вращательного движения.
Из решений уравнений Эйлера следует, что нутация – это движение оси симметрии вращающегося тела вокруг неподвижного в пространстве вектора полного момента импульса. Однако, как следует из приведённого выше описания физического механизма образования прецессии и опытных данных движения гироскопа классический полный момент импульса гироскопа не может оставаться неподвижным.
Основной момент импульса такого тела прецессирует вместе с телом. Причём в колебаниях относительно средней линии прецессии участвует не только геометрическая ось симметрии (фигуры) гироскопа, но и его основной момент импульса. А поскольку основной момент импульса гироскопа значительно больше момента импульса его прецессии, то по классическим понятиям, допускающим векторное сложение моментов, вместе с основным моментом практически где-то рядом с ним путешествует и полный момент импульса.
Таким образом, классическая теория динамики вращательного движения твёрдого тела расходится с реальной действительностью, т.к. она не учитывает реальные силы образования нового вращения, в том числе и силы Кориолиса. Да и вообще она не подается никакой нормальной логике! Движение, изображённое на рисунке (4.7.1.3) больше похоже не на колебания нутации, как циклов прецессии, а на саму прецессию. Но и это не так. Прецессия гироскопа по классическим же представлениям предполагает вращение основного момента импульса по траектории прецессии, а у Эйлера на рисунке (4.7.1.3) циклы прецессии – нутации есть, а самой прецессии нет.
Причём и момент импульса собственного (основного) вращения никуда не вращается, т.к. это не вопрос динамики вращательного движения. Момент импульса основного вращения только показывает готовое основное вращение гироскопа, которое устанавливается в каждом цикле прецессии – нутации. Поэтому классическая физика отмечает эту «телепортацию», как отсутствие инерционности прецессии. Тем не менее, вращение на рисунке (4.7.1.3) не соответствует и классическим представлениям о прецессии.
Уравнения же Эйлера в общем случае не могут отражать реальную динамику вращения твёрдого тела, особенно если тело сложной пространственной конфигурации, т.е. несимметричное. В таком движении по мгновенным значениям моментов импульса обратно-криволинейного движения очень сложно определить траекторию его полного момента.
Математика рождена физикой. Поэтому физические корни математики иногда в некоторых частных случаях дают правильный результат даже при её бездумном применении (см. Рис. 4.7.1.1). Но в сложных случаях уравнения Эйлера вряд ли имеют физически правильные решения, т.к. в этих случаях движение твёрдого тела больше соответствует произвольному криволинейному движению его отдельных частей, которое динамикой вращательного движения не определяется. С этой задачей справится только динамика Ньютона.
Единственным случаем, в котором переходный процесс практически не вносит заметных искажений в динамику вращательного движения разных вращений на макроуровне, является гироскоп. Отличительной особенностью движения гироскопа является его очень быстрое вращение относительно главной оси симметрии и в связи с этим большая величина его кинетической энергии.
При этом для сравнительно малых внешних воздействий процесс преобразования основного движения в новое вращение и разрушение основного вращения значительно растягивается во времени, а переходный процесс практически переходит на микроуровень. Это позволяет в некотором приближении рассматривать прецессию и основное вращение гироскопа в своих плоскостях в рамках динамики вращательного движения с постоянным радиусом, но только каждое в отдельности. Это так же некое подобие квантования единого Ньютоновского процесса на разные вращения.
4.8 Куда и почему вращается вода в воронках и воздушные вихри в атмосфере
На сайте интересnik! есть статья, в которой утверждается, что в северном полушарии водяные воронки закручиваются в правую сторону, а в южном полушарии – в левую. Автор объясняет это силами Кориолиса.
Но к статье есть комментарий, автор которого утверждает, что за счёт сил Кориолиса направление вращения воронок должно осуществляться в другую сторону от указанного в статье: «Логично, что по законам сил, выявленных Кориолисом, одно от другого отталкивается… – значит, не нужно быть космонавтом, чтобы в математическом и логическом понимании изобразить схему: «Со стороны Северного полюса Земля вращается ПО-часовой – следовательно, «отталкивающие» это вращение силы должны вращаться ПРОТИВ – и зеркально для Южного полушария».
Однако на наш взгляд, оба респондента, которые выражают разное мнение примерно одинакового количества людей с каждой стороны, не правы. Износ рельсов и берегов это явление, действительно связанное с силой Кориолиса, а закручивание воздушных масс и воды это совсем другое явление.
Как известно сила Кориолиса не зависит от величины радиуса. Поэтому на все точки радиального потока воздуха или воды действует абсолютно одинаковая сила Кориолиса (см. Рис. 1), которая в силу этого обстоятельства не может закручивать радиальный поток. Она способствует лишь размыванию берегов и износу рельсов, т.к. для этого важен сам факт силового контакта берегов с водой, а рельсов с поездом.
А вот закручивание воздушных вихрей и воды в воронках осуществляет не сила Кориолиса, одинаковая по всей длине потока, а разная скорость точек потока в зависимости от широты местности. Причём невозмущённые массы вообще не испытывают никаких закручивающих сил, т.к. они равномерно вращаются вместе с Землёй относительно одной и той же оси вращения, проходящей через полюса Земли.
Только оторвавшись по каким-либо причинам от Земли, поток воздуха или воды может начать самостоятельное вращение относительно своего собственного центра вращения по принципу вращения брошенной палки после её отрыва от руки. При этом направление вращения задаёт бросающая рука.
То же самое происходит и с потоками воды или воздуха, оторвавшимися от бросающей их руки – подстилающейся поверхности Земли под потоком. В северном полушарии (СП) эти потоки будут вращаться, как и сама Земля против часовой стрелки, т.е. влево, если смотреть сверху или со стороны северного полюса. Соответственно в Южном полушарии (ЮП) со стороны южного полюса вращение будет наблюдаться по часовой стрелке.
Связь с задающей вращение поверхностью Земли ослабляется с увеличением расстояния до неё. Поэтому закручивание воздушных вихрей начинается на высоте, а закручивание воды у поверхности. В мелких ваннах, в которых проводят опыты по закручиванию воды, связь с ванной ослабляется за счёт слива нижнего слоя воды.
Естественно, что при освобождении связи с задающей вращение Землёй оторвавшиеся массы начинают вращаться самостоятельно в прежнем направлении, но уже относительно своих центров вращения. Причём это вращение не зависит от движения масс относительно меридиана. Вращаться могут и изначально неподвижные относительно подстилающейся поверхности массы. Естественно, что при этом никакие силы Кориолиса на неподвижные в радиальном отношении массы не действуют.
Автор указанной выше статьи, на наш взгляд, неправильно указывает стороны вращения воронок с точки зрения задающего вращения Земли. А его комментатор не правильно указывает на направление самого вращения Земли, которая вращается с запада на восток, а не вправо со стороны северного полюса, как говорит комментатор, т.е. фактически с востока на запад.
Зато он, на наш взгляд, правильно отмечает направление вращения воды и вихрей, связывая его с отталкивающими силами Кориолиса. Однако силы Кориолиса, не создающие момент сил здесь не причём. К тому же фиктивные силы Кориолиса не могут ничего отталкивать. Отталкивать массы по направлению вращения Земли могут только поддерживающие силы, которые действуют со стороны собственных масс Земли.
Итак, если мы правильно выяснили, то силы Кориолиса непричастны к образованию основных вихрей – циклонов и антициклонов (за исключением отдельных частных случаев и то косвенно). Осталось уточнить про крутые берега и изношенные рельсы, к которым сила Кориолиса уж точно причастна. Практически у всех авторов в этом вопросе наблюдается полная путаница.
Правые и левые рельсы ж.д. пути, а так же берега рек определяются по ходу движения поезда и воды в реке соответственно. Следовательно, в зависимости от направления движения поезда и рек их правые стороны в любом полушарии могут стать левыми и наоборот. Поэтому правильнее говорить, что в обоих полушариях изнашиваются не правые, а восточные рельсы, а у рек круче не правые, а восточные берега, независимо от направления потока, т.к. запад и восток для всех полушарий одинаковые.
В версию образования воздушных вихрей за счёт вращения Земли, т.е. в сторону её вращения без какого-либо участия сил Кориолиса, хорошо вписываются только циклоны, в центре которых давление пониженное (Н), а направление их вращения в северном полушарии (СП) левое (против часовой стрелки).
В антициклоне казалось бы должно происходить всё то же самое. Мы полагаем, что на начальном этапе образования антициклона всё именно так и происходит. Но в дальнейшем он, по-видимому, перекручивается в обратную сторону против задающего вращения Земли, т.е. в СП вправо (по часовой стрелке). Поясним это на рисунке (см. Рис. 8.1).
Рис. 8.1
На наш взгляд перекручивание циклона в антициклон связано с размерами оторвавшейся области воздушных масс.
Как мы отмечали выше, скорость концов палки в свободном полёте постепенно выравнивается относительно её центра масс. Если отрывается достаточно компактная область с пониженным давлением в центре, образуется обычный циклон с одинаковой скоростью вращения его диаметрально противоположных областей.
Даже если давление в оторвавшейся области высокое, она в любом случае закручивается по вращению Земли. При этом за счёт центробежной силы высокое давление в центральной области такого вихря постепенно понижается. Этому же способствуют растекающиеся от центра воздушные массы за счёт изначального высокого давления в центре такого вихря. В результате образуется обычный циклон с пониженным давлением в центре.
Если же начинает закручиваться в сторону вращения Земли большая область оторвавшихся воздушных масс, она может перекрутиться в антициклон. Происходит это следующим образом.
Сначала вся область закручивается, как обычный циклон. Но большая «палка», равная диаметру оторвавшейся области, разделяется на две «палки», равные радиусу оторвавшейся области (см. Рис. 1). При этом каждая малая «палка» начинает закручиваться самостоятельно, в результате чего внутренние концы малых палок движутся к центру с тангенциальной скоростью, противоположной скорости внешних масс.
Таким образом, вблизи центра вихрь перекручивается в сторону, противоположную вращению Земли и изначального вращения наружного вихря.
При этом давление потоков внешней части сложного вихря, которые продолжают перекручиваться в антициклон, не позволяет центробежным силам сильно расширить внутренний вихрь, как это происходит в обычном циклоне, и вновь создать в центре пониженное давление. Получается антициклон.
Циклон же умеренных размеров не перекручивается в антициклон, т.к. в связи с относительно малым расстоянием от периферии до центра его малые палки-потоки не успевают развернуться относительно центра в обратную сторону. При этом они устремляются к центру с тангенциальной скоростью, совпадающей по направлению с закручиванием основных масс.
Из приведённого механизма образования циклонов из антициклонов следует, что «антициклоны как бы преследуют циклоны», как выражается официальная наука. Трудно сказать кто кого преследует, но, как показано выше, из циклона может получиться антициклон. Не исключено, что слабый антициклон может вновь перекрутиться в циклон за счёт своих внешних масс при их постепенном сжатии.
Возможно мы в чём-то и ошибаемся, но на наш взгляд это единственное разумное объяснение образования левых и правых вихрей в атмосфере. Силы Кориолиса на это не способны.
Во-первых, как отмечалось выше, одинаковые по всей длине меридиана силы не создают вращающий момент.
Во-вторых, фиктивные силы не создают ускорение в своём направлении, т.е. они вообще не способны что-либо двигать.
В-третьих, практически всех теоретиков, объясняющих вращение вихрей силами Кориолиса, вводит в заблуждение тот факт, что движение тел вдоль прямой линии меридиана в НСО, связанной с Землёй, в неподвижной ИСО видится, как кривая линия, что якобы и создаёт необходимый для вращения момент. Однако в реальной действительности вращение вихрей зарождается именно в НСО, в которой нет этого видимого искривления. Оно может наблюдаться только после того, как закручивание уже произошло.
***
Читателям этого материала особенно тем, кто ищет официальные научные данные о вихрях воды и воздуха на Земле, следует помнить, что это только наше частное мнение. Поэтому следует подойти к нему аналитически. Хотя из официальной науки вы не почерпнёте на эту тему ничего вразумительного, кроме внешнего описания явления и краткого упоминания о якобы причастности к этому явлению сил Кориолиса.
Конкретного механизма действия сил Кориолиса при образовании циклонов и антициклонов в официальных материалах нет, как собственно нет и объяснения механизма явления Кориолиса в самой классической физике. Хотя не оставляет сомнений, что кинематика вихрей изучена наукой достаточно подробно.
Вот, что пишет, например, сайт priroda.inc Что такое циклон и антициклон?
(Для того чтобы показать традиционную абсурдность официального изложения, мы прокомментируем некоторые моменты синим уменьшенным шрифтом в скобках).
Итак, читаем:
«Чтобы понять, что такое антициклон, нужно понимать, что такое циклон. Это область пониженного давления в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два воздушных потока, имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с низким давлением. В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.
По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелке, то это определенно Южное полушарие, если же против это Северное полушарие. Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.
Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре – это есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.
Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.
Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон. (Непонятно, а где же роль сил Кориолиса в этом описании? Без описания роли сил Кориолиса или другой причины образования циклона и антициклона никакой уверенности в том, что вы знаете, что такое антициклон не может быть в принципе!)
Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.
Циклоны и антициклоны. Сходства и отличия
Для того чтобы разобраться лучше, что такое антициклон и циклон, нужно сравнить их. Определения и главные аспекты этих явлений мы выяснили. Остается открытым вопрос о том, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица покажет эту разницу более четко.

Таким образом, мы видим, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица показывает, что это не просто противоположности, природа их возникновения совершенно разная». (Как может быть разная природа у одного и того же явления Кориолиса? Это что же получается, есть силы Кориолиса и есть силы Антикориолиса или Антисилы Кориолиса, которые образуются при переизбытке массы? Вот так договорились! Кому-то пора принимать таблетки!)
5. КЛАССИКИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ О ЯВЛЕНИИ КОРИОЛИСА
5.1. Геометрический вывод ускорения Кориолиса Н. Е. Жуковского
Н. Е. Жуковский
Жуковский Н. Е. в работе «Теоретическая механика» издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД 1952 предлагает следующий графический вывод формулы ускорения Кориолиса (см. фотокопии ниже):





Относительное движение в работе Жуковского криволинейное. Значит, в рассматриваемом случае присутствует нормальная составляющая относительной скорости. Однако, хотя Жуковский рассматривает наиболее общий случай сложного движения, в котором теоретически присутствует радиальная и нормальная составляющие относительного движения, в его выводе фактически приводится физический механизм определения ускорения Кориолиса только для радиального относительного движения.
В соответствии с академическим понятием о девиации траектория относительного движения в выводе Жуковского раскладывается на девиацию и условную траекторию в виде прямой линии, пройденную движущейся точкой за время (τ) с постоянной относительной скоростью (u), которую имела движущаяся точка в относительном движении в начальный момент рассматриваемого интервала времени. При этом приращение поворотного движения определяется как длина дуги (QN), описанной радиусом (OQ = DQ * sin θ = u * τ * sin θ), являющимся радиальной составляющей условнойтраектории относительного движения (DQ) в отсутствии ускорения относительного движения, осуществляющегося со скоростью (u) за время (τ). Проекция условной траектории относительного движения (DQ) на перпендикулярное радиусу направление Жуковским не рассматривается.
Девиация относительного движения (NF) некоторым образом учитывает нормальную составляющую относительного движения. Однако девиация (NF) геометрически начинается из конечной точки дуги (QN), которая соответствует окончанию поворотного движения в рассматриваемом интервале времени (τ). Следовательно, положение точки (F) и величина девиации относительного движения (NF) никоим образом не могут влиять на длину отрезка (QN), который Жуковский и рассматривает в своём выводе как приращение поворотного движения.
Несмотря на то, что в соответствии с переносным вращением фактически осуществляется поворот всей траектории относительного движения (АС), приращение поворотного движения определяется Жуковским только по повороту проекции условной траектории относительного движения на радиальное направление. Проекция условной траектории относительного движения на перпендикулярное радиусу направление и приращение поворотного движения при относительном движении, перпендикулярном радиусу, которое с классической точки зрения также происходит за счёт ускорения Кориолиса, в работе Жуковского не определены ни геометрически, ни физически.
Таким образом, в выводе Жуковского фактически речь идёт исключительно об ускорении Кориолиса, проявляющемся при радиальном относительном движении, несмотря на попытку представить его как вывод ускорения Кориолиса в общем случае сложного движения при произвольном направлении относительного движения. Связь ускорения Кориолиса, проявляющегося при радиальном относительном движении с полным ускорением Кориолиса, Жуковским физически не установлена. Поэтому в выводе Жуковского не может считаться доказанным соответствие формулы вида (66.7) общему ускорению Кориолиса при произвольном направлении относительного движения.
К тому же, как и во всех предыдущих случаях, рассмотренных выше, вызывает сомнение правильность определения приращения поворотного движения при радиальном относительном движении. Жуковский также как и все другие авторы, рассматривающие явление Кориолиса, при определении девиации поворотного движения не учитывает изменение радиуса элементарного поворота внутри бесконечно малого интервала времени поворотного движения.
Классическая теоретическая механика утверждает, что всякое перемещение неизменяемой системы может быть достигнуто одним поступательным движением и одним вращательным движением. Траектория относительного движения перемещается поступательно вдоль траектории переносного движения до точки соответствующей конечному моменту рассматриваемого интервала времени. Затем траектория относительного движения поворачивается относительного мгновенного центра вращения подвижной системы координат на угол, соответствующий повороту радиуса переносного движения за рассматриваемый интервал времени.
Таким образом, легко получить координаты движущейся точки на абсолютной траектории для времени (τ). Однако одних только координат движущейся по абсолютной траектории точки в конце рассматриваемого интервала времени недостаточно для определения абсолютного ускорения. Необходимо учитывать реальную траекторию движения точки внутри рассматриваемого интервала времени, т.е. необходимо знать все текущие координаты составляющих абсолютного движения в рассматриваемом минимальном интервале времени дифференцирования.
В выводе Жуковского в поворотном движении участвует не вектор радиальной составляющей относительной скорости, а проекция (ОQ) условной траектории относительного движения (DQ = DN) за время (τ) на радиус переносного вращения. Таким образом, речь идёт не о приращении вектора радиальной скорости по направлению, т.е. годографе радиальной скорости, а о приращении поворотного пути, пройденного за счёт поворотного ускорения за время (τ) или о девиации поворотного движения, которая, как мы установили выше, не может быть равна длине дуги (QN). Приращение поворотного движения можно определить и через годограф радиальной составляющей относительной скорости. Однако при этом необходимо помнить, что дополнительное приращение радиальной скорости – есть полное приращение поворотного движения. В работе же Жуковского речь идёт об определении ускорения Кориолиса именно через классическую девиацию поворотного движения.
Поскольку отрезок (QN) в выражении (54) рассматривается как девиация поворотного движения (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то его величину необходимо определять с учётом реального поворотного движения, в котором радиус поворота (ОQ), связанный с переносным вращением непрерывно изменяется за счёт радиальной составляющей относительного движения, в том и числе и внутри минимального интервала времени (τ).
Девиация поворотного движения, как мы установили выше, равна дуге окружности, описанной средним радиусом поворотного вращения за рассматриваемый минимальный интервал времени дифференцирования. Только с учетом среднего радиуса поворотного движения в минимальном интервале времени выражение (54) Жуковского можно считать правомерным.
Во время реального поворотного движения радиус поворотного движения за время (τ) изменяется от нуля в момент времени (t), когда (τ = 0) до максимального значения (ОQ), равного (ОQ = u * τ * sinθ) в момент времени (t+τ). Поэтому для расчета девиации поворотного движения (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) необходимо учитывать средний радиус поворотного движения (u * τ * sin θ / 2) равный половине (ОQ) аналогично тому, как мы это делали при определении ускорения Кориолиса через девиацию поворотного движения (см. главу 4.1 ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ПРОЯВЛЕНИЯ УСКОРЕНИЯ КОРИОЛИСА, СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НАПРАВЛЕНА ВДОЛЬ РАДИУСА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЫ, Рис.4.1.5).
Следовательно, девиация (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна:
QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / 2) * (ОQ) * ω * τ * sin θ = (1 / 2) * (u * τ) * ω *
* τ * sin θ = (1/2) * u * ω * τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin θ = (τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) * u * ω * sin θ
Девиация криволинейного движения определяется формулой для пути прямолинейного равноускоренного движения:
S = a * t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Заменив ускорение (а) ускорением Кориолиса (k), а время t временем (τ) получим для (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) * k
Приравняв два выражения для (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), найденных через угловую скорость и через ускорение Кориолиса получим:
(τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) * u * ω * sin θ = (τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) * k
Отсюда ускорение Кориолиса равно:
k = u * ω * sin θ
Подобный вывод формулы ускорения Кориолиса мы уже приводили выше (см. вывод формулы ускорения Кориолиса (4.8); Рис. 4.1.5; 4.1.6), где также обращали внимание, что для определения пути, пройденного с ускорением Кориолиса через угловую скорость переносного вращения, необходимо учитывать средний радиус поворота в рассматриваемом интервале времени.
Можно также воспользоваться уравнением (54) первоисточника с учетом найденного нами значения девиации (QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Подставляя девиацию поворотного движения (QNд = τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 * u * ω * sin θ) в равенство (54) и разделив все члены равенства на (τ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2) получим линейное ускорение, эквивалентное ускорению Кориолиса:
k = u * ω * sin θ
Таким образом, с учетом изменения радиуса поворотной части абсолютного ускорения, значение поворотного ускорения получилось ровно вдвое меньше, чем в выводе формулы ускорения Кориолиса, приведенном Жуковским.
При этом многоугольник PQNF (Фиг. 46 по Жуковскому) примет вид PQ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F (см. Рис.5.1.1).
Рис. 5.1.1
Стороны многоугольника PQNF соотносятся со сторонами многоугольника PQ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F следующим образом:
PQ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= PQ
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F = NF
Q1N1 = QN -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= QN / 2
В связи с изменением длины (QN) в нашей интерпретации, изменились и направления девиации относительного и переносного движений. Однако в первоисточнике (см. Рис. 46) направление и величина геометрических отрезков девиации не являются строго обоснованными, они показаны схематично, тем более что Жуковский допускает несовпадение по направлению отрезков (НС) и (NF), которые при минимизации времени (τ) должны сливаться.
Возможно, если наша версия ускорения Кориолиса верна, то направление и величина отрезков девиации относительного, переносного и поворотного движений в многоугольнике PQ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F больше соответствуют действительности, чем направление и величина этих же отрезков в многоугольнике PQNF. Хотя в конечном итоге это не имеет принципиального значения, т.к. ориентация девиации в пространстве является условно академической.
Таким образом, если в выводе Жуковского учесть реальное изменение радиуса поворота в процессе поворотного движения, то мы получим значение абсолютного ускорения сложного движения и поворотного ускорения Кориолиса отличные от их классических значений для первого варианта проявления ускорения Кориолиса. Аналогичные замечания можно предъявить и к геометрическому выводу ускорения Кориолиса С. М. Тарга.
5.2. Геометрический вывод ускорения Кориолиса С. М. Тарга
Вывод Тарга, на наш взгляд, по существу полностью повторяет вывод А. Н. Матвеева представленный в работе «Механика и теория относительности», 3-е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003 г., допущенной в качестве учебника для студентов высших учебных заведений. Соответственно все наши замечания к выводу формулы ускорения Кориолиса в работе Матвеева мы можем переадресовать и к Таргу.
С. М. Тарг
С. М. Тарг «Краткий курс теоретической механики» МОСКВА, ВЫСШАЯ ШКОЛА 1986 доказывает теорему Кориолиса следующим образом (см. фотокопии ниже).



Кроме рассмотренных выше геометрических выводов ускорения Кориолиса существуют так называемые аналитические методы определения ускорения Кориолиса через дифференцирование приращения координат абсолютного движения.
5.3. Аналитический вывод ускорения Кориолиса И. М. Воронкова
И. М. Воронков в «Курсе теоретической механики» ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА 1954 §91. Теорема Кориолиса определяет полное ускорение следующим образом (см. Рис.5.3.1):
Рис. 5.3.1
r = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
′ + r′
r′ = х′ * i′ + y′ * j′ + z′ * k′
r = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
′ + х′ * i′ + y′ * j′ + z′ * k′
Переносная скорость (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна производной от радиус-вектора (r) по d (t) при переменных ортах i, j, k:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
′ / dt + х′ di′ / dt + у′dj′ /dt + z′dk′/ dt
Переносное ускорение (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равно производной переносной скорости (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по (dt), при переменных ортах i, j, k и постоянных координатах х/, у/, z/:
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ х/ d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
i/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ у/ d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
j/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ z/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
k/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Относительная скорость (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) равна производной (r′) по (dt) при переменных координатах х′, у′, z′ и постоянных ортах i, j, k:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= i′ dх′/ dt + j dу′ / dt + k′ d z′ / dt
После дифференцирования последнего выражения при постоянных ортах i, j, k получим относительное ускорение (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= id -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
х/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ jd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
у/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ kd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
z/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Далее для определения абсолютного ускорения (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), Воронков предлагает продифференцировать по времени левые и правые части выражения для абсолютной скорости (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при переменных координатах (х′,у′,z′,i′,j′,k′):
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt + dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt
dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ х/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
i/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ у/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
j/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ z/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
k// dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ (dx/ / dt * di/ / dt + dу/ / dt * dj/ / dt + dz/ / dt * dk/ / dt) =
= w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (dx′/ dt * di′/ dt + dу′ /dt * dj′/ dt + d z′ / dt * dk′/ dt)
dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = id -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
х/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ jd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
у/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ kd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
z/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ (dx′/ dt * di′ / dt + dу′/ dt * dj′/ dt + d z′/ dt * dk′ / dt) =
= w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (dx′/ dt * di′/ dt + dу′ / dt * dj′/ dt + d z′/ dt * dk′ / dt)
учитывая, что :
di′ / dt = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(i′) = ω * i′
dj/ / dt = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(j′) = ω * j′
dk/ / dt = v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(k′) = ω * k′,
то выражение в скобках в уравнениях для (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) и для (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) примет вид:
(dx′ / dt * di′/ dt + dу′ / dt * dj′ / dt + d z′ / dt * dk′/ dt) =
= ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Подставляя в уравнение для (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) и для (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) вместо скобок выражение (ω*v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), получим:
dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Складывая два последних выражения, определим абсолютное ускорение (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Воронков, к сожалению, не дает разъяснений, касающихся физического смысла производных по времени (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) и (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) при переменных значениях (х′,у′,z′,i′,j′,k′), хотя это, на наш взгляд, очень важно с точки зрения физического смысла поворотного ускорения Кориолиса. Именно об этом мы говорили при анализе вывода Матвеева и Тарга. Рассмотрим подробнее дифференцирование переносной скорости при переменных координатах (х′,у′,z′,i′,j′,k′). Дифференциал (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) при переменных (i′,j′,k′) это есть непосредственно переносное ускорение (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по определению. А дифференциал переносной скорости (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) при переменных (х′,у′,z′) учитывает дополнительное изменение переносной скорости при осуществлении относительного движения. Действительно, продифференцируем переносную скорость при переменных (х′,у′,z′):
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = (dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
′ / dt + х′i′ / dt + у′dj′/ dt + z′dk′ / dt) / dt
Дифференциал (dr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
′/dt) = 0, т.к. радиус-вектор (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не зависит от переменных (х′,у′,z′). При дифференцировании оставшихся членов в выражении для относительной скорости (v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при переменных (х′,у′,z′) получаем:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt = (х′ di/ / dt + у′dj/ / dt + z′dk′ / dt) / dt =
= (dх′ / dt * di′ / dt + dу′ / dt * dj′ / dt + d z′ / dt * dk′ / dt) =
= ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, переносное ускорение тела при относительном движении это сумма переносного ускорения точки подвижной системы, в которой в данный момент времени находится тело и дополнительного ускорения Кориолиса.
Аналогичным образом рассмотрим подробнее дифференцирование относительной скорости (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) при переменных значениях (х′,у′,z′,i′,j′,k′). Дифференциал относительной скорости (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) при переменных (х′,у′,z′) это есть непосредственно относительное ускорение (w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по определению. А дифференциал относительной скорости (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt) при переменных (i′,j′,k′) учитывает дополнительное изменение относительной скорости при осуществлении переносного движения.
Продифференцируем переносную скорость при переменных (i′,j′,k′):
dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/dt = (i′dх′ / dt +j dу′/ dt + k′d z′ / dt) / dt =
= (dх′ / dt * di′ / dt + dу′ / dt * dj′ / dt + d z′ / dt * dk′ / dt) = ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, относительное ускорение тела при переносном движении это сумма относительного ускорения и дополнительного ускорения Кориолиса.
Относительное ускорение при переносном движении отличается от относительного ускорения в отсутствии переносного движения на величину ускорения Кориолиса. Точно также как переносное ускорение при относительном движении отличается от переносного ускорения в отсутствии относительного движения на ту же самую величину. В обоих случаях и при дифференцировании (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) при переменных координатах (х′,у′,z′), и при дифференцировании (dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt) при переменных (i′,j′,k′) фактически дифференцируется одна и та же поворотная часть абсолютного движения. Поэтому присутствие в классической формуле абсолютного ускорения двойных членов поворотного ускорения Кориолиса означает, что одно и то же поворотное ускорение учтено дважды. Реальное абсолютное ускорение сложного движения, по нашему мнению, определяется выражением:
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Воронков безупречно выполнил математические преобразования, которые, однако, основаны на неправильном, на наш взгляд, представлении о реальном геометрическом приращении поворотного движения и природе ускорения Кориолиса. В результате поворотное ускорение Кориолиса в выводе Воронкова, как и в выводах других авторов, завышено вдвое за счет двойного учета одной и той же физической величины.
Аналитические выводы уравнения абсолютного ускорения и ускорения Кориолиса не ограничиваются методом, предложенным Воронковым. В теоретической механике представлены и другие варианты аналитического определения ускорения Кориолиса, которые по физической сущности мало чем отличаются от рассмотренного вывода Воронкова.
5.4. Аналитический вывод ускорения Кориолиса Н. Е. Жуковского и П. Апеля
Так Жуковский Н. Е. в уже упомянутом выше труде (Н. Е. Жуковский, «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА», ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, МОСКВА-ЛЕНИНГРАД, 1952г.) в разделе «Определение ускорения Кориолиса аналитическим путем» и П. Аппель («Теоретическая механика» том первый ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА 1960) определяют абсолютное ускорение следующим образом.
Жуковский и Аппель находят выражение для абсолютного ускорения путем двойного дифференцирования приращения абсолютных координат в неподвижной системе координат. Абсолютные координаты определяются через координаты подвижной системы координат при помощи косинусов углов Эйлера. При этом в уравнении для абсолютного ускорения присутствуют выражения для переносного ускорения, относительного ускорения и дополнительного поворотного ускорения Кориолиса.
Координата (х) в неподвижной системе координат, выраженная через координаты подвижной системы координат при помощи косинусов углов Эйлера определяется выражением (нумерация формул оригинальная):
х = х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а * х′ + в * y′ + с * z′ (1.41)
где:
х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– радиус-вектор абсолютной системы координат, определяющий начало подвижной системы координат;
х′, у′, z′ – оси подвижной системы координат;
х, у, z – оси абсолютной системы координат;
а, в, с – косинусы углов между соответствующими подвижными и неподвижными осями.
После двойного дифференцирования уравнения (1.41) получаем выражение для а (абс):
а (абс) = d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ х/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
а / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ у/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
в / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ z/d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ (da / dt * dx/ / dt + dв / dt * dy / dt + dc / dt * dz / dt) +
+ id -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
х′ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ jd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
у′ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ kd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
z′/ dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ (da / dt * dx/ / dt + dв /dt * dy / dt + dc / dt * dz / dt) (1.42)
где:
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ х′d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
а / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ у′d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
в / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ z′d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– переносное ускорение
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= id -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
х/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ jd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
у/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ kd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
z/ / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– относительное ускорение
w -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2* (da / dt * dx / dt + dв / dt * dy / dt + dc / dt * dz / dt) – ускорение Кориолиса
Таким образом, при дифференцировании абсолютных координат сложного движения по методу Жуковского и Аппеля поворотное ускорение Кориолиса также как и у Воронкова, вдове превышает значение ускорения Кориолиса в нашей версии. И это не удивительно. Вывод ускорения Кориолиса в редакции Жуковского и в редакции Аппеля ничем принципиально не отличается от вывода Воронкова, т.к. дифференциал суммы равен сумме дифференциалов.
6. НЕКОТОРЫЕ АБСУРДЫ МАТЕМАТИКИ
6.1. Физические ошибки арифметических операций. операции с нулём
Прежде чем определить физический смысл арифметических операций уточним существующие понятия:
Операнд – величина, представляемая собой объект операции.
Операции определяют действия, которые надо выполнить над операндами (+, -, ×, :).
Сложение (прибавление) – одна из основных операций (действий) в разных разделах математики, позволяющая объединить два объекта (в простейшем случае – два числа). Более строго сложение – бинарная операция, определённая на некотором множестве, элементы которого мы будем называть числами, при которой двум числовым аргументам (слагаемым) a и b сопоставляется итог (сумма), обычно обозначаемый с помощью знака «плюс»: a + b.
Вычитание – действие, обратное сложению (См. Сложение); задачей В. является определение одного из двух слагаемых, когда даны сумма и другое слагаемое. Данная сумма называется уменьшаемым, данное слагаемое – вычитаемым, результат действия – разностью. В области положительных чисел В. не всегда выполнимо (из меньшего числа нельзя вычесть большее). Это обстоятельство является формальным поводом для введения в арифметику нуля и отрицательных чисел; в расширенной таким образом числовой области В. всегда однозначно выполнимо.
Умножение – операция образования по двум данным объектам а и b, называемым сомножителями, третьего объекта с, называемого произведением. Умножение обозначается знаком «×» (ввёл англ. математик У. Оутред в 1631) или «•» (ввёл нем. учёный Г. Лейбниц в 1698); в буквенном обозначении эти знаки опускаются и вместо а × b или а • b пишут ab. Умножение имеет различный конкретный смысл и соответственно различные конкретные определения в зависимости от конкретного вида сомножителей и произведения. Умножение целых положительных чисел есть, по определению, действие, относящее числам а и b третье число с, равное сумме b слагаемых, каждое из которых равно а, так что ab = а + а + … + а (b слагаемых). Число а называется множимым, b – множителем.
Деление – действие, обратное умножению (См. Умножение); заключается в нахождении одного из двух сомножителей, если известны произведение и др. сомножитель. Т. о., разделить а на b – это значит найти такое х, что bx = а или xb = а. Результат Д. х называется частным, или отношением, a и b. Заданное произведение а называется делимым, а заданный множитель b – делителем. Для обозначения Д. употребляют знаки двоеточия (а: b) или горизонтальной (иногда наклонной) черты (a/b).
Натуральные числа (естественные числа) – числа, возникающие естественным образом при счёте. Последовательность всех натуральных чисел, расположенных в порядке их возрастания, называется натуральным рядом. Существуют два подхода к определению натуральных чисел – это числа, возникающие при: подсчёте (нумерации) предметов (первый, второй, третий) или при обозначении количества предметов (нет предметов, один предмет, два предмета). В первом случае ряд натуральных чисел начинается с единицы, во втором – с нуля. Не существует единого для большинства математиков мнения о предпочтительности первого или второго подхода (то есть считать ли ноль натуральным числом или нет). В подавляющем большинстве российских источников традиционно принят первый подход.
Нуль – (нем. Null, от латин. nullus – никакой). Арабская цифра, сама по себе, ничего не значащая, но показывающая отсутствие того разряда цифр (в нумерации), на месте которого она стоит (правильнее сказать отсутствие цифр в разряде – авт.); поставленная после значащих цифр обозначает десятки, сотни, тысячи и т. д.
Для простоты будем рассматривать действия с натуральными числами.
***
В природе количество предметов чего-либо определяется простым добавлением новых предметов в некоторую область пространства, путём их изменения в процессе физико-химических взаимодействий материи, либо в результате её механического движения. При этом определение общего количества предметов в этом пространстве осуществляется путём их нумерации (счёта) с присвоением каждому последующему элементу счёта порядкового номера на единицу большего, чем предыдущий.
Сам процесс счёта – это фактически операция сложения, простейшим слагаемым которого является одна единица счёта, т.е. один предмет нумерации, а суммой фактически называется последний порядковый номер нумерации. Из этого следует, что сколько бы предметов счёта мы не добавляли к уже существующему их количеству за один раз, либо за несколько раз и в каком угодно порядке – их общее количество определяется путём сквозной нумерации (подсчёта) предметов или единиц счёта, т.е. путём их последовательного сложения. Это и определяет все известные свойства сложения.
Все остальные арифметические операции это всего лишь различные алгоритмы того же самого счёта, позволяющие определять количественную взаимосвязь (соотношение) между различными операндами или группами операндов базового сложения (вычитания). Все эти алгоритмы созданы для облегчения определения сквозной нумерации итогового результата арифметических операций, если изначально известна только сквозная нумерация суммы, разности, произведения, делимого, а также отдельных операндов и соотношения между ними.
В математике существуют также более сложные математические операции: возведение в степень, извлечение корней, логарифмы и экспоненты. Но все они так или иначе построены на простейших арифметических операциях, т.е. в конечном итоге на базовом сложении (вычитании), что отчётливо выражено в алгоритмах подсчёта их результата столбиком. Есть табличный метод определения сложных операций. Однако физической основой таблиц также является базовая операции сложения (вычитания).
Таким образом, базовой арифметической операцией, лежащей в основе всех простейших арифметических и более сложных математических операций, является операция сложения (вычитания), физической основой которой является сквозная нумерация или счёт в ту или иную сторону.
Рассмотрим физический смысл простейших арифметических операций на примере операций с нулём. Именно операции с нулём и вызывают наибольшее количество вопросов по физическому смыслу всех арифметических операций, т.к. они не всегда соответствуют физическому смыслу определений арифметических операций и нуля. Итак, обо всём по порядку.
Сложение. По определению общая сумма должна определяться общим счётом (последовательной нумерацией), как минимум двух чисел (свойство бинарности). Однако в случае сложения одного значащего числа с нулём свойство бинарности сложения формально нарушается, т.к. нуль – это не число. Нуль —это цифра (символ), обозначающий отсутствие числа. Тем не менее, вопреки официальному определению сложения, суммой в математике однозначно признаётся даже один единственный значащий операнд (число), о чём свидетельствует существующее сложение (вычитание) с нулём:
0 + Х = Х +0 = Х
Это официальное выражение нисколько не противоречит естественной нумерации (счёту), несмотря на то, что в нём только один значащий операнд, который по определению сложения слагаемым не является. Один операнд просто не с чем складывать. Однако, даже один операнд сам является суммой самого себя, т.к. он имеет собственную сквозную нумерацию, конечный номер которой и есть его сумма. Она же является и общей суммой операции с одним операндом. При этом даже, если единственный операнд представляет собой одну единственную единицу счёта, то теоретически и это не нарушает свойство бинарности. Это всего лишь вопрос выбора единиц измерения или масштаба счёта, т.е. суммы.
Таким образом, бинарность в физике – это всего лишь вопрос выбора единиц измерения, а в математике – масштаба единиц счёта.
Некоторые математики не видят нарушения свойства бинарности в операциях сложения с нулём совсем по другой причине. Они считают нуль таким же полноправным числом, а значит и полноправным операндом, как и значащие числа. Однако не меньшее количество математиков так НЕ считают. А поскольку полного согласия в этом вопросе нет, то и то, и другое – это всего лишь личные предпочтения математиков. Однако математика не может опираться на личные предпочтения математиков, т.к. математика – это есть не что иное, как язык физики. Поэтому здесь и далее мы будем исходить только из физических соображений.
Число – это не просто второе лингвистическое название, т.е. синоним операнда. Физически любое число отражает количество чего-либо. И хотя официально числа в математике начинаются с десяти, количество заложено во все цифры от 1 до 9, кроме нуля. Нуль – это единственная цифра, символ, обозначающий как раз отсутствие количества по определению. Следовательно, физически, а значит и математически нуль – это не число. Но дело даже не в названии. Даже если назвать нуль числом, то это само по себе не наполнит его количеством. Он так и останется особым, пустым «числом», обозначающим пустой операнд, не способный ничего изменить ни в какой операции.
Вычитание – обратно сложению:
Х – 0 = Х + (-0)) и (0 – Х = 0 + (-Х)
Как видно, здесь также ничего не значащая по определению цифра – нуль не считается нарушением свойства бинарности, что вполне устраивает разные группы математиков по вопросу принадлежности цифры нуль к числу и операндам. А вот саму математику такая кажущаяся идиллия не должна устраивать, т.к. физические противоречия арифметических операций реально существуют, и основаны они на реальном непонимании многими современными математиками физической сущности нуля и действий с ним.
В свете этого непонимания нарушение бинарности в операциях сложения с нулём – это ничто по сравнению с до сих пор официально неразрешёнными противоречиями операций умножения и деления на нуль. Если в операциях сложения (вычитания) ничего не значащее пустое «число» нуль, как ему и положено, действительно не влияет на результат, то в операциях умножения (деления) пустой нуль является настолько значимым, что он один единственный целиком и полностью и определяет их судьбу, несмотря даже на значимые операнды, что противоречит базовой операции сложения (вычитания).
Итак, перейдём к физическому смыслу операций умножения и деления на нуль.
Умножение. По определению умножение – это сложение одинаковых операндов равных по величине умножаемому в количестве равном множителю, т.е. по своему физическому смыслу операция умножения по определению ничем не должна отличаться от операции базового сложения. Однако в математике это далеко не так. В результате существующей математической операции умножения значащего числа на нуль или умножения нуля на значащее число получается нуль:
Х * 0 = 0 * Х = 0
Можно показать, что если нуль обозначает величину множимого, то формальная, чисто внешняя аналогия с алгоритмом повторяющегося сложения, в котором есть (Х) слагаемых сохраняется:
0 * Х = 0 +0 + … +0 = 0
Это является самым распространённым в математике доказательством нулевого результата при умножении нуля на число. Однако нетрудно заметить, что это формальное доказательство только умножения нуля на число. Для умножения же числа на нуль (Х * 0) недоступна даже эта формальность, т. к. НЕ повторение слагаемого нуль раз вовсе не соответствует повторению нуля множество раз и соответственно определению операции умножения и базовому сложению. И только потому, что умножение по определению обладает переместительным свойством, то формальное доказательство (0 * Х = 0 +0 + … +0 = 0) так же формально распространяют и на произведение (Х * 0). Однако формальные доказательства никому ничего не доказывают.
А формальность этого доказательства заключается в следующем. Если предмет действий – значащий операнд, то он тем более существует и без каких-либо действий, отсутствие которых обозначает нулевой множитель. Поэтому в результате умножения на нуль физически на операционном столе должен оставаться значащий операнд (Х * 0 = Х). А вот если в конечном результате он вдруг исчез, то это не может быть в результате бездействия. Такое бывает только в сказках. Однако математика отражает вовсе не сказки, а реальную действительность, в которой для того, чтобы на операционном столе что-то исчезло необходимо какое-то действие и это ни в коем случае не может быть действием по приумножению, т.е. прибавлению предметов.
Исчезают предметы только при их физическом изъятии, что отражает операция вычитания. Но вычитание – это вовсе не повторяющееся сложение. Правда, некоторые математики не признают операцию вычитания и представляют её в виде сложения с отрицательным числом (Х + (– Х) = 0). Однако (Х) и (-Х) – это разные слагаемые, что противоречит операции умножения, как повторяющемуся сложению именно одинаковых операндов вплоть до знака. Поэтому классическое доказательство (0 * Х = 0), фактически означающее (Х – Х = Х + (– Х) = 0) – неверно. Оно доказывает совсем другую операцию – вычитание.
Бездействие нуля, при умножении с которым в нашей версии получается значимый операнд, на первый взгляд также противоречит определению умножения, как суммы повторяющихся слагаемых, т.к. бездействие нуля оставляет значащий операнд в единственном экземпляре. Однако, как мы показали выше, это не противоречит понятию суммы, как результата счёта, т.е. последнего порядкового номера сквозной нумерации значащего операнда. В этом смысле бездействие умножения с нулём в нашей версии ничем принципиально не отличается от бездействия базового сложения с нулём.
И в том, и в другом случае подсчитывается значение только одного значащего операнда, над которым не произведено никаких внешний действий. Однако при этом его внутренний счёт (нумерация) не может быть ликвидирован безо всяких действий, т.е. фактически по щучьему велению и по хотению математиков. Следовательно, неформальное официальное доказательство умножения на нуль противоречит определению умножения и базовому сложению с нулём. В соответствии с базовым сложением в умножении с нулём также должен подсчитываться только значимый операнд:
Х * 0 = Х +0 = Х
В обратном порядке умножения (0 * Х) действие обозначает значащий операнд (Х). Однако ничто просто физически невозможно повторить НИ сколько раз. Ведь нуль – это даже не корзинка для чисел, которую можно повторить хотя бы, как пустую ёмкость. Нуль – это отсутствие в том числе и самой ёмкости. Следовательно, действие над ничем, абсолютно эквивалентно бездействию над чем-то. Однако и в том и в другом случае само что-то значащее не может исчезнуть с операционного стола по щучьему велению. Это означает, что результат умножения с нулём не зависит от того, на каком месте формально записан нулевой множитель. Это и есть доказательство переместительного свойства умножения в нашей версии:
0 * Х = Х * 0 = Х
Неизменность произведения от перемены мест значимых сомножителей совершенно очевидно следует также из сквозной нумерации базового сложения ячеек одной и той же таблицы, столбцы и строки которой образно представляют собой сомножители. Можно осуществлять сквозную нумерацию вдоль строк таблицы хоть с лева направо, хоть с права на лево, последовательно переходя к новой строке, как сверху вниз, так и с низу вверх. Аналогичным образом можно считать и вдоль столбцов. Естественно, что сама таблица, т.е. количество или сумма её ячеек от этого не изменится. Именно так популярно объясняют детям переместительное свойство умножения представители официальной математики.
Эта безупречная логика в точности соответствует базовому сложению со всеми его свойствами, а также умножению с нулём в нашей версии. Ведь таблица не перестаёт быть таблицей, если она состоит либо только из одного столбца, либо только из одной строки. При этом общее количество ячеек в такой таблице с одним нулевым сомножителем столбцом или строкой, всегда равно количеству ячеек в значащей строке или столбце, т.е. значащему операнду. Однако это в корне противоречит классической версии умножения на нуль,
В классической версии нулевой множитель не зависимо от того, что он обозначает – отсутствие строк или столбцов убивает сразу всю таблицу. А вместе с ней не только саму классическую версию умножения с нулём, но и соответственно переместительное свойство умножения, т.к. при полном отсутствии ячеек в таблице, т.е. самой таблицы не только НЕ чего умножать, но соответственно НЕ чего и перемещать. Однако детям эту безупречную логику, принципиально опровергающую классическую версию умножения с нулём, естественно не рассказывают.
В этом случае математики сами превращаются в детей и лепечут что-то типа – раз нет ни одного слагаемого, то нет и суммы. Однако при этом они не объясняют детям куда безо всяких действий делся значащий сомножитель, что принципиально не возможно. Вместо этого они показывают детям фокусы, ловко изымая из условия задачи значащий операнд При этом они фактически подменяют задачу с одним нулевым сомножителем совсем другой задачей с двумя нулевыми сомножителями. Хотя точно в таком же сложении с нулём, в котором тоже нет слагаемых, т.к. один операнд просто не с чем складывать, математики уже не говорят детям, что раз нет ни одного слагаемого, то нет и суммы, а честно оставляют на операционном столе значащий операнд, называя его суммой, не смотря на придуманные ими же самими проблемы с бинарностью.
С таблицей фокус с подменой задач путём изъятия значащего операнда незаметно не проходит. Если вы уже нарисовали несмываемой краской один столбец или одну строку, которые обозначают значащий операнд, то его уже незаметно без действия и без растворителя не сотрёшь. А без этого даже дети не поверят, что в таблице, состоящей из одного значащего сомножителя в виде вполне реальных вертикально или горизонтально расположенных ячеек их общее количество равно нулю. Остаётся только честно посчитать результат из одной строки или столбца. Это и есть естественный результат базовой операции умножения с нулём и нашей версии умножения с нулём.
Но самое удивительное заключается в том, что произведение с нулевым сомножителем можно действительно УСЛОВНО приравнять к нулю безо всяких фокусов, не нарушая при этом физической основы базового сложения (см. ниже). Однако даже академики от математики не могут сегодня объяснить, что это за условность и для чего она нужна. Потому что математика давно превратилась из языка физики в царицу всех наук, в том числе и в царицу самой физики. А царям и дуракам, как говорится – закон не писан. Если перефразировать известную поговорку, то у них язык-математика виляет собакой-физикой. Отсюда и все противоречия умножения и деления на нуль со здравым смыслом, а также с базовым сложением и с определениями арифметических операций и нуля.
Кто-то может возразить, что наша версия не менее противоречива, т.к. она фактически приравнивает нуль и единицу. Однако выражении (Х * 0 = Х = Х * 1) вовсе не означает равенства количественных значений нуля и единицы (1 = 0). Равны только результаты операций. И в этом нет никаких противоречий. Оставить всё, как есть при умножении на бездействующий нуль – это абсолютно то же самое, что и оставить то, что есть в единственном экземпляре при умножении на вполне действующую единицу. Даже свойству бинарности и то, и другое противоречит абсолютно одинаково. Однако выше мы показали, что это только кажущееся противоречие.
Приверженцами классической версии умножения с нулём приводятся и другие её доказательства, которые также несостоятельны, т.к. классическая версия неверна в принципе. Одно из таких доказательств представлено участниками форума на сайте «Элементы» https://elementy.ru//email/1530320/Pochemu_nelzya_delit_na_nol?ofm=1#fm5286028:
Участник VladNSK:
«Для любого n верны следующие выражения:
(n * 2) – (n * 2) = 0, потому что когда из числа отнимаешь его же, то получается ноль. Теперь приведем подобные:
n * (2—2) = 0
n * 0 = 0
Конечно, это не строгое математическое доказательство, а объяснение. Но вы ведь и просили дать объяснение».
Участник Human:
«А, по-моему, очень даже строго.
Здесь требуется только показать, что (-1) *n=-n, то есть что противоположное к действительному число есть то же самое число, умноженное на "-1», то есть на число, противоположное «1». Я думаю этот факт не вызывает вопросов (как например с делением на нуль). Тогда:
n+ (-n) = 0 (определение противоположного числа)
n*1+n* (-1) = 0 (определение единицы и названный выше факт)
n* (1+ (-1)) = 0 (дистрибутивность)
Однако VladNSK честно отметил, что это не строгое математическое доказательство. А поскольку он не поясняет почему оно не строгое, мы сделаем это вместо него.
Итак, есть исходное выражение (n – n = 0). Обозначим численные множители (коэффициенты), которые использовали участники форума для (n) в общем виде, например, символом (m). Тогда по версии участников форума якобы получаем:
m * n – m * n = 0
Однако это не строгая математическая запись исходного уравнения, фактически умноженного на (m). По строгим математическим правилам для того, чтобы равенство не изменилось мы должны умножить на (m) ещё и правую часть исходного уравнения. Во всяком случае, мы, как минимум должны иметь хотя бы теоретическую возможность представить в таком же виде и правую часть. В результате получим (m * n – m * n = m * 0).
Строго математически выражение (m * n – m * n = m * 0) – это два тождества (m * n – m * n = 0 и m * 0 = 0), т.к. даже если нет никаких сомнений в справедливости первого тождества, то мы ещё не знаем наверняка, что (m * 0 = 0). Это нам ещё только предстоит доказать. К тому же тождество, как известно, строго математически доказывается только приведением обеих его частей к общему (одинаковому) виду. Для первого тождества (m * n – m * n = 0) это очень легко сделать перенесением члена (– m * n) в правую часть со сменой знака:
m * n – m * n = 0 → m * n = m * n
Таким образом, первое тождество легко доказывается при помощи простых математических преобразований. А вот доказать математическими преобразованиями тождество (m * 0 = 0) невозможно, как собственно и тождество, отражающее нашу версию умножения на нуль (m * 0 = m). Это можно сделать только аналитически на основании строгих математических определений и физического смысла арифметических операций и нуля, которые, как показано выше, свидетельствуют в пользу нашей версии (m * 0 = m).
К тому же соответствие истине нашей версии, хотя бы косвенно подтверждается сокращением выражения (m * 0 = m) на (m). В результате получаем (1 = 1). Это вполне корректное математической выражение, которое означает, что в отсутствии действий любое число равно самому себе, т.к. единичные коэффициенты при одном и том же числе, как минимум не изменяют его. В классической же версии (m * 0 = 0) сокращение на общий нуль запрещено. Однако поскольку в классической версии значимый операнд (m) фактически исчезает безо всяких действий, то самым логичным и непротиворечивым решением уравнения (m * 0 = 0) фактически является решение (m = 0).
Из этого решения следует, что классическое произведение непротиворечиво равно нулю только в одном единственном случае, когда оба множителя равны нулю (0 * 0 = 0), что и получается после подстановки решения (m = 0) в уравнение (m * 0 = 0). С этим решением вряд ли кто будет спорить, ведь если ничего ни с чем не делать, то ничто и получится, т.е. ничего не получится. Однако это противоречит классической версии по условию задачи, т.к. в классической задаче нужно ничего не делать именно с чем-то (Х * 0), а вовсе не ни с чем, т.е. (m = 0) – это решение совсем другой задачи, а именно задачи (0 * 0 = 0), а вовсе не задачи (m * 0 = 0).
Подмена выражения (Х * 0) выражением (0 * 0), нарушающая условие исходной задачи – это и есть тот самый фокус, о котором мы говорили выше. Но фокусы никому и ничего не доказывают. Следовательно, классическая версия неверна или, как минимум не доказана, что с учётом принципиальной невозможности такого доказательства одно и то же. А вот нашей версии, в которой бездействие оставляет нетронутым любое число, в том числе и саму цифру или пустое «число» нуль, выражение (0 * 0 = 0) нисколько не противоречит. Наоборот, оно только в очередной раз подтверждает нашу версию, что можно наглядно показать выражением (пустое «число» * 0 = пустое «число»).
Конечно же, неравенство, полученное в результате умножения равенства на одинаковый множитель, не согласуется с математическим правилом, в соответствии с которым умножение обеих частей уравнения на одинаковый множитель не изменяет равенства его частей. Однако в этом нет ничего удивительного. Ведь это правило основано именно на одинаковом действии, обозначаемом одинаковыми значащими множителями, а вовсе не на бездействии, которое обозначается цифрой или пустым «числом» нуль. Так, что в превращении равенства (n – n = 0) в неравенство (m * n – m * n ≠ m * 0) нет никаких противоречий математическим правилам.
Таким образом, участники форума фактически постулировали справедливость недоказанного тождества (m * 0 = 0) в своём «доказательстве». Однако доказательства, в которых доказываемое утверждение сначала постулируется, а затем на основании этого же постулата и доказывается, в науке называют тавтологией.
Тавтологию очень сложно распознать, т.к. она всегда прикрыта формально правильными математическими правилами, как, например, вывод знаменитой формулы якобы Эйнштейна (E = m * c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Однако в тавтологии за формально правильными математическими правилами всегда присутствует скрытое нарушение физики, которое за нагромождением большого числа правильных формально-математических преобразований очень трудно распознать даже самим авторам, если, конечно тавтология делается не умышленно, а всего лишь по недоумию.
Как бы то ни было, но удивляет тот факт, что огромное число умных людей охотно принимают это недоумие. Для тех, кто до сих пор верит в недоумие классического умножения на нуль, мы приведём и другие аргументы. Итак, физической основой умножения по определению является сложение, а вовсе не вычитание, которое является физической основой деления. Алгоритм деления – это последовательное вычитание делителя из делимого с подсчётом числа вычитаний в частном. Разряды частного в общем случае определяется простым подбором методом последовательных приближений.
Однако в рассматриваемом примере (n – n = 0) форумчане фактически заменили умножение вычитанием, т.е. поставили всё с ног на голову. Но вычитание заменяет не умножение, а обратную ему операцию деления. Поэтому давайте вернём всё с головы на ноги. Итак, вычитание (n – n = 0) – это алгоритм деления (n / n = 1), в котором число (n) поместилось в самом себе ровно один раз без остатка, о чём и свидетельствует выражение (n – n = 0), с которым вы обязательно столкнётесь при делении столбиком. Следовательно, доказательство умножения (n * 0 = 0) на основе вычитания (n – n = 0), кроме всего прочего, показанного выше, противоречит ещё и самому определению умножения.
Как мы уже отмечали выше, многие математики не признают вычитания, заменяя его сложением с отрицательным числом (n + (-n) = 0). Таким образом, из приведённого доказательства якобы устраняется вычитание. Но такое сложение также противоречит определению умножения, в котором слагаемые должны быть строго одинаковыми, вплоть до знака.
Знак минус даже нельзя вынести за скобки отрицательного операнда сложения, чтобы формально сделать слагаемые одинаковыми хотя бы внешне, т.к. в этом случае также получаем противоречие с определением умножения. Если вынести знак минус за скобки отрицательного операнда, то знаки (+ -) окажутся один на один друг с другом. При этом они взаимно уничтожаются, а простая нумерация двух предметов даже без знаков действия даст в итоге их сумму, ведь даже без операции сложения при сложении с нулём один операнд всё-таки признаётся суммой, даже в классической математике. Тогда:
n + – (n) = 2n
Если кому-то претит такое сложение без знаков действия, то вы можете заменить его знаком «или», т.е. выбрать из 2-х чисел (n), любое число (n), что опять же хорошо согласуется только с нашей версией умножения на нуль и косвенно подтверждает её. Как бы то ни было, но подмена операции сложения операцией вычитания в любом случае принципиально опровергает доказательство классической версии умножения на нуль, т.к. умножение основано именно на базовом сложении строго одинаковых слагаемых.
Таким образом, умножение числа на нуль не может быть заменено вычитанием числа из числа, т.к. умножение по определению эквивалентно сложению исключительно только одинаковых слагаемых.
Ну, а теперь непосредственно о делении, в том числе и на нуль.
Деление. Это операция обратная умножению, т.е. это последовательное вычитание делителя (множителя) из делимого. Количество таких вычитаний – это и есть частное, оно же множимое Алгоритм такого последовательного вычитания осуществляется путём поэтапного подбора частного методом последовательных приближений, который реализован в делении столбиком. Как видно в алгоритме деления нет никаких принципиальных отличий от алгоритма умножения и соответственно от базового сложения, если конечно не заменять вычитание сложением с отрицательным числом. Без такой замены в алгоритме деления меняется только направленность действия, которую нельзя подменять разно знаковыми, т.е. не одинаковыми операндами.
Ну, а раз нет никаких принципиальных отличий, то принципиально не может быть и никаких запретов деления на нуль. Иначе по тем же самым принципам следовало бы принципиально запретить и умножение на нуль. Ну, а поскольку умножение на нуль НЕ запрещено, даже при фактической подмене его вычитанием, значит нет запретов и для деления на нуль, как раз и основанного на вычитании. Деление на нуль – это бездействие, а бездействие – это ОТСУТСТВИЕ действия, но никак не его ЗАПРЕТ.
Совершенно очевидно, что в результате операции бездействия на реальном операционном столе физически всегда остаётся реальный нетронутый бездействием значимый операнд, что ни в коем случае не является запретом операции деления на нуль. Если есть операциябездействия умножения, то принципиально должна быть, и операциябездействия деления. Ведь принципиальной-то разницы никакой нет. Запретить бездействовать – это значит запретить все без исключения операции с нулём, что в общем было бы правильным.
А раз такого запрета нет, то в результате деления на нуль получаем:
Х / 0 = Х
Это подтверждается и обратной операцией умножения в нашей версии, из которой (Х) также равен:
Х * 0 = Х
Как видно, результат деления на нуль точно так же, как и в умножении с нулём количественно аналогичен результату операции деления на единицу. Для того, чтобы в этом убедиться достаточно подставить вместо нуля единицу:
Х / 1 = Х
Х * 1 = Х
А вот классическое деление и умножение на нуль не подтверждают друг друга. Пусть:
Х * 0 = 0
Отсюда для Х получаем:
Х = 0 / 0
Но такая операция в классической математике запрещена, что исключает подтверждение ею классической же операции умножения на нуль. Таким образом, классическая математика сама же заводит себя в тупик.
***
Ну, а теперь после прояснения физического смысла всех арифметических операций, можно со знанием дела поговорить и о том, почему же всё-таки в классической математике так нелогично и противоречиво поступают в отношении операции умножения с нулём, приравнивая такое произведение к нулю. Выше мы уже упоминали, что это всего лишь условность. Осталось показать, с чем связана эта условность, т.е. в каком случае она является вполне логичной и непротиворечивой. А связана она исключительно только с размерностью физических величин.
В бездействии с нулём сохраняется не только количество значащего операнда, но и его физическая величина, что выражается в сохранении его размерности (единиц измерения). В операциях же с любым значащим операндом, который имеет свою собственную размерность, всегда образуется новая физическая величина. Даже если значащий множитель равен единице, то при этом конечный результат равен умножаемому только количественно. Однако качественно это количество представляет собой уже совсем другую физическую величину.
Вспомните формулы физических величин, например, силы и напряжения. Пусть значащими в них будет масса и ток соответственно, а ускорение и сопротивление соответственно равны нулю. Строго математически, т.е. с учётом строгих математических определений нуля и всех арифметических операций, результатом этих операций, как показано выше, будут прежние масса и ток, не изменившиеся ни количественно, ни качественно. Однако именно поэтому они не имеют никакого значения для уравнений силы и напряжения соответственно, т.к. они никогда не станут силой или напряжением физически. Поэтому они являются так и не реализованными аргументами этих уравнений или фактически нулевыми членами для них.
Это и есть единственная причина, по которой в физических уравнениях значащие операнды, сохраняющие неизменным своё физическое и количественное значение в произведении с нулём, тем не менее вместе со всем произведением условно приравниваются к нулю.
Для физических уравнений имеют значения только те члены, которые физически соответствуют этим уравнениям. То есть для уравнения силы все его члены должны в конечном итоге представлять собой силу, а для уравнений напряжения – напряжение. Если в нашем примере ускорение и сопротивление будут равны, хотя бы единице, то произведения по-прежнему будут количественно равны умножаемым массе и току. Однако физически они превратятся в силу и напряжение соответственно. Естественно, что сила и напряжение являются значащими членами для уравнений силы и напряжения соответственно.
В уравнениях же, в которых значащее умножаемое обозначает всего лишь простое количественное содержание чего-либо в любых единицах измерения, а множитель показывает лишь количество кучек в виде умножаемого, подлежащих общему подсчёту в тех же единицах измерения, никаких условных нулей не может быть в принципе. В этом случае общему счёту подлежат, в том числе и произведения с нулём, количественно и качественно равные своим значащим операндам.
Поясним качественное различие умножения на нуль и на значащий множитель, даже если он – единица, на простых примерах, понятных даже детям.
Пусть мы положили на стол две кучки по 5 кг яблок. При этом перед нами стоит задача умножить одну кучку на 3, где 3 безразмерная кратность. Для выполнения этой задачи в полном соответствии с определением операции умножения мы достаём из корзинки и кладём на стол ещё 2 кучки яблок по 5 кг каждая. Вторую кучку нам нужно умножить на 0. Но в соответствии с отсутствием действий в нуле, мы оставляем эту кучку неизменной физически, т.е. в виде килограммов массы (кг), и количественно, т.е. в виде безразмерного коэффициента (5) при килограммах. Итого в общем итоге на столе физически должны лежать 4 кучки общей массой 20 кг.
Теперь перейдём к физическим соотношениям.
На столе изначально те же 2 кучки в том же количестве и качестве, т.е. 2 по 5 кг. Первую кучку мы ускоряем с ускорением 3 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, т.е. количественно умножаем на 3, но в размерности ускорения. В результате вместо килограммов массы качественно получаем силу в 15 Н. Вторую кучку мы ускоряем с ускорением 0, т.е. фактически не ускоряем вообще. При этом 5 кг этой кучки физически со стола никуда не исчезают. Но они так и не приобретают нового качества, т.е. так и не становятся силой, а остаются килограммами массы. Следовательно, для уравнения силы они лишние, т.е. операция с нулём второй кучки условно равна нулю, а общая сила при этом равна только первым 15 Н.
А вот если мы умножим вторую кучку, хотя бы на 1 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, то количественно произведение для второй кучки ничем не будет отличаться от количества самой кучки в кг, но качественно оно уже будет представлять собой силу в ньютонах. При этом если силы, приложенные к двум кучкам как-то пересекаются между собой, то общая сила может быть вычислена только с учётом величины каждой из них, т.е. 5 Н и 15 Н.
Всё то же самое справедливо и для операции деления на нуль. Однако академики от математики так и не могут объяснить это детям и всем остальным без применения цирковых фокусов с изъятием значащего операнда. Они вовсе не по-детски объясняют якобы невозможность деления на нуль вселенской неопределённостью нуля. Но вот только на ничем принципиально не отличающуюся от деления операцию умножения они эту вселенскую неопределённость не распространяют, т.к. сумели «нейтрализовать» её простыми мошенничеством с изъятием значащего операнда.
Но оказывается, никакой неопределённости ни в умножении на нуль, ни в делении на нуль нет. Нуль, как пустая цифра фактически является символом бездействия в арифметических операциях. Поэтому он вполне определённо оставляет значащий операнд неизменным не только в операциях сложения (вычитания), но и умножении (деления). Но именно по этой причине в уравнениях физических процессов, в которых в соответствии с физическими законами произведение всегда имеет иной физический смысл, чем его операнды, сохранение прежнего смысла значащего операнда в операциях с нулём можно условно приравнять к нулю.
Только не надо воспринимать разумное, доброе, вечное сразу в штыки. Наши поправки в операции с нулём не приведут к пересмотру всей физики, т.е. не перевернут с ног на голову все существующие физические расчёты, а только наполнят их физическим смыслом, в соответствии с которым физически оправданные поправки следует внести только в уравнения, определяющие исключительно только количество любых единиц измерения. Но это не в коем случае не коснётся уравнений, в которых фигурируют физические величины, т.к. наши поправки для физических величин показывают всего лишь условность нулевых произведений при нулевом множителе, но НЕ отменяют само их нулевое значение для физических уравнений.
Нуль подсчитать невозможно ни в каких единицах измерения. Ему даже нельзя присвоить единицу измерения «штука», т.к. в штуках можно посчитать только символы нуля, но не их содержание. Нуль это ничто, «что-то» он только, как символ, обозначающий пустой разряд или отсутствие количества чего-то, в том числе и действия. Его даже можно назвать пустым «числом», если кому-то это очень хочется, но дело не в названии, а в том, что ни чего материального и даже нематериального за этим символом нет!
Даже изменение масштаба счёта не позволит посчитать, то чего нет. Следовательно, нуль своим бездействием не запрещает, но фактически отменяет все арифметические операции со значимым операндом, кроме его собственной естественной нумерации, лежащей в основе его внутренней операции сложения и естественно не отменяет физического смысла этой нумерации, как результата, т.е. суммы операций с нулём. При этом все отменённые операции с нулём можно назвать операциями именно потому, что в них остаётся значащий операнд, являющийся именно суммой своего внутреннего счёта (нумерации) и не более того.
Однако, как это ни странно, математики «научились» сами и «научили» всех остальных складывать, вычитать и умножать материю с абстрактным символическим обозначением её отсутствия. Вот только непонятно, что же тогда им мешает делить материальное на символическое, ведь принципиальной-то разницы с другими операциями материального с символическим никакой нет!
6.2. Физические ошибки дифференцирования
Согласно существующему определению производная функции (f (x)) в точке (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в пределе при (∆х→0) равна:
f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = lim (f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / ∆х)
В соответствии с определением предела при бесконечном стремлении аргумента, к некоторой точке (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) принадлежащей области значений аргумента, в которой функция (Y = f (x)) определена, аргумент, тем не менее, математически никогда не достигает точки (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.к. его приращение (∆х) на этом пути бесконечно стремится к нулю (∆х→0), что делает бесконечным и сам путь к точке (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Соответственно текущее значение функции (Y = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х)) так же никогда не достигает своего значения в заданной точке (Y = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)).
На основании этого свойства предела для величины погрешности (∆δ), которая отделяет текущее значение функции (f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х)) от недостижимого значения функции в предельной точке (f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)), в математике введено обозначение виде (∆δ = α (∆x)). При этом погрешность (α (∆x)) определяется выражением:
± α (∆x) = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = ± ∆δ
Если остановить стремление к нулю приращения аргумента (∆x→0) в какой-нибудь точке в области определения функции вблизи точки (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), то очевидно, что в правой части выражения для производной функции появится погрешность (± α (∆x):
∆f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / ∆x = f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ± α (∆x), где:
∆f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Умножив обе части выражения на (∆x), получим:
∆f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ∆x ± α (∆x) * ∆x = f′ (x) dx ± α (dx) * dx,
где (f′ (x) dx) – есть алгебраический дифференциал функции, который применяется для приближённых вычислений.
Физический смысл дифференцирования для приближённых вычислений заключается в следующем.
По версии классической физики в малом интервале приращения аргумента (∆x) функции (Y = f (x)) якобы уменьшается и количество усредняемых значений функции. При этом среднее значение функции приближается к её истинному значению, т.е. уменьшается и погрешность дифференцирования (± ∆δ). При этом функция определяется выражением:
f (x) = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) dx + α (∆x) = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + f′ (х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * (х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) ± α (∆x))
Выражение (f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) имеет физический смысл средней скорости изменения функции в интервале (∆x→0), которая при любом (∆x) всегда отличается от истинной скорости в предельной точке дифференцирования, что и даёт погрешность приращения функции в виде алгебраического дифференциала (f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) dx). При этом поскольку с точки зрения современной математики при (∆x→0) погрешность так же должна стремиться к нулю, то её можно опустить, заменив знак равенства при определении функции методом дифференцирования знаком примерного равенства:
f (x) ≈ f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) dx
Выше мы попытались предельно объективно изложить логику классического дифференцирования своими словами по материалам учебного пособия для студентов педагогических институтов по специальности 2120 «Общетехнические дисциплины и труд» под редакцией Г. Н. Яковлева, М, «Просвещение» 1988. Однако по нашему мнению классическое дифференцирование – это всего лишь оторванная от реальной действительности и внутренне противоречивая математическая абстракция, которая не имеет физического смысла.
В математике считается, что с уменьшением интервала приращения аргумента, т.е. интервала дифференцирования, стремящегося к нулю (dx→0), стремится к нулю не только абсолютная погрешность дифференцирования (∆δ = f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)), но и его относительная погрешность
(∆δ / (f′ (x) dx) = (f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (f′ (x) dx), т.е.:
(f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
± ∆х) – f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / (f′ (x) dx) = α (dx) * dx / (f′ (x) dx) = α (dx) / f′ (x) → 0
При этом стремление к нулю относительной погрешности математически объясняется стремлением к нулю её числителя, т.е. абсолютной погрешности (α (dx) → 0). Однако, как мы уже неоднократно отмечали, математика – это не самостоятельная наука. Математика – это физика, записанная в условных символах и знаках. Но тогда последнее выражение – это неправильная запись физики.
Во-первых, при дифференцировании в любом диапазоне изменения аргумента определяется только среднее значение функции, которое теоретически тем дальше от её истинного значения, чем больше усредняемых значений в диапазоне её изменения. При этом в математике очевидным путём для уменьшения количества усредняемых точек является уменьшение диапазона её изменяемых значений. Однако это всего лишь ничем не обоснованная математическая иллюзия которая самой же математикой и опровергается.
В реальной действительности при стремлении интервала дифференцирования к нулю пропорционально стремятся к нулю и все его точки, т.к. они, как минимум являются одним целым со своим отрезком траектории или графиком функции. Причём абстрактно математическое понятие «бесконечность» это в точности подтверждает. Действительно, бесконечно малый диапазон мтематически содержит бесконечно большое количество бесконечно малых точек. При этом количество усредняемых и непредсказуемых значений переменной функции и соответственно погрешность дифференцирования не может зависить от величины интервала дифференцирования.
Кроме того, классическое умножение на нуль, в результате которого якобы получается нуль, не соответствует действительности. Как показано в предыдущей главе (6.1), нулевой множитель означает лишь отсутствие клонов умножаемого, применяемых в виде дополнительных слагаемых к уже существующему слагаемому (умножаемому) в эквивалентной базовой операции сложения. Но отсутствие дополнительных слагаемых вовсе не означает отсутствия исходного слагаемого (умножаемого), т.е. его обнуление. Ведь осутствие второго слагаемого в базовой операции сложения, обозначаемого нулём, вовсе не приводит к обнулению исходного слагаемого и соответственно суммы (Х +0 = Х).
Но поскольку базовой операцией всех арифметических операций является сложение, то в отсутствие клонов умножаемого операция умножения на нуль эквивалентна сложению умножаемого с нулём, в результате которого получается не нуль, а значимый операнд, т.е. умножаемое. Следовательно, даже если абсолютная погрешность дифференцирования будет равна нулю, относительная погрешность при этом будет иметь ненулевую конечную величину, равную дроби: (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1./ (f′ (x) dx)).
Во-вторых, для бесконечного количества точек погрешность дифференцирования вообще не может быть определена в принципе, т.к. математически результат такой операции недостижим. Именно поэтому, даже в математике бесконечное дифференцировние фактически прерывется, в конце концов, знаком примерного равенства:
f (x) ≈ f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + f′ (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) dx
В-третьих, минимизация интервала дифференцирования при его бесконечном стремлении к предельной точке не предполагает, в том числе и точного определения координат точки текущего значения функции, т.к. они непрерывно изменяются. Повышается только вероятность определения её местоположения в ближайших окрестностях предельной точки, что также не добавляет смысла классическому дифференцированию.
Таким образом, при существующем математическом определении предела и дифференцирования функции погрешность абсолютного значения функции так же, а так же погрешность её локализации остаётся неопределённой, что лишает физического смысла и само классическое дифференцирование.
Очевидно, что уменьшение количества усредняемых точек функции и соответственно уменьшение погрешности дифференцирования в любом интервале приращения функции физически возможно только для точек конечного размера, составляющих этот интервал. Поэтому все перечисленные выше противоречия связаны исключительно только с физически неопределённым понятием бесконечно малых точек в стремящемся к нулю интервале дифференцирования.
Бесконечное дробление интервала дифференцирования на всё более малые интервалы и приводит к понятию бесконечно малых точек, в результате чего и возникают множественные физические парадоксы. Например, в известной всем задаче под названием «Догонит ли Ахиллес черепаху?». Физически он её безусловно догонит, а вот математически – никогда. Математически их соревнование будет происходить во всё более малых интервалах и будет длиться вечно и безрезультатно. Но существующее дифференцирование – это точно такая же бессмысленная и невыполнимая задача, по крайней мере в теории.
Очень трудно представить что-то бесконечно большое или бесконечно малое, т.к. в любом случае это что-то является бесконечным, т.е. не предусматривающим конкретного конечного решения. Однако если во всех точках интервала имеется одно конкретное решение, то размеры интервала не имеют значения. В этом смысле весь интервал – это одна большая точка, которой ни к чему быть бесконечно малой. Поэтому главное в вопросе минимизации погрешности в точке состоит в том, что она должна быть бесконечно одной, что исключает разброс решений в нескольких точках.
Очевидно, что бесконечно малый интервал дифференцирования теоретически, как раз и преследует цель определения такой бесконечно одной точки, чтобы обеспечить единство измерения параметров переменных функций с помощью единого стандартного геометрического измерительного эталона в виде гипотетической геометрической точки. Однако:
Во-первых, геометрический нуль в виде геометрической точки не может быть измерительным эталоном чего-либо, т.к. нуль это символ, обозначающий ничто.
Во-вторых, переменная функция – это фактически последовательное сочетание разных функций. Физически разные значения переменной функции, конечно же, можно объединить единым эталоном, но это может быть только средний эталон, усредняющий все эти значения с определённой точностью. При этом средний эталон может иметь только конечные ненулевые размеры.
В-третьих, одна и та же точность усреднения для разного сочетания разных значений функции может быть достигнута разными по величине эталонами в зависимости от степени различия усредняемых значений функции. Плавно изменяющаяся переменная функция, состоящая из незначительно отличающихся усредняемых значений может быть с приемлемой точностью усреднена в достаточно большом интервале дифференцирования. В переменной функции, состоящей из резко отличающихся значений такая же точность может быть достигнута уже только в значительно меньшем интервале.
Следовательно, для разных переменных функций и при одинаковой, и тем более при разной точности их усреднения не может быть единого стандартного по геометрическим размерам эталона дифференцирования. И уж тем более это не может быть геометрическая точка.
Как показано выше, абсолютная погрешность классического дифференцирования есть величина постоянная, независящая от величины интервала дифференцирования, т.к. количество бесконечно малых точек не зависит от размера интервала. А вот относительная погрешность (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1./ (f′ (x) dx)), даже при теоретически нулевой абсолютной погрешности зависит от величины алгебраического дифференциала в знаменателе.
Чем больше дифференциал – тем меньше относительная погрешность дифференцирования. Этот вывод прямо противоположен классическому дифференцированию, погрешность которого наоборот должна уменьшаться с уменьшением дифференциала. Однако в этом нет никаких парадоксов. Это свидетельствует лишь о том, что классическое дифференцирование теоретически ошибочно.
Как это ни странно для классического дифференцирования, но, при нулевой абсолютной погрешности, т.е. фактически при полном совпадении измерительного эталона с графиком функции, относительная погрешность действительно тем меньше, чем больше участок этого совпадения, т.к. больший участок охватывает и большее количество точек значений функции с абсолютным совпадением с измерительным эталоном, обладающим нулевой абсолютной погрешностью. Это и есть естественное разрешение этого кажущегося парадокса.
Из формулы (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1./ (f′ (x) dx)) следует, что минимальная относительная погрешность никогда не равна нулю. При полном совпадении графика функции на всём его протяжении с абсолютным измерительным эталоном, относительная погрешность равна обратному значению дифференциала функции, что является размерной характеристикой самого эталона и его типа (либо прямолинейный, либо криволинейный эталон).
Совершенно очевидно, что размерная характеристика эталона и его типа (в математике – относительная погрешность) не может быть нулевой, т.к. для разных функций, как показано выше, необходимы и разные по типоразмеру эталоны. Нулевой может быть только абсолютная погрешность самого эталона в каждом его типоразмере.
Таким образом, физический смысл относительной погрешности функции в таком калибровочном дифференцировании показывает степень её приближения к эталону при стремлении абсолютной погрешности совпадения с эталоном к нулю.
Физический смысл относительной погрешности подтверждает нашу версию умножения на нуль, в которой в результате операции умножения на нуль получается значимый операнд (см. гл. 6.1). Как видите, в калибровочном дифференцировании это есть не что иное, как размерная характеристика эталона. В классической версии умножение на нуль даёт нуль, что означает полное отсутствие самих эталонов, без которых определение погрешности невозможно в принципе. Это ещё одно свидетельство ошибочности классического дифференцирования.
Нам же осталось только выяснить, что же является эталонами калибровочного дифференцирования разных переменных функций, т.е. найти для каждой функции бесконечно одну точку не зависимо от размера этой образцовой точки. Это не составит особого труда, т.к. природа сама позаботилась о своих эталонах в виде равномерных функций. Причём размеров у эталонов может быть много, а вот типов всего два. Это равноускоренное прямолинейное и вращательное движения.
Поскольку дифференцирование по своему физическому смыслу представляет собой обычное усреднение параметров переменной функции в любом диапазоне её значений, то при дифференцировании переменных функций фактически определяются их постоянные средние геометрические и динамические параметры. Но это и есть не что иное, как постоянные параметры равномерных функций.
Таким образом, при дифференцировании фактически осуществляется естественное сравнение переменных функций с их природными эталонами в виде равномерных функций, которые и являются природными измерительными эталонами калибровочного дифференцирования.
Естественно, что длина прямой линии или дуги окружности, на которых определяется средние параметры переменных функций, ограничена требуемой заданной точностью их определения, что и определяет типоразмер необходимого эталона. При этом не имеющие геометрических размеров геометрические точки классического дифференцирования в калибровочном дифференцировании превращаются в «прямолинейные и криволинейные точки», конечных эталонных размеров.
Это означает, что в теорию пределов следует внести существенные теоретические изменения. Нумерация (n) в функции (f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)), стоящей под знаком предела, должна стремится не к абстрактной бесконечности, а к номеру, соответствующему достижению заданного эталона калибровочного дифференцирования (n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), т.е. бесконечно одной эталонной точки. Тогда приращение аргумента (∆х) в производной функции будет стремиться не к нулю, а к приращению аргумента функции, соответствующей, вписанному в неё заданному эталону, т.е. к (∆х -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Это снимает все противоречия классического дифференциального исчисления, связанные с понятием «бесконечность».
Причём, если классическая точка традиционно условно представляется круглой, то для калибровочного дифференцирования само тело точки не имеет никакого значения. Для прямолинейного движения имеет смысл только поперечный размер тела круглой точки, если уж она круглая. Это и есть бестелесная «прямолинейная точка». Для криволинейного движения имеет смысл длина и кривизна дуги окружности тела такой круглой точки. Это параметры бестелесной «криволинейной точки».
Поскольку для калибровочного дифференцирования важны только бестелесные размеры графика изменения функции, то точками их можно назвать только условно, т.е. в кавычках. Хотя трудно отрицать и то, что по своей бестелесности они всё-таки имеют некоторое родство с бестелесными геометрическими точками. Но именно конечные размеры калибров (эталонов) и отличают их от геометрических точек.
Таким образом, измерительным эталоном (калибром) неравномерного прямолинейного движения является конечная «прямолинейная точка» равноускоренного прямолинейного движения, размер длины которой удовлетворяет требованиям необходимой точности. Соответственно измерительным эталоном (калибром) произвольного криволинейного движения является вписанная в него с необходимой точностью по геометрическим размерам «криволинейная точка» равномерного (условно равноускоренного) вращательного движения (см. гл. 7.3).
В результате определения параметров функции методом калибровочного дифференцирования всегда присутствует заданная погрешность (± ∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которая зависит только от типоразмера выбранного эталона. Эта погрешность неустранима, однако её всегда можно минимизировать подбором необходимого типоразмера эталона. При этом любые отступления от методики калибровочного дифференцирования приводят к дополнительной неустранимой методологической погрешности дифференцирования (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
∆Y = ∆f (x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = f′ (x) dx + (± ∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + (± ∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
При дифференцировании неравномерного прямолинейного движения дополнительной методологической погрешности в классическом дифференцировании нет, т.к. хотя в современной математике и нет «прямолинейных точек», дифференцирование прямолинейного движения в классической физике фактически осуществляется именно в «прямолинейных точках». А вот дифференцирование произвольного криволинейного движения, которое в классической физике так же осуществляется в «прямолинейной точке» вместо «криволинейной точки», приводит к дополнительной методологической погрешности (±∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Дополнительная методологическая погрешность может либо минимизироваться в малом интервале времени, как, например, в классическом выводе центростремительного ускорения, либо сохранять своё значение в любом интервале времени, как, например, в поворотном движении. Для того чтобы показать ошибочность классического дифференцирования в физике, достаточно рассмотреть только эти два вида движения, т.к. они лежат в основе всех видов криволинейного движения. По крайней мере именно так это представлено в самой классической теоретической механике.
Начнём с определения центростремительного ускорения равномерного вращательного движения.
Фактически центростремительное ускорение якобы не равноускоренного движения, каковым в классической физике считается равномерное вращательное движение, как это ни странно, определяется с абсолютной точностью, как и ускорение равномерной функции. Количественная разгадка этой странности заключается в том, что в конечном итоге классическая физика фактически игнорирует собственную же неправильную методику. А физическая странность классической теории состоит в том, что официально это отступление не признаётся.
Рис. 3.2.2
Закон изменения вектора линейной скорости любого движения геометрически отражает его годограф. Годограф линейной скорости равномерного вращательного движения представляет собой дугу окружности с радиусом равным вектору линейной скорости. Однако классический вывод формулы центростремительного ускорения (см. Рис. 17, О. Ф. Кабардин «ФИЗИКА» МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1991 или Рис. 3.2.2, гл. 3.2), основанный на анализе соотношения сторон (АВ) и (СД) подобных треугольников (АОВ) и (СВД), принципиально сводится к определению центростремительного ускорения через прямолинейный разностный вектор (ΔV=СД).
В малом интервале времени стороны (АВ) и (СД) в этих треугольниках мало отличаются от соответствующих им одноимённых дуг окружности, которые опираются на стороны (АВ) и (СД) как на хорды. Поэтому в классическом выводе формулы центростремительного ускорения стороны треугольников (АВ) и (СД) в пропорции (R/ (V*∆t) ≈ V/∆V) фактически подменяются одноимёнными дугами, на которые они опираются и которые являются реальными годографами соответствующих векторов. При этом знак примерного равенства автоматически превращается в знак равенства.
Но это и есть подмена понятий «прямолинейной точки» понятием «криволинейной точки». И хотя ни того, ни другого в классической физике не существует, минимизируемый прямолинейный разностный вектор это фактически и есть «прямолинейная точка», которую в конце концов подменяют «криволинейной точкой» в виде дуги годографа линейной скорости.
При этом в классическом выводе прямолинейный разностный вектор физически так официально и не превращается в «криволинейную точку». По крайней мере в выводе это никак не оговаривается. Следовательно, дуга годографа фактически является не элементом доказательства классического вывода, а элементом его опровержения.
Без физического признания «криволинейной точки», являющейся элементом совсем другой калибровочной методики дифференцирования криволинейного движения, знак примерного равенства в классическом выводе физически так и не устраняется, а его замена на знак равенства является не законной.
Классическая физика так не объяснила научному сообществу, каким образом ускорение не равноускоренного движения может быть определено с абсолютной точностью приблизительным методом дифференцирования. А так же, зачем нужно было дифференцировать равномерную функцию равномерного вращательного движения, которая сама является абсолютным калибром произвольного криволинейного движения.
Но это не единственный маразм дифференцирования криволинейного движения в классической физике.
В поворотном движении методологическая погрешность настолько велика, что её просто не возможно не заметить. Причём эта погрешность связана не только с отступлением от физического смысла дифференцирования, но и с ошибками многих классических теорем, касающихся в том числе самого годографа, явления Кориолиса (поворотного движения), классической теоремы о сложении ускорений Кориолиса, а так же теоремы о проекции ускорения точки на траектории на нормаль и тангенциальное направление. Однако это достаточно обширная тема, которая будет подробно рассмотрена в следующей главе (7.3). Здесь же мы продолжим только текущую тему.
В соответствии с классической кинематической схемой поворотного движения прирост радиуса переносного вращения осуществляется в отсутствие переносного вращения, а поворот радиуса переносного вращения в отсутствие изменения длины радиуса (см. гл. 4.). Поэтому классическая физика ошибочно рассматривает эти два приращения поворотного движения, как два разных и полноправных приращения поворотного движения, т.е. как две составляющие общего приращения поворотного движения. При этом общее приращение поворотного движения, определяется в виде их суммы, т.е. фактически в виде дуги окружности с максимальным радиусом переносного вращения (см. главу 4.1, Рис. 4.1).
Однако реально приращение поворотного движения осуществляется на каждом текущем радиусе при каждом текущем угловом положении траектории относительного движения одновременно. Поэтому реальное приращение поворотного движения определяется длиной дуги окружности со средним радиусом приращения переносного движения. При этом поворот вектора относительной линейной скорости, т.е. её, годограф одновременно определяет, как её приращение по направлению, так и приращение линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине (см. глава 4.1, Рис. 4.16).
Совершенно очевидно, что длина дуги окружности приращения со средним радиусом вдвое меньше длины дуги окружности приращения с максимальным радиусом в любом интервале времени. Поэтому даже без учета методологической погрешности, связанной с отступлением классического дифференцирования от нормальной «криволинейной точки», погрешность поворотного ускорения Кориолиса составляет в классической физике ровно 100%.
При этом классическая сила Кориолиса, определённая не каким-либо независимым способом, а только по классическому ускорению Кориолиса и массе, совпадает по абсолютной величине с реальным общим силовым напряжением в точке возникновения силы Кориолиса, т.к. в реальной действительности, поддерживающей угловую скорость силе противодействует истинная сила Кориолиса, равная половине поддерживающей силы.
Однако реальная кинематика и динамика криволинейного поворотного движения, как собственно и любого движения, характеризуется только не уравновешенной силой. Поэтому кинематика и динамика поворотного движения характеризуется только половиной классического ускорения Кориолиса.
Поворотное движение присутствует практически в любом произвольном криволинейном движении. Поэтому методологические ошибки определения приращения поворотного движения свидетельствуют не только о неправильной классической модели явления Кориолиса, но и о методологически неправильном дифференцировании сложного криволинейного движения во всей современной теоретической механике в принципе! Причём эти ошибки существуют в классической физике уже более 200 лет! Мы не говорим уже об отсутствии минимизации погрешности в классическом дифференцировании в принципе.
7. КРИТЕРИЙ ИСТИННОСТИ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЯВЛЕНИЯ КОРИОЛИСА
Как показано выше ни один из авторов классической физики не дал чёткого и непротиворечивого физического обоснования классической формулы ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении, т.к. никто из них не предложил физического обоснования реальности каждого из составляющих классического ускорения Кориолиса. Как впрочем, нет удовлетворительного физического обоснования в классической физике и формулы для ускорения Кориолиса при относительном движении, перпендикулярном радиусу.
Формула ускорения Кориолиса при относительном движении, перпендикулярном радиусу в классической физике определена только абстрактно математически, как формула разложения суммы квадратов двух чисел. Физическое обоснование этой формулы в классической физике противоречит классической же модели вращательного движения, в соответствии с которой равномерное вращательное движение является однородным моно движением и определяется только центростремительным моно ускорением.
В составе центростремительного ускорения не может быть никакого другого ускорения, т.к. составляющие линейной скорости абсолютного равномерного вращательного движения не могут самостоятельно вращаться в составе абсолютной линейной скорости с разными угловыми скоростями. После установления равномерного вращательного движения происходит преобразование по направлению единого вектора линейной скорости с единой угловой скоростью. Ускорение Кориолиса при радиальном относительном движении, которое собственно и лежит в основе вывода всех вариантов ускорения Кориолиса также не имеет непротиворечивого физического обоснования.
В классической физике существует три варианта вывода ускорения Кориолиса. Это геометрический вывод, который основан на реальном приращении пути, пройденного за счет ускорения Кориолиса (Жуковский, Кухлинг) и геометрический вывод, основанный на приращении скорости переносного вращения и скорости относительного движения (Тарг, Матвеев). Третий вариант, основанный на прямом дифференцировании основного уравнения динамики вращательного движения для закручивающей силы в виде силы Колриолиса, представлен Фейнманом.
Причём если первый вывод предполагает реальное линейное геометрическое ускорение Кориолиса, то во втором выводе одна из составляющих полного ускорения Кориолиса, равная половине его абсолютной величины определяется как центростремительное ускорение по изменению направления относительной скорости. Однако поскольку в классической физике центростремительное ускорение не даёт линейного приращения движения, то во втором выводе реальное линейное геометрическое приращение классического поворотного движения с неизменной угловой скоростью должно быть вдвое меньшее, чем в первом выводе. Величина же классического ускорения Кориолиса обеспечивает вдвое большее приращение пути, пройденного с линейным ускорением Кориолиса. Это противоречие в классической физике не только не разрешено, но и вообще никак не комментируется. Его как будто бы даже не существует!
Никто в классической физике не подразделяет общее силовое напряжение Кориолиса на статическую и динамическую силу Кориолиса. Причём варианты с отнесением силы Кориолиса к силам инерции так же не разрешают это противоречие. Хотя силы инерции в классической физике считаются фиктивными силами, но рассчитываются они по реальному геометрическому ускорению, вызываемому ответными им обычными неуравновешенными силами. Следовательно, в соответствии с первым методом ускорение Кориолиса опять же должно быть эквивалентно реальному линейному геометрическому ускорению.
Во втором же методе с учётом классической модели вращательного движения линейное геометрическое ускорение в направлении действия силы Кориолиса должно быть равно только половине классического ускорения Кориолиса. Однако в соответствии со вторым законом Ньютона это возможно только в том случае, если вторая половина классической силы Кориолиса, не дающая геометрического ускорения, уравновешивается внешней силой противоположного направления.
В классической модели поворотного движения такая уравновешивающая сила отсутствует, т.к. во вращательном движении, которое с классической точки зрения осуществляется в поворотном движении при изменении направления относительной скорости, центробежная сила является фиктивной силой инерции и соответственно не может уравновешивать обычную центростремительную силу.
Более того, если предположить наличие такого равновесия, то половину фиктивной силы инерции Кориолиса должна уравновешивать фиктивная же центробежная сила! Это не поддаётся никакому объяснению даже с точки зрения классической физики. Разрешить это наше разногласие по явлению Кориолиса с классической физикой возможно только на основе абсолютно достоверного определения реального геометрического приращения классического поворотного движения и практически, и теоретически.
Если реальное геометрическое ускорение классического поворотного движения окажется вдвое меньше классического ускорения Кориолиса, то классической физике придётся пересмотреть не только теорию поворотного движения, но и классическую динамику, и кинематику вращательного движения. Ведь в классической динамике вращательного движения с изменяющимся под действием радиальной силы радиусом тангенциальная сила, которая могла бы уравновесить половину силы Кориолиса, отсутствует.
Теоретический метод достоверного определения ускорения Кориолиса должен быть независимым. То есть он не должен быть связан ни с классической методикой дифференцирования повротного движения, которая как показано выше, физически некорректна, ни с нашими представлениями о явлении Кориолиса. И такой метод давно существует даже в рамках классической физики!
По определению и по физическому смыслу приращением скорости движения, как по абсолютной величине, так и по направлению является годограф скорости движения. Приращение скорости эквивалентно только длине годографа независимо от его кривизны. Поэтому дифференцирование годографа абсолютной скорости эквивалентно прямому дифференцированию приращения прямолинейного движения, т.к. там и там методологическая погрешность определения дифференциала сложной криволинейной функции (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) отсутствует.
Погрешность определения абсолютного ускорения через годограф скорости независимо от того изменяется ли эта скорость только по абсолютной величине, только по направлению или по двум этим параметрам одновременно связана только с погрешностью определения длины криволинейного годографа (∆L). Однако эта погрешность не связана с погрешностью дифференцирования криволинейной функции (∆δ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и в минимальном интервале времени всегда может быть сведена к минимуму.
Кроме того, исходя из нашей версии вращательного движения, абсолютное ускорение любого произвольного криволинейного движения может быть определено, как центростремительное ускорение вписанной в криволинейную траекторию окружности. Следовательно, ускорение Кориолиса классического поворотного движения может быть определено через центростремительное ускорение вписанной окружности по теореме Пифагора (о такой возможности мы уже упоминали в главе 3.2.).
Определим ускорение рассматриваемого сложного движения тремя предложенными методами: через классическое дифференцирование криволинейного движения, через годограф абсолютной скорости криволинейного движения и по теореме Пифагора через центростремительное ускорение эквивалентное абсолютному ускорению сложного движения.
Последний метод в случае совпадения его результатов с остальными методами и с практическими результатами определения приращения поворотного движения подтвердит и нашу версию абсолютного ускорения произвольного криволинейного движения, как центростремительного ускорения движения по вписанной окружности.
Причём сразу оговоримся, речь в этой главе идёт не об истинной силе Кориолиса в нашей версии, а об ускорении Кориолиса классического поворотного движения, но в нашей версии. Под классическим поворотным движением мы предлагаем условно понимать поворотное движение, в котором угловая скорость переносного вращения во время радиального движения поддерживается на неизменном уровне.
Сила Кориолиса в нашей версии – это истинная сила Кориолиса, которая сообщает приращение сложному движению в отсутствии прямой тангенциальной поддерживающей силы. Истинное ускорение Кориолиса направлено противоположно ускорению, вызванному поддерживающей силой классического поворотного движения с неизменяемой угловой скоростью.
Однако с учётом истинного ускорения Кориолиса изменяется и физический смысл классического ускорения Кориолиса в классическом поворотном движении. Поэтому, если подтверждается новый смысл классического ускорения Коиолиса, то подтверждается и истинная сила Кориолиса, определяющая смысл явления Кориолиса в нашей версии.
7.1 Расчёт ускорения Кориолиса классическим методом
Рассмотрим простейший случай сложного движения (Рис. 7.1), в котором относительное движение равномерное и прямолинейное, а переносное движение осуществляется по окружности радиуса (r). Пусть движение происходит в одной плоскости, а вектор относительной скорости направлен вдоль радиуса поворотного вращения. Это еще более упрощенный случай, чем случай, рассмотренный Жуковским (см. выше). Такое движение соответствует радиальному движению тела на вращающемся плоском диске, которое для простоты в основном и рассматривается в настоящей работе.
Рис.7.1
Найдем приращение абсолютного движения в геометрической интерпретации Н. Е. Жуковского и произведем его аналитический расчет. Все обозначения насколько это возможно для упрощённого варианта соответствуют Фиг. 46 в приведенной работе Жуковского. Определим координаты сложного движения в точке (F) в абсолютной системе координат через координаты подвижной системы координат, воспользовавшись таблицей девяти косинусов. Поскольку для простоты рассматриваемое движение осуществляется в одной плоскости, то нам понадобятся только четыре косинуса (см. рисунок 7.2).
Рис. 7.1.2
X = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а * х + b * y =
= r * sin (ω * t) + (а * х = 0) + V * t * sin (ω * t)
Можно выразить координату (Х) непосредственно в абсолютной системе координат как проекции на (Х) радиуса (R = r + V * t). При этом получаем абсолютно идентичное выражение:
X = (r + V * t) * sin (ω * t) =
= r * sin (ω * t) + V * t * sin (ω * t);
Определим (Y):
Y = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* x + b -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* y =
= r * cos (ω * t) + (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* х = 0) + V * t * cos (ω * t)
Можно выразить координату (Y) непосредственно в абсолютной системе координат как проекции на (Y) радиуса (R = r + V * t). При этом получаем абсолютно идентичное выражение:
Y = (r + V * t) * cos (ω*t) =
= r * cos (ω * t) + V * t * cos (ω * t);
Найдем абсолютную скорость и ускорение в точке (F). Для этого найдем первую и вторую производные приращения координат сложного движения в точке (F).
dХ / dt = r * ω * cos (ω * t) + V * sin (ω*t) +
+ V * t * ω * cos (ω * t);
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Х / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) + V * ω * cos (ω * t) +
+ V * ω * cos (ω * t) – V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) =
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) +2 * V * ω * cos (ω * t) —
– V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t);
dY / dt = – r * ω * sin (ω * t) + V * cos (ω * t) —
– V * t * ω * sin (ω * t);
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) – V * ω * sin (ω * t) —
– V * ω * sin (ω * t) – V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) =
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) – 2 * V * ω * sin (ω * t) —
– V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t);
Возведем в квадрат производные (dX/dt) и (dY/dt) по правилу квадрата суммы трех слагаемых:
(dX / dt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+2*r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t) +2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) +2 * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
(dY / dt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) – 2 * r * ω * V * cos (ω * t) *
* sin (ω * t) – 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+2 * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Сложив два последних выражения, найдем квадрат абсолютной скорости V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
абс:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
абс = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+2 * r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t) +
(– 2* r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t)) +
+2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) —
– 2 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+2 *r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t));
Учитывая, что:
1. слагаемые, отмеченные жирным курсивом (зеленый цвет), взаимно уничтожаются,
2. слагаемые, отмеченные жирным шрифтом (фиолетовый цвет) взаимно уничтожаются,
3. сумма (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t)) = 1 (красный шрифт)
Окончательно получаем:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t) (7.1)
Возведем в квадрат производные (d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
X/dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y/dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по правилу квадрата суммы трех слагаемых:
(d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Х / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) —
– 4 * V * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) —
– 4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
(d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+4 * r * V * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) – 4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*
* cos (ω * t) * sin (ω * t) +2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Сложив два последних выражения, найдем квадрат абсолютного ускорения R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
:
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) —
– 4 * r * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+4 * r * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) * sin (ω * t) —
– 4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) * sin (ω * t) +
+2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Учитывая, что:
1. слагаемые, отмеченные жирным курсивом (зеленый цвет), взаимно уничтожаются,
2. слагаемые, отмеченные жирным шрифтом (фиолетовый цвет) взаимно уничтожаются,
3. слагаемые, отмеченные подчеркнутым шрифтом (коричневый цвет) взаимно уничтожаются,
4. сумма (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t)) = 1 (красный цвет)
окончательно получаем:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * V* r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (7.2)
Теперь определим координаты сложного движения в точке (F) при движении к центру вращения:
X = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а * х + b * y = r * sin (ω * t) + (а * х = 0) —
– V * t * sin (ω * t)
Можно выразить координату (Х) непосредственно в абсолютной системе координат как проекции на (Х) радиуса (R = r + V * t). При этом получаем абсолютно идентичное выражение:
X = (r + V * t) * sin (ω * t) = r * sin (ω * t) – V * t * sin (ω * t);
Определим (Y):
Y = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* x + b -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* y = r * cos (ω * t) + (а * х = 0) —
– V * t * cos (ω * t)
Можно выразить координату (Y) непосредственно в абсолютной системе координат как проекции на (Y) радиуса (R = r + V * t). При этом получаем абсолютно идентичное выражение:
Y = (r + V * t) * cos (ω * t) = r * cos (ω * t) —
– V * t * cos (ω * t);
Найдем абсолютную скорость и ускорение в точке (F) при движении к центру. Для этого найдем первую и вторую производные приращения координат сложного движения в точке (F).
dХ / dt = r * ω * cos (ω * t) – V * sin (ω * t) —
– V * t * ω * cos (ω * t);
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Х / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) – V * ω * cos (ω * t) —
– V * ω * cos (ω * t) + V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) =
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) – 2 * V * ω * cos (ω * t) +
+ V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t);
dy / dt = – r * ω * sin (ω*t) – V * cos (ω * t) +
+ V * t * ω * sin (ω * t);
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y / dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) + V * ω * sin (ω * t) +
+ V * ω * sin (ω * t) + V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) =
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) +2 * V * ω * sin (ω * t) +
+ V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t);
Возведем в квадрат производные (dX/dt) и (dY/dt) по правилу квадрата суммы трех слагаемых:
(dX / dt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+4*r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t) —
– 4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) – 2*r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
(dY / dt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) —
– 4* r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t) +4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * (ω * t) – 2 * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Сложив два последних выражения, найдем квадрат абсолютной скорости V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
абс:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
абс = r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω *t) + cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+4 * r * ω * V * cos (ω * t) * sin (ω * t) +
– 4 * r * ω * V * cos (ω *t) * sin (ω * t) +
+4 *V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω * t) * cos (ω * t) —
– 4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t * ω * sin (ω*t) * cos (ω * t) +
– 2*r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t * (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t));
Учитывая, что:
1.слагаемые, отмеченные жирным курсивом (зеленый цвет), взаимно уничтожаются,
2. слагаемые, отмеченные жирным шрифтом (фиолетовый цвет) взаимно уничтожаются,
3. сумма (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t)) = 1 (красный цвет)
Окончательно получаем:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V * t)(7.3)
Возведем в квадрат производные (d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
X/dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y/dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по правилу квадрата суммы трех слагаемых:
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Х /dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) – V * ω * cos (ω * t) —
– V * ω * cos (ω * t) + V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) =
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) – 2 * V * ω * cos (ω * t) +
+ V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t);
(d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Х /dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +4 * V * r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω *t) *
* cos (ω * t) – 4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) —
– 2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y /dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) + V * ω * sin (ω * t) + V * ω *
* sin (ω * t) + V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) = – r * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω*t) +
+2 * V * ω * sin (ω*t) + V * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω*t);
(d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Y /dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) – 4 * r * V * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) *
* cos (ω * t) +4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) * sin (ω * t) —
– 2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Сложив два последних выражения, найдем квадрат безусловного ускорения R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
:
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) +
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t)) —
– 4 * r * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+4 * r * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) * sin (ω * t) —
– 4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin (ω * t) * cos (ω * t) +
+4 * t * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω * t) * sin (ω * t) —
– 2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t) —
– 2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω * t);
Учитывая, что:
1. слагаемые, отмеченные жирным курсивом (зеленый цвет), взаимно уничтожаются,
2. слагаемые, отмеченные жирным шрифтом (фиолетовый цвет) взаимно уничтожаются,
3. слагаемые, отмеченные подчеркнутым шрифтом (коричневый цвет) взаимно уничтожаются,
4. сумма (cos -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t) + sin -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(ω*t)) = 1 (красный цвет)
Окончательно получаем:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+4 * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– 2 * V * r * t * ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)(7.4)
Преобразование абсолютной величины скорости в связи с изменением ее направления и непосредственное изменение вектора скорости по абсолютной величине происходит на уровне преобразования абсолютной величины вектора скорости.
В случае равномерного вращательного движения преобразование величины скорости происходит только в связи с изменением её направления и характеризуется ускорением направления или в классическом варианте центростремительным ускорением.
В общем случае сложного движения кроме преобразования абсолютной величины скорости, связанной с изменением ее направления, может непосредственно происходить изменение вектора скорости по абсолютной величине в каждом текущем направлении движения.
Во всех перечисленных случаях приращение скорости может быть достоверно определено через годограф скорости.
7.2 Расчёт ускорения Кориолиса через годограф абсолютной скорости
Рассмотренный пример сложного движения представляет собой, движение тела вдоль радиуса вращающейся системы с учетом ускорения Кориолиса. Траекторией такого движения является спираль. Абсолютное ускорение при движении тела по спирали характеризуется преобразованием величины скорости, связанной с изменением ее направления и непосредственным изменением вектора скорости по абсолютной величине. Изменение абсолютной скорости движения тела во всем диапазоне ее изменения по любой произвольной траектории определяет годограф абсолютной скорости.
Рис. 7.2
На Рис. 7.2 изображен годограф скорости движения тела по спирали для рассматриваемого сложного движения.
Определим абсолютное ускорение движения тела по спирали в интервале времени (Δt). Длину годографа (АС) в интервале времени (Δt) можно определить из прямоугольного треугольника (АВС) или (АДС) по теореме Пифагора, как корень квадратный из суммы квадратов катета (ВС=АД) и катета (АВ) или (ДС) соответственно:
АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ВС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ АВ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √АД -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ДС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(АВ) и (ДС) определяются как длина окружности с радиусом (Vc (t)) и (Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) соответственно за время (Δt):
АВ = Vc (t) * ω * Δt
ДС = Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω * Δt
Определим (ВС = АД):
ВС = АД = (Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt,
где скорости спирали Vc (t) в каждый текущий момент времени определяются по теореме Пифагора, как корень квадратный из суммы квадратов абсолютной величины вектора переносной скорости (Ve (t)) и вектора радиальной скорости (Vr (t)):
Vc (t) = √Ve -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t) + Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t)
Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = √Ve -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Тогда АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
соответственно равны:
АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ВС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ АВ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= √ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(7.5)
АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √АД -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ДС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= √ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(7.6)
Для уменьшения погрешности, связанной с неточным соответствием углов (АВС) и (АДС) прямому углу, а также погрешности связанной с линеаризацией кривых (АС), (АВ) и (ДС) определим (АС) как среднее значение ((7.5) и ((7.6):
АС = (АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ АС -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 =
= (√ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ √ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2
Тогда абсолютное ускорение, определённое через годограф абсолютнолй скорости равно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Г = АС / Δ t =
= ((√ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+
+ √ ((Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – Vс (t)) * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω * Δt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) /2) / Δ t ((7.7)
При этом ускорение Кориолиса определяется, как корень квадратный из разности квадратов абсолютного ускорения по формуле ((7.7) и центростремительного ускорения переносного вращения. Поскольку радиус переносного вращения не является величиной постоянной, то центростремительное ускорение переносного вращения определим как среднее центростремительное ускорение в рассматриваемом интервале времени.
Тогда ускорение Кориолиса равно:
а (к) =√ ((7.7) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ((а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t)) /2) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
((7.8)
С другой стороны длину годографа (АС) можно определить как дугу окружности со средним радиусом равным:
Vc ( -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = (Vc (t) + Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) /2
Тогда (АС) равно:
АС = Vc ( -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω * Δt = ((Vc (t) + Vc (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / 2) * ω * Δt ((7.9)
С учётом (7.9) абсолютное ускорение через годограф равно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Г = АС / Δ t= (((Vс (t) + Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) /2) * ω * Δt) / Δt =
= ((Vс (t) + Vс (t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / 2) * ω ((7.10)
Тогда ускорение Кориолиса равно:
а (к) =√ (7.10) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ((а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) + а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(t)) / 2) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
((7.8*)
Рис. 7.2.2
Рис. 7.2.3
На (Рис. 7.2.2 и 7.2.3) показаны графики ускорения Кориолиса вблизи центра переносного вращения (7.2.2) и во всем исследуемом диапазоне (7.2.3) соответственно (расчёт см. в файле Microsoft Excel FVRaschet – http://alaa.ucoz.ru/FVRaschet.xlsx). Как видно из приведенных графиков, построенных по формулам (7.8), (7.8*), достоверно определённое через годограф абсолютной скорости значение геометрического ускорения Кориолиса с максимальной относительной погрешностью 0,031% соответствует нашей версии поворотного движения. То есть контрольный независимый метод даёт результат вдвое меньше классического ускорения Кориолиса.
Формула (7.12) принципиально аналогична формулам (7.8 и 7.8*), только абсолютное ускорение в нём определяется не на участке (Δ t), а по формуле центростремительного ускорения через текущую скорость спирали в точке (А), см. Рис. (7.2.1). При этом переносное центростремительное ускорение также определяется в точке (А). Правомерность этого метода определения ускорения Кориолиса и, прежде всего, правомерность определения абсолютного ускорения криволинейного движения как центростремительного ускорения движения по вписанной окружности подробно обоснована в следующем подразделе настоящей главы.
7.3 Анализ классической модели произвольного криволинейного движения. Расчёт абсолютного ускорения криволинейного движения через центростремительное ускорение вписанного вращательного движения
Понятие движение не совместимо с понятием одной точки. Движение это непрерывная смена точек пространства в процессе движения материи. В точке может быть только остановленное движение. Поэтому мгновенных, т.е. фактически остановленных динамических и кинематических параметров движения в точке просто не существует. Это всего лишь академический (учебный) приём для условной фиксации непрерывно изменяющихся параметров движения в точке. Однако для сбора обобщённой статистики этих изменений и определения по ним средней фиксированной величины параметров изменяющегося движения в точке необходимо вполне определённое время и соответственно вполне определённая траектория («точка»).
Сам термин бесконечность означает недостижимость всего того, к чему он применяется. Поэтому под геометрической точкой, в стремящемся к нулю интервале времени, и фактически, и теоретически подразумевается участок траектории движения конечной малости. Причём разные затраты одной и той же силы на прямолинейное и на криволинейное движение в пределах одинаковой по абсолютной величине длины траектории свидетельствуют о том, что ускорение прямолинейного движения может быть определено только в академической «прямолинейной точке» конечной малости, а криволинейного движения соответственно только в академической «криволинейной точке».
Кроме того, поскольку криволинейных векторов скорости (по-старому силы) и криволинейных взаимодействий в природе не существует, то статическое напряжение любого точечного взаимодействия изначально, пока рядом нет других взаимодействий, преобразуется исключительно только в прямолинейное движение во всех радиальных направлениях от центра взаимодействия. Поэтому ускорение прямолинейного движения в любом из выбранных радиальных направлений является базовой характеристикой всех видов механического движения. Причём динамику прямолинейного движения исчерпывающим образом отражает ускорение даже в одной геометрической точке.
Как известно, прямую линию однозначно определяют только две точки. Однако с учётом природной прямолинейности распространения единичного точечного взаимодействия, прямую линию может определять и одна точка совместно с условно академическим прямолинейным вектором скорости (по-старому силы) точечного взаимодействия. Но поскольку мгновенное ускорение в любом случае может быть определено только как среднее ускорение на участке конечной малости, то измерительным эталоном абсолютного ускорения прямолинейного движения фактически является ускорение равноускоренного прямолинейного движения в усреднённой «прямолинейной точке».
Кривую линию определяют, как минимум три точки. Однако криволинейных векторов не существует не только в природе, но и в классической физике, пусть даже академически. Поэтому ускорение криволинейного движения может быть определено только в академической «криволинейной» точке, как среднее ускорение этой точки. При этом «криволинейная» точка с усреднёнными геометрическими и динамическими параметрами это есть не что иное, как дуга окружности равномерного вращательного движения, усреднённым ускорением которого является центростремительное ускорение.
Очевидно, что с любым участком произвольного криволинейного движения всегда можно сопоставить дугу окружности равномерного вращательного движения, геометрические, динамические и кинематические параметры которого будут мало, чем отличаться от усреднённых параметров соответствующего участка. При этом центростремительное ускорение этого вписанного равномерного вращательного движения будет достоверно отражать ускорение реального движения на этом участке (см. Рис. 7.3.1). Вопрос только в точности этого сопоставления, который легко решается с уменьшением величины сопоставляемых участков.
Рис. 7.3.1
Таким образом, совершенно аналогично прямолинейному движению, эталоном которого является ускорение равноускоренного прямолинейного движения, естественным эталоном (или индивидуальным измерительным калибром) «мгновенного» ускорения произвольного криволинейного движения является центростремительное ускорение равномерного вращательного движения по вписанной окружности.
Классическая физика решает проблему отсутствия криволинейных сил и ускорений в природе или правильнее сказать безуспешно пытается уйти от истинного решения этой проблемы двумя основными путями. Абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения определяется в классической физике либо по теореме о проекции ускорения, как сумма нормального и тангенциального ускорения, либо по теореме Кориолиса о сложении ускорений.
Однако, как это ни странно, эти два метода, фактически призванные в классической физике решать одну и ту же задачу, физически противоречат друг другу. Это свидетельствует о том, что проблема определения динамики произвольного криволинейного движения до сих пор не решена в классической физике. Рассмотрим подробнее эти противоречия. Теорема о полном ускорении точки на траектории (далее: теорема о проекции ускорения) сформулирована следующим образом:
«Проекция полного ускорения на тангенциальное направление равна производной от величины скорости по времени, а проекция полного ускорения на главную нормаль к траектории равна квадрату скорости, делённому на радиус кривизны траектории данной точки» (см. Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика», издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, МОСКВА-ЛЕНИНГРАД, 1952 г., параграф 10, стр. 44 или см. гл. 3.2 настоящей работы)
Доказательство этой теоремы, грубо говоря, но иначе и не скажешь «притянуто за уши». Очевидно, сначала на основании векторной геометрии была придумана внешне вполне логичная и очевидная классическая теория произвольного криволинейного движения, абсолютное ускорение которого якобы равно сумме нормального и тангенциального ускорений. А затем эту теорию попытались облечь в якобы строгие рамки математического доказательства.
Однако за математическое доказательство этой теоремы в классической физике была фактически принята грубейшая тавтология, т.к. всё, что утверждается в формулировке теоремы доказывается на основании того же, что и утверждается. Вначале методом тавтологии доказывается теорема о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа полному ускорению точки на траектории (далее: теорема о геометрическом равенстве), а затем на этом основании доказывается уже сама теорема о проекции ускорения. При этом полное геометрическое равенство в теореме о геометрическом равенстве остаётся не доказанным. Фактически оно вытекает из классического определения годографа, которое само не обосновано физически.
Жуковский даёт следующее определение годографа: «Годограф скорости есть кривая, проходящая через концы векторов, проведённых из начала, равных и параллельных скоростям движущейся точки». Естественно, что при параллельном переносе векторов скорости в любую точку системы координат, а не только в её начало, приращение координат всех его векторов будет одинаковым. Изменяется только начало отсчёта этого приращения, что не влияет ни на абсолютную величину, ни на направление самого этого приращения и соответственно на абсолютную величину и направление ускорения, определённого по этому приращению.
Однако о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа и абсолютного ускорения точки, как базового аргумента доказательства теоремы о проекции ускорения, можно говорить только в одном единственном случае – при наличии доказательства, что такое расположение годографа является единственно возможным, а не просто вытекает из фактически постулированного классического определения годографа. Такого доказательства в рассматриваемых теоремах нет, и не может быть в принципе, т.к. физическая сущность годографа не зависит от его ориентации в пространстве по направлению и от координат его расположения в пространстве.
Годограф не перестанет быть годографом и в произвольной точке пространства с произвольным разворотом его векторов. Главное, чтобы для всех векторов был соблюдён одинаковый произвольный угол их переноса в произвольную точку пространства. Однако в этом случае сохраняется только абсолютная величина приращения скорости. При этом направление скорости соответственной точки годографа вовсе не обязательно должно соответствовать полному ускорению точки геометрически. Это может быть только в частном случае, указанном в классическом определении годографа, т.е. при построении годографа методом параллельного переноса векторов скорости в какую-либо точку системы отсчёта. Однако частный случай естественно не является доказательством, что это единственно возможный вариант расположения годографа в пространстве.
О несоответствии действительности классической версии полного ускорения точки на криволинейной траектории свидетельствуют так же и противоречия между теоремой о проекции ускорения и теоремой о сложении ускорений Кориолиса. В первой из них центростремительное и тангенциальное ускорение направлены вдоль главной нормали и вдоль главной касательной к траектории соответственно. При этом в теореме Кориолиса они направлены вдоль нормали и вдоль касательной к переносному движению. Естественно, что в этом случае полное ускорение точки на траектории в каждой из этих теорем будет разным, как по направлению, так и возможно по абсолютной величине, что будет показано ниже.
Выход из всех этих принципиально неразрешимых в классической физике противоречий, обозначенных выше, есть только в нашей теории полного ускорения точки на траектории произвольного криволинейного движения, которая неотделима от нашей версии модели равномерного вращательного движения, нашей версии явления Кориолиса и истинного физического смысла годографа.
Как показано выше, ускорением криволинейного движения является центростремительное ускорение равномерного вращательного движения «криволинейной» точки с усреднёнными геометрическими и динамическими параметрами, вписанной в траекторию. При этом центростремительное ускорение, равно как и само равномерное вращательное движение, может проявляться только в одном случае, когда ни какое тангенциальное ускорение и ни какие-либо другие ускорения не будут ему, центростремительному ускорению и равномерному вращательному движению в этом мешать. А не мешают центростремительному ускорению равномерного вращательного движения только те ускорения, которые оно в его родной «криволинейной точке» и обобщает, т.е. его собственные составляющие.
Отсюда следует, что в «криволинейной» точке не может одновременно проявляться нормальное центростремительное ускорение и какое-либо постороннее внешнее тангенциальное ускорение, не входящее в состав центростремительного ускорения, уже обобщающего все возможные ускорения в этой усреднённой «криволинейной» точке. Это означает, что теорема о проекции ускорения построена на абсолютно бездоказательной тавтологии, с помощью которой классическая физика, к тому же, пытается совместить откровенно несовместимые вещи: «криволинейную» и «прямолинейную» точку без их слияния в одну общую усреднённую «криволинейную» точку и в одно общее центростремительное ускорение равномерного вращательного движения в этой «криволинейной» точке.
В классической физике, конечно же, не существует никаких «криволинейных» и «прямолинейных» точек. Однако, как показано выше, в безразмерной геометрической точке просто не может быть определено не только обобщённое центростремительное ускорение, но и вообще какое-либо ускорение в принципе, т.к. одна точка не определяет никакого приращения движения. Конечно же, геометрическая точка сама по себе не отменяет движение, которое ней реально наблюдается, если оно есть. Однако если уж мы всё-таки определили какое-то ускорение в точке, то это может быть только среднее ускорение в усреднённой точке, конечной малости, т.к. в геометрической точке никакое ускорение определить невозможно ни практически, ни теоретически. При этом в усреднённой «криволинейной» точке не может быть никакого другого ускорения, кроме центростремительного.
Поскольку обобщённое центростремительное ускорение в классической физике академически является линейным ускорением, то, так же, как и все линейные вектора, оно подчиняется законам векторной геометрии, т.е. его можно складывать с любыми другими линейными векторами, но только с некоторой оговоркой. Необходимо помнить, что складываются не только ускорения, но и движения. Поэтому сумма центростремительного и тангенциального ускорений, начало сложения которых в одной какой-то пусть даже геометрической точке, проявляется уже не в этой точке и даже не в криволинейной и прямолинейной точке составляющих движений, а в общей новой «криволинейной» точке абсолютной траектории произвольного криволинейного движения. Именно это фактически и доказывает классическая же теорема Кориолиса.
Из этого следует, что центростремительное ускорение вдоль главной нормали в теореме о проекции ускорения это фактически есть не что иное, как полное абсолютное ускорение в текущей абсолютной «криволинейной» точке, в которой нет никаких посторонних, не входящих в неё тангенциальных и прочих ускорений. При возникновении же нового тангенциального воздействия и нового потенциального ускорения Кориолиса эта точка остаётся позади нового образующегося движения, превращаясь из точки старого абсолютного движения в «криволинейную» точку нового переносного движения. При этом в «криволинейной» точке нового образующегося суммарного абсолютного движения можно опять же определить только одно единственное обобщённое центростремительное ускорение без каких-либо посторонних составляющих. И так далее.
Причём, как показано в (гл. 4) классическое ускорение Кориолиса при поддержании постоянной угловой скорости переносного движения завышено вдвое по отношению к реальной действительности (см. гл. 4). Поэтому полное ускорение точки суммарного абсолютного движения в соответствии с теоремой Кориолиса направлено не вдоль главной нормали, а отклоняется от неё сторону движения точки, точно так же, как и в теореме о проекции ускорения. В этом отношении эти две классические теоремы хорошо согласуются между собой, но только внешне, а не принципиально.
Это совпадение не только взаимно не подтверждает каждую из этих теорем и их соответствие истине. Наоборот, оно свидетельствует об их обоюдной ошибочности. Хотя главная нормаль в новой абсолютной «криволинейной» точке по теореме Кориолиса о сложении ускорений и отклоняется от главной нормали в предыдущей точке, как и в теореме о проекции ускорений, однако она не может отклониться от самой себя При этом:
Во-первых, обобщённое центростремительное ускорение в новой точке не может иметь никаких тангенциальных проекций. Оно так и останется однонаправленным к новому центру нового усреднённого равномерного вращательного движения центростремительным ускорением. При этом изменение пространственной ориентации главной нормали нового вращения можно объяснить только ускорениями высших порядков, которые только и проявляются в любом криволинейном движении. В фиксированной же точке, хоть в криволинейной, хоть в геометрической может проявляться только фиксированное среднее ускорение в этой точке, которое определяет двльнейшее движение только в качестве одного из его начальных условий.
Во-вторых, при неизменной угловой скорости переносного вращения ускорение Кориолиса в классической физике завышено вдвое по сравнению с реальным геометрическим приращением тангенциального ускорения под действием силы, поддерживающей постоянную угловую скорость, т.к. половина поддерживающей силы затрачивается на компенсацию истинной силы Кориолиса (см. гл. 4). Поэтому величина отклонения главной нормали в каждой из этих теорем при одинаковой тангенциальной силе будет разная.
В реальной действительности и в нашей версии ускорения Кориолиса вектор тангенциального ускорения естественно будет вдвое меньше, чем в теореме о проекции ускорений при одинаковых тангенциальных силах и прочих условиях. Естественно, что при этом будет меньшим как угол отклонения новой главной нормали и соответственно полного ускорения точки, так и его абсолютная величина. Но как бы то ни было доказательство теоремы о проекции ускорения это не только тавтология, но и очередной «шедевр» классической физики, демонстрирующий, как из правильной математики делается не правильная физика! Ё!
Рассмотрим это «уникальное» в своей бессмысленности доказательство теоремы о проекции ускорения подробнее. Для этого для простоты приведём поясняющий рисунок (фиг. 25), взятый из источника, обозначенного выше, и дополненный нашими графическими построениями в соответствии с приведёнными ниже пояснениями.

Мы не будем очень уж подробно останавливаться на первой части теоремы, в которой определяется тангенциальная составляющая полного ускорения (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= пр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
u = dr / dt = dV / dt), т.к. из второй её части следует, что тангенциальная составляющая (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в этой теореме является просто лишней. Поэтому подойдём с «пристрастием» ко второй части доказательства теоремы о проекции ускорения, которая всё и решает.
Итак.
Во второй части теоремы Жуковский ссылается на известный из анализа факт, что отношение угла смежности (dφ) к бесконечно малой дуге (dS), на которую опирается этот угол, есть мера кривизны дуги в этой точке (dφ/dS = 1/r). Нормальное ускорение в доказательстве теоремы представлено, как проекция полного ускорения (скорости соответственной точки годографа) на нормаль к радиус-вектору годографа (r), он же в классической версии – скорость абсолютного движения (V). При этом из классического доказательства теоремы следует, что нормальное ускорение якобы равно (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r * ω = r * dφ / dt = V * dφ / dt).
Из доказательства теоремы так же следует, что если умножить и разделить правую часть на (dS), то для нормальной проекции полного ускорения (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= u) якобы получим формулу центростремительного ускорения (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V * (dφ/dS) * dS / dt = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* 1 / r = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r). Формально математически всё выглядит вроде бы правильно. Но это только в том случае, если начисто забыть о физике. Но с физической точки зрения это откровенная глупость!
Во-первых, понятие кривизны применимо только к конечной дуге окружности с постоянным радиусом, т.к. геометрическая точка, не имеющая геометрических размеров, соответственно не имеет и никакой кривизны. Следовательно, речь может идти только об усреднённой «криволинейной» точке годографа. Но это уже совсем другой годограф (на Фиг. 25 – красная дуга) с совсем другой ориентацией вектора скорости соответственной точки годографа или полного ускорения точки, который теперь параллелен главной нормали. Это следует из построения, в котором радиус (r), обозначенный красным вектором остаётся прежним, следовательно, «криволинейная» точка усредняется относительно него.
Совершенно, очевидно, что линейная скорость соответственной точки нового годографа уже не имеет полного геометрического равенства с классическим полным ускорением точки, о котором идёт речь в теоремах о полном геометрическом равенстве и о проекции ускорения. Это полностью разрушает классическое доказательство теоремы, даже в том случае, если бы исходный годограф имел бы такое доказанное равенство. Но мы то теперь знаем, что такого доказательства в классической физике нет. Этого вполне достаточно, чтобы усомниться в классическом доказательстве теоремы о проекции ускорения. Однако и это ещё не все казусы классической теории полного ускорения точки.
Во-вторых. Допустим, что в выражении (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r * ω = r * dφ / dt = V * dφ / dt) радиус (r) кривизны дуги годографа (dS) вполне правомерно заменяется в теореме о проекции ускорения скоростью (V), т.к. мгновенный радиус кривизны годографа в соответственной точке (m) действительно является скоростью точки (M) на траектории по определению годографа. Но тогда нужно быть последовательными и до конца придерживаться этого определения, т.е. в выражении (dφ/dS = 1 / r) радиус так же следует заменить скоростью (V), после чего получим: (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V * (dφ/dS) * dS / dt = V * (1 / V) * V = V), а это уже не центростремительное ускорение. Если же оставить радиус, как радиус, то получим (j -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= r * (dφ/dS) * dS / dt = r * (1 / r) * r = r). Это так же явно не центростремительное ускорение.
Таким образом, налицо явные манипуляции математическими символами для достижения нужного результата, что гарантированно разваливает физическую сущность такого доказательства.
Но не будем пока делать поспешных выводов и пойдём дальше.
В-третьих, как мы уже отмечали в п.1, понятие кривизны применимо только к конечной дуге окружности с постоянным радиусом, т.к. геометрическая точка, не имеющая геометрических размеров, соответственно не имеет и никакой кривизны ни выпуклой, ни вогнутой. А усреднённый до дуги окружности (на Фиг. 25 – красная дуга) участок неправильной кривой линии годографа это есть не что иное, как «криволинейная точка» годографа (на Фиг. 25 – обведено синей окружностью). Ускорением такой «криволинейной точки», как показано выше, является центростремительное ускорение. Следовательно, полное ускорение точки на траектории это и есть центростремительное ускорение без каких-либо посторонних тангенциальных составляющих (проекций).
Таким образом, во второй части доказательства Жуковский фактически сам, через понятие о кривизне показал, что полным ускорением точки является только нормальное центростремительное ускорение.
Причём, как оказалось дело вовсе не в полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа полному ускорению точки. Мы только для простоты показали определение полного ускорения точки на оригинальном рисунке, в котором это полное геометрическое равенство было достигнуто искусственными построениями. Но в том-то всё и дело, что мы не имеем ничего против этого рисунка с частным геометрическим равенством именно потому, что наш вывод основан совсем не на геометрическом равенстве чего-то, чему-то и почему-то, а на ином толковании тех же самых аргументов, которые приведены в классическом доказательстве.
Для нашего вывода искусственное условие полного геометрического равенства не критично, оно просто не имеет никакого значения и присутствует в нём только как частный случай. Причём по ходу нашего вывода этот частный случай неминуемо разваливается, что только подтверждает отсутствие какой-либо значимости геометрического равенства для определения полного ускорения точки на траектории.
Усреднение годографа до равномерного вращательного движения означает, что все его соответственные точки отражают точно такое же усреднённое равномерное вращательное движение точки и на реальной траектории, на то они и соответственные. При этом полным ускорением точки на траектории является центростремительное ускорение, направленное вдоль главной нормали, т.к. этой точкой на траектории, как раз и является именно «криволинейная» точка, вписанная в траекторию. А равенство их абсолютных величин гарантировано вытекает из физического смысла годографа с любой ориентацией в пространстве.
Вот теперь с учётом сказанного можно с полной уверенностью сказать, что теорема доказана корректно безо всякой тавтологии и притянутых за уши аргументов и толкований! Как видите, мы ничего не придумали. Всё построено на доводах и аргументах, приведённых в самом классическом доказательстве. Мы только дали этим аргументам правильное толкование. Правда, как это ни странно, это наше доказательство полностью опровергает формулировку того, что требовалось доказать в теореме. Однако будем считать это доказательством от противного. А правильная формулировка теоремы теперь будет выглядеть следующим образом:
Полным ускорением точки произвольного криволинейного движения является центростремительное ускорение, направленное вдоль главной нормали к траектории движения.
В физике есть ещё один способ определения полного ускорения точки, который так же подтверждает, как нашу модель равномерного вращательного движения, так и нашу версию полного ускорения точки на траектории. Это определение ускорения через девиацию, который подробно рассмотрен в главе 3.4.1.
***
Теперь перейдём к графической иллюстрации всего сказанного в настоящей главе (см. Рис. 7.3.2).
Исходные данные:
ω = 1;
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1 м;
Δφ = 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– дискретность поворота радиуса (для построения приемлемо плавной спирали);
ΔL = 0,22222 м/град – удлинение радиуса на каждые 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
поворота: (необходимо для построения спирали: через каждые 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
строится новый радиус, внешние концы которого и образуют спираль);
Расчётные данные:
L = ΔL * 360 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ Δφ = 8 м – общее удлинение радиуса за один оборот: (необходимо для определения радиальной скорости);
t = 2π/ω = 6,28 с (т.к. радиальное движение у нас длится один полный оборот)
R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ L = 9 м;
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= L /t = 1, 27388 м /с;
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R = 9 м /с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
;
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 1,27388 м / с;
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2,54777;
Для простоты все расчеты выполнены для угловой скорости в один радиан. Однако поскольку переносное ускорение и ускорение Кориолиса, которое можно академически представить в виде (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) одинаково зависят от квадрата угловой скорости, то полученные соотношения справедливы для любых угловых, переносных и радиальных скоростей.

Рис. 7.3.2
Численные значения и пространственная ориентация абсолютного ускорения в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и абсолютного ускорения классического по теореме Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не определялись. Вектора этих ускорений получены графически при геометрическом сложении рассчитанных значений переносного ускорения (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), ускорения Кориолиса в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), и классического ускорения Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Их численные значения это лишь следствие из полученных графических построений в соответствии с векторной геометрией на основе исходных и расчетных данных Тем убедительнее выглядят полученные результаты и сделанные из них выводы. Это исключает какую-либо подгонку под нужный ответ.
Получившиеся численные значения и ориентация абсолютного ускорения в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и абсолютного ускорения классического по теореме Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) опровергает классическую модель абсолютного ускорения криволинейного движения. Как видно из рисунка, абсолютное ускорение криволинейного движения по теореме Кориолиса с учётом ускорения Кориолиса в нашей версии соответствует нашей версии абсолютного ускорения, как центростремительного ускорения криволинейного движении, направленного вдоль главной нормали. На рисунке 7.3.2 наглядно показано, что абсолютное ускорение движения по спирали (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), состоящее из переносного ускорения и ускорения Кориолиса в нашей версии, перпендикулярно к касательной именно к абсолютной траектории (зелёная линия).
Классическая же версия абсолютного ускорения криволинейного движения противоречит классической же теореме Кориолиса. На рисунке 7.3.2 видно, что классическое абсолютное ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) состоит из нормального ускорения (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которое уже представляет собой абсолютное ускорение в нашей версии, и тангенциального ускорения в виде половины классического ускорения Кориолиса. При этом абсолютное ускорение в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), оно же нормальное ускорение в классической версии, уже содержит одну половину ускорения Кориолиса. Складывая нормальное ускорение ещё и со второй половиной классического ускорения Кориолиса, классическая физика фактически учитывает ускорение Кориолиса дважды. А сумма нормального ускорения с тангенциальным ускорением по теореме о проекции ускорения учитывает ещё и лишнюю ничем не обоснованную третью тангенциальную составляющую (на рисунке для простоты не показано)!
Таким образом, ускорением произвольного криволинейного движения в исследуемой точке является центростремительное ускорение эталонного вращения «криволинейной точки», вписанной в траекторию, с центром в исследуемой точке, а переход между центростремительными ускорениями эталонных вращений осуществляется за счёт поддерживающей силы в сумме с истинной силой Кориолиса-Кеплера, что сопровождается ускорениями высшего порядка.
Ускорение равномерного вращательного движения в пределах каждого цикла равно нулю. Однако в его применении в качестве эталона неуравновешенного произвольного криволинейного движения нет никаких парадоксов и противоречий, заключающихся в том, что изменение движения вдоль произвольной криволинейной траектории с нулевым ускорением физически невозможно. Центростремительное ускорение показывает только энергетику искривления траектории. При этом изменение параметров и пространственной ориентации каждого нового вращательного движения в новой криволинейной» точке осуществляется за счёт ускорений высших порядков.
В реальной действительности простых ускорений первого порядка по скорости нет ни в одном криволинейном движении. Но поскольку «мгновенное» ускорение в классической физике предлагается определять в фиксированной точке, то это может быть только фиксированная «криволинейная» точка. Другого ускорения в фиксированной точке произвольного криволинейного движения просто не может быть в принципе, т.к. в геометрической точке проявляется исключительно только мгновенные ускорения высших порядков, которые после усреднения и превращаются в центростремительное ускорение «криволинейной» точки.
Теперь несколько слов о направлении центростремительного ускорения. Хотя среднее обобщённое ускорение огромного количества разнонаправленных ускорений, каковым является академическое центростремительное ускорение, естественно не может отражать ускорение реального мгновенного физического ускорения, в главе (1.2.2; 3.2; 3.3) мы подробно обосновали причины, по которым центростремительное ускорение в классической физике направлено исключительно только на центр вращения. Главная из этих причин связана с субъективным позиционированием силы по отношению к ускоренному движению вообще.
Это позиционирование таково, что направление обычных сил исключительно субъективно – условно связывают с самим ускоренным движением в направлении разрядки скалярного силового напряжения, а по сути дела с направлением скорости ответного тела, которое и вызывает это взаимодействие и его скалярное напряжение. А с позиционированием наибольшего напряжения взаимодействия, которое всегда остаётся за кормой этой разрядки и за кормой самого ускоряемого тела, так же условно субъективно связывают направление фиктивных сил инерции (см. гл. 1.2.1; 3.2).
Во вращательном движении центр наибольшего напряжения (давления) находится всегда с внешней стороны вращающегося тела, т.к. линейная скорость, которая и подвергается изменению во время вращения, всегда наибольшая с внешней наиболее удалённой от центра стороны вращающегося тела. Поэтому силу и ускорение во вращательном движении классическая физика всегда академически направляет к центру вращения, а перегрузка, т.е. инерция вращательного движения уже совсем не академически, а вполне реально ощущается снаружи.
При этом в первом полуцикле для каждого отдельного элемента тела, ускоряемого за счёт механизма инерции поэлементной поддержки в сторону от центра вращения, перегрузка направлена на центр. Но для всего тела в целом она ощущается и реально расположена (действует) с внешней стороны, т.к. в середине цикла, т.е. в верхней его точке она наибольшая. Во втором полуцикле перегрузка для отдельных элементов и всего тела в целом совпадает, и по-прежнему расположена снаружи. При этом равновесие в поворотных точках цикла вы не почувствуете, т.к. оно на очень короткое время наступает только для каждого отдельно взятого элемента тела.
7.3.1. Три абсурда теоремы Кориолиса
Первый абсурд теоремы Кориолисасвязан с наличием в классическом ускорении Кориолиса двух равных по абсолютной величине и по направлению самостоятельных составляющих. Одна из них характеризует изменение относительного движения под влиянием переносного движения, а другая – изменение переносного движения под влиянием относительного движения. То есть это одно и то же ускорение взаимного влияния двух движений. Однако в классической физике это два разных ускорения, сумма которых и составляет классическое ускорение Кориолиса. В результате классическое ускорение Кориолиса вдвое больше его реального значения. Это приводит и к двойному завышению ускорения Кориолиса (см. гл. 4.1, 4.2) в составе абсолютного ускорения по теореме Кориолиса о сложении ускорений.
Второй абсурдтеоремы Кориолиса связан с наличием в абсолютном ускорении, определяемом по классической теореме Кориолиса о сложении ускорений, относительного ускорения. Как показано выше в настоящей главе (7.3), абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения, складывается из усреднённого переносного ускорения, т.е. из центростремительного ускорения переносной «криволинейной точки» и усреднённого, т.е. постоянного ускорения Кориолиса в усреднённой «прямолинейной точке». Но постоянное ускорение Кориолиса в переносном движении с усреднённой постоянной угловой скоростью может быть только при равномерном относительном движении. Следовательно, в теореме Кориолиса не может быть относительного ускорения, а переносное ускорение в теореме Кориолиса может быть только центростремительным:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Третий абсурдтеоремы Кориолиса связан с существованием двух видов ускорения Кориолиса в классической физике при радиальном относительном движении и при перпендикулярном радиусу относительном движении. Однако, как показано выше в настоящей главе (7.3), абсолютное ускорение может быть определено по теореме Кориолиса, только с учётом ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении. Следовательно, если радиальное движение отсутствует, то в составе абсолютного ускорения отсутствует и какое-либо ускорение Кориолиса вообще. Действительно, при перпендикулярном радиусу относительном движении абсолютное ускорение точки в соответствии с калибровочным дифференцированием (см. гл. 6.2) сразу же непосредственно усредняется до эталонного центростремительного ускорения «криволинейной точки». Естественно, что в эталоне не может быть каких-либо составляющих, на то он и эталон.
Таким образом, классическая теорема Кориолиса неверна.
7.3.2. Механическое движение, которое не подчиняется ни одной теореме классической теоретической механики
Теоретически возможно такое механическое движение, ускорение которого принципиально не может быть определено не только по теореме Кориолиса, но и по каким-либо другим теоремам классической механики. Это поворотное движение, в котором поддерживающая сила стабилизирует не угловую скорость переносного вращения, как в классическом поворотном движении, а его линейную скорость. Это движение одновременно противоречит сразу четырём основным моделям и методам классической теоретической механики: I – классическому дифференцированию, II – классической модели вращательного движения, III – классической модели произвольного криволинейного движения и IV – классической модели явления Кориолиса.
Рассмотрим эти противоречия подробнее.
I. Классическое дифференцирование предполагает минимизацию погрешности дифференцирования в «прямолинейной точке» во всех без исключения видах механического движения, в то время как физически калибровочным эталоном дифференцирования криволинейного движения является «криволинейная точка». Следовательно, классическое дифференцирование противоречит принципу минимизации погрешности, которое возможно только в калибровочном дифференцировании (см. гл. 6.2).
II и III. В соответствии с классической моделью произвольного криволинейного движения (см. теорему о проекции ускорения на касательную и нормаль к траектории, Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика» издание второе ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД 1952 г., стр. 44, 45, или гл. 3.2.) абсолютное ускорение равно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (dV / dt) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
В отсутствие тангенциальной составляющей абсолютного ускорения приращение тангенциальной скорости равно нулю (dV = 0). При этом в соответствии с приведённой выше формулой абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения превращается в центростремительное ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r), которое в классической физике характеризует исключительно только равномерное вращательное движение. В рассматриваемом поворотном движении так же нет тангенциальной составляющей, т.к. его линейная скорость имеет постоянную величину. Однако оно не является равномерным вращательным движением, т.к. в нём изменяется радиус и угловая скорость.
Следовательно:
– Существование поворотного движения с постоянной линейной скоростью, динамику которого характеризует только центростремительная составляющая абсолютного ускорения, опровергает положение классической модели вращательного движения, в соответствии с которым центростремительное ускорение это необходимое и достаточное условие только для равномерного вращательного движения.
– Одновременно это движение опровергает теорему о проекции ускорения на касательную и нормаль к траектории, из которой следует, что при отсутствии тангенциальной составляющей абсолютного ускорения точки на траектории, т.е. при отсутствии проекции абсолютного ускорения на касательную, осуществляется только равномерное вращательное движение с центростремительным ускорением.
IV. В составе классического ускорения Кориолиса такого движения отсутствует одна из его классических составляющих, а именно ускорение, обеспечивающее приращение линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине.
Вторая составляющая при этом формально сохраняется, т.к. вектор радиальной скорости продолжает изменяться по направлению. Однако это только формально. Его вращение осуществляется совсем в другую сторону, чем в классической модели явления Кориолиса, т.е. против вращения всей системы. Но это есть не что иное, как признак того, что сила, закручивающая такое вращение, превращается в обычную силу, т.е. сила Кориолиса перестаёт быть фиктивной силой инерции. А мгновенное ускорение такого вращения является центростремительным ускорением второго порядка, т.к. его угловая скорость изменяется неравноускоренно. Следовательно, рассматриваемое поворотное движение противоречит классической модели явления Кориолиса.
Таким образом, поворотное движение с постоянной линейной скоростью не подчиняется ни одной теореме классической теоретической механики.
А между тем, оно ничем не отличается от любого другого механического движения, для определения динамики которого и «доказаны» все соответствующие теоремы классической теоретической механики. Не считая методологической погрешности дифференцирования криволинейного движения в «прямолинейной точке», особенности этого движения состоят только в том, что в нём полностью компенсируется истинная сила Кориолиса-Кеплера. Это понятие вообще отсутствует в классической теоретической механике (см. гл. 3.5.3). Однако, как оказалось, без него вся классическая теоретическая механика просто рушится. С учётом истинной силы Кориолиса-Кеплера в рассматриваемом поворотном движении нет никаких парадоксов.
Для простоты понимания рассмотрим принцип формирования этого движения для удлиняющегося радиуса, т.к. именно для удлиняющегося радиуса и был впервые в физике строго физически и соответственно строго математически выведен второй закон Кеплера, который в классической физике по неправомерной аналогии с законом сохранения импульса называют законом сохранения момента импульса (см. гл. 3.5.3). В соответствии с выводом некоторая часть текущей кинетической энергии вращающегося тела, в процессе удлинения радиуса гасится за счёт истинной силы Кориолиса-Кеплера. При этом линейная скорость тела изменяется обратно пропорционально радиусу, а угловая скорость – обратно пропорционально квадрату радиуса.
В рассматриваемом поворотном движении эта энергия компенсируется за счёт поддерживающей силы, равной по величине и обратной по направлению силе Кориолиса-Кеплера. При этом линейная скорость сохраняется в неизменном виде. Однако угловая скорость по-прежнему изменяется обратно пропорционально только теперь уже не квадрату, а просто радиусу. Причём это изменение происходит в отсутствие каких-либо тангенциальных сил, т.к. с изменением радиуса пропорционально ему изменяется линейная составляющая радиана, на преодоление которой с прежней скоростью требуется большее время. Соответственно в такой же пропорции изменяется и центростремительное ускорение переносного вращения, что сопровождается центростремительным ускорением второго порядка.
Безусловно, в составе ускорения второго порядка на микроуровне можно отыскать любые другие ускорения, в том числе и ускорение Кориолиса. Однако на макроуровне общей кинематики такого движения есть исключительно одно только текущее центростремительное ускорение. Поэтому никакие другие ускорения, в том числе и ускорение Кориолиса, в общей геометрии и кинематике этого движения на макроуровне не наблюдаются. Вот и весь кажущийся парадокс. Однако в классической физике этот парадокс не разрешим в принципе, т.к. в классической динамике вращательного движения отсутствует понятие истинной силы Кориолиса-Кеплера. Зато в ней есть пресловутый момент инерции, который якобы может изменять линейную скорость вообще безо всяких тангенциальных сил.
Соответственно ни каким классическим методом ускорение поворотного движения с постоянной линейной скоростью определить ни теоретически, ни практически не возможно. Разве, что классическим дифференцированием? Да, и то с неустранимой методологической погрешностью (см. гл. 6.2). Ну, а в нашей версии динамики произвольного криволинейного движения его можно безо всяких проблем определить, как центростремительное ускорение равномерного вращательного движения вписанной в его траекторию эталонной «криволинейной точки», т.е. через калибровочное дифференцирование.
***
И наконец, после того, как мы показали, что абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения фактически эквивалентно центростремительному ускорению по вписанной окружности, мы можем перейти к главной цели настоящей главы – определению истинности двух версий ускорения Кориолиса. Одним из независимых критериев для этого является метод определения ускорения Кориолиса через абсолютное ускорение, как центростремительного ускорения вписанной окружности Определим ускорение Кориолиса через центростремительное ускорение вписанной окружности по теореме Пифагора, что соответствует теореме Кориолиса, для примера нашего движения в соответствии с рисунком (7.2.).
В соответствии с вышеизложенным абсолютное ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Г) переносного движения с изменяющимся радиусом, которое выше мы определяли через годограф абсолютной скорости по формуле (7.7) и (7.10) может быть определено как центростремительное ускорение движения по вписанной окружности:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vc * ω(7.11)
Тогда в соответствии с теоремой Пифагора ускорение Кориолиса равно:
а (к) =√ (Vc * ω) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Rт) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(7.12)
Выше в конце предыдущего подраздела настоящей главы мы фактически уже определяли абсолютное ускорение криволинейного движения, как центростремительное ускорение равномерного вращательного движения по вписанной окружности. Произведение средней скорости спирали на угловую скорость (Vc ( -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * ω) в формуле (7.9), есть не что иное, как центростремительное ускорение равномерного вращательного движения по вписанной в абсолютную траекторию окружности. Таким образом, эти два метода определения абсолютного ускорения физически идентичны.
В общем случае параметры равномерного вращательного движения по вписанной окружности определяются как усреднённые параметры криволинейного движения на локальном участке его траектории в некотором минимальном интервале времени дифференцирования. Поэтому абсолютное ускорение криволинейного движения даже в виде центростремительного ускорения равномерного вращательного движения может быть вычислено только с некоторой неизбежной погрешностью, которую можно лишь минимизировать при дифференцировании, но нельзя устранить полностью.
На графиках, изображённых на рисунках (7.2.2 и (7.2.3) видно, что ускорение Кориолиса определённое по формуле (7.8 – красная линия) и (7.8* синяя линия) имеет максимальную относительную погрешность 0,031% по отношению к теоретическому значению ускорения Кориолиса в нашей версии. Это достаточно высокая точность, которая позволяет судить о соответствии истине нашей версии ускорения Кориолиса и нашей модели определения абсолютного ускорения криволинейного движения.
Ускорение Кориолиса, вычисленное по формуле (7.12) формально лишено погрешности, связанной с усреднением абсолютной линейной скорости спирали и линейной скорости переносного вращения в рассматриваемом интервале времени, т.к. оно академически определяется через мгновенные значения этих скоростей в каждой точке траектории. Это чисто теоретическое определение ускорения Кориолиса (зелёная линия на рисунках 7.2.2 и 7.2.3).
Нелинейность графика по формуле (7.8*) вблизи центра вращения связана с возрастающей нелинейностью изменения линейной скорости спирали на малых радиусах переносного вращения, т.к. вблизи центра вращения скорость спирали всё в большей степени определяется скоростью радиального относительного движения по сравнению со скоростью переносного вращения. В точке центра вращения погрешность по формуле (7.8*) снижается до нуля, т.к. значения всех параметров движения, как и в теоретической формуле (7.12) академически берутся в одной точке – в центре вращения.
Таким образом, определение ускорения Кориолиса через центростремительное ускорение вписанной окружности так же, как и приведенный выше метод определения ускорения Кориолиса через годограф абсолютной скорости подтверждает нашу версию ускорения Кориолиса. Любое криволинейное движение фактически осуществляется с переменным абсолютным центростремительным ускорением. Традиционные же классические представления о структуре абсолютного ускорения криволинейного движения изначально противоречивы и недостоверны.
7.4 Графический анализ сложного движения с ускорением Кориолиса по первому варианту
Абсолютное ускорение рассматриваемого движения геометрически складывается из центростремительного ускорения переносного вращения (ускорение переносного вращения в точке, в которой в данный момент времени находится тело) и ускорения Кориолиса. Центростремительное ускорение переносного вращения прямо пропорционально радиусу переносного вращения. При стремлении радиуса переносного вращения к нулю центростремительное ускорение также стремится к нулю, в то время как ускорение Кориолиса, пропорциональное угловой скорости переносного вращения и радиальной скорости относительного движения, не зависит от радиуса переносного вращения.
Следовательно, при стремлении радиуса переносного вращения к нулю, абсолютное ускорение при равномерном радиальном относительном движении стремится к величине ускорения Кориолиса по первому варианту, которое, таким образом, является минимумом функции абсолютного ускорения в зависимости от расстояния до центра вращения.
Таким образом, определив значение абсолютного ускорения в центре переносного вращения независимым от методики определения ускорения Кориолиса методом, мы сможем судить об истинном значении ускорения Кориолиса классического поворотного движения. Для сравнения покажем графики изменения абсолютного ускорения в зависимости от расстояния до центра вращения, построенные по всем известным методикам определения абсолютного ускорения.
Используя полученные формулы для абсолютного ускорения, рассмотренного сложного движения построим графики:
1. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график центростремительного ускорения вращательного движения с текущим физическим радиусом (переносное ускорение) по формуле (7.11);
2. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения по Жуковскому по формуле (7.4);
3. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения вычисленного через годограф линейной скорости спирали по формуле (7.7);
4.а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график классического ускорения Кориолиса;
5. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график ускорения Кориолиса в нашей версии по формуле (7.10);
6. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения как геометрической суммы (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по формуле (7.13).
Исходные данные
Rн = 0 (м) – радиус вращения начальный;
ω = 2 (рад/с) – угловая скорость вращения;
Vр = 50 (м с) – радиальная скорость тела.
Графики построим для радиального движения, проходящего через центр переносного вращения в интервале времени ≈ (от -2,5с до 2,5с) (см. Рис.7.6; 7.7) и ≈ (от -2,5с до 10с) (см. Рис. 7.4.1; 7.4.2) с дискретностью Δt = 0,025 c.
Рис. 7.4.1
Рис. 7.4.2
Классическое ускорение Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при заданных выше параметрах движения равно 200 (м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Ускорение Кориолиса классического же поворотного движения, но в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), вычисленное тремя различными способами по формулам (4.8), (4.12) и (7.6) при заданных параметрах движения равно 100 (м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). На графиках (Рис.7.4.1; 7.4.2) видно, что в центре вращения классическое абсолютное ускорение (а (абс) Ж) практически равно классическому ускорению Кориолиса, в то время как величина абсолютного ускорения, вычисленная через годограф линейной скорости (а (абс) Г) в центре вращения равна величине ускорения Кориолиса классического поворотного движения в нашей версии.
Таким образом, минимум функции абсолютного ускорения, вычисленного через годограф абсолютной скорости, т.е. методом который мы выбрали в качестве контрольного, подтверждает нашу версию ускорения Кориолиса классического поворотного движения. Нет ничего удивительного, что классический метод определения абсолютного ускорения по формуле (7.2) подтверждает «правильность» классического ускорения Кориолиса. Классическое абсолютное ускорение по формуле (7.2) и абсолютное ускорение, вычисленное через годограф абсолютной скорости по формуле (7.7; 7.10), на наш взгляд, как раз и отличаются друг от друга только величиной ускорения Кориолиса в их составе в различных версиях.
Абсолютное ускорение является геометрической суммой текущего центростремительного ускорения переносного вращения и ускорения Кориолиса, которые проявляются во взаимно-перпендикулярных направлениях. Поэтому абсолютное ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) можно определить по теореме Пифагора как гипотенузу прямоугольного треугольника, которая равна корню квадратному из суммы квадратов катетов: центростремительного ускорения и ускорения Кориолиса в соответствующей точке вращающейся системы:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (7.13)
Подставляя поочередно в формулу (7.13) ускорение Кориолиса классическое (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и ускорение Кориолиса в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) определим два варианта абсолютного ускорения и построим графики этих абсолютных ускорений (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). График абсолютного ускорения с учётом ускорения Кориолиса в нашей версии (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), изображённый фиолетовым цветом на (Рис.7.4.1) и (Рис.7.4.2) практически сливается с графиком абсолютного ускорения, вычисленного через годограф (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), изображённым красным цветом. Точно также сходятся графики (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Таким образом, величина абсолютного ускорения, полученная геометрическим методом по классической формуле (7.13) при прочих равных параметрах зависит от величины ускорения Кориолиса, подставляемого в формулу (7.13). Абсолютное ускорение по формуле (7.13) в зависимости от версии подставляемого в неё ускорения Кориолиса принимает значение то абсолютного ускорения по формуле (7.2), то абсолютного ускорения по формуле (7.7).
Следовательно, отличие абсолютного ускорения (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), полученного при двойном дифференцировании приращения абсолютной траектории по формуле (7.2) или (7.4) от абсолютного ускорения, определённого аналитически по методу годографа по формуле (7.7; 7.10), как мы и ожидали, принципиально объясняется только разницей величины ускорения Кориолиса в их составе.
Следует иметь в виду, что реальная угловая скорость вращения вектора абсолютной скорости несколько отличается от угловой скорости стационарного переносного вращения. Вращение вектора абсолютной скорости из-за постоянно изменяющегося соотношения составляющих его векторов скорости переносного и относительного движений непрерывно изменяется по фазе по отношению к вращению вектора линейной скорости текущего переносного вращения.
В приведенных расчетах годографа абсолютной скорости (см. файл Microsoft Excel FVRaschet – http://alaa.ucoz.ru/FVRaschet.xlsx) используется неизменная по величине угловая скорость стационарного переносного вращения. Таким образом, вращение расчетного вектора абсолютной скорости в каждом элементарном интервале времени опережает по фазе вращение реального вектора абсолютной скорости при неизменной угловой скорости вращения векторов переносной и радиальной скорости, являющихся составляющими абсолютной скорости.
Математически несложно рассчитать запаздывание вектора абсолютной скорости по отношению к вектору линейной скорости переносного вращения в каждой заданной точке и построить уточненный график абсолютного ускорения, однако в этом нет практической необходимости по следующей причине. Поскольку угловая скорость вектора абсолютной скорости всегда запаздывает по отношению к переносной угловой скорости, то в приведенных расчетах величина годографа абсолютной скорости на участках отдаленных от нулевого радиуса даже несколько завышена по отношению к ее реальному приращению.
Таким образом, расчетное ускорение Кориолиса в нашей версии определяется с положительной погрешностью со сдвигом в сторону классического ускорения Кориолиса, что исключает какую-либо необъективность или предвзятость с нашей стороны при разрешении противоречия между классической и нашей версией поворотного ускорения. Реальный график абсолютного ускорения должен быть еще ближе к графику текущего переносного вращения, чем в наших расчетах.
Тем не менее, несмотря на то, что принятое в расчетах допущение приводит к завышенному значению абсолютного ускорения, полученное поворотное ускорение на оценочном уровне практически вдвое меньше классического, что и требовалось доказать.
Совпадение ускорения Кориолиса в той или иной версии со значением абсолютного ускорения в центре переносного вращения может служить критерием истинности определения ускорения Кориолиса и абсолютного ускорения только в том случае, если ускорение Кориолиса и абсолютное ускорение определяются по независимым друг от друга методикам. Только в этом случае совпадение абсолютного и поворотного ускорения при переходе через центр вращения могут служить подтверждением правильности методик, по которым они определяются.
Этому условию удовлетворяют только поворотное ускорение в нашей версии и поворотное и абсолютное ускорения, найденные через годограф абсолютной скорости в центре переносного вращения, т.к. значения этих ускорений определяются по независимым методикам. Таким образом, поворотное ускорение Кориолиса в нашей версии и есть истинное поворотное ускорение Кориолиса, определяющее кинематику переносного движения с изменяющимся радиусом.
На первый взгляд абсолютное ускорение в центре переносного вращения в каждом из этих методов не может быть критерием истинности для ускорения Кориолиса, т.к. величина поворотного ускорения в каждом из них одинаково определяется дифференцированием приращения движения. Однако это не совсем так и касается только составляющих абсолютного ускорения по формулам (7.2; 7.4).
При определении абсолютного ускорения в соответствии с формулами (7.2; 7.4) дифференцируется как поступательное движение, так и поворотное движение. Причём для каждого составляющего вида движения, входящего в состав абсолютного движения используется своя методика определения приращения этого вида движения.
В методе же определения абсолютного ускорения через годограф абсолютной скорости дифференцируется абсолютная величина годографа, что эквивалентно дифференцированию приращения только прямолинейного (поступательного) движения. Таким образом, поворотное ускорение в составе абсолютного ускорения в последнем методе не связано с классической моделью дифференцирования поворотного движения.
В соответствии с классической моделью сложного движения любое движение в общем случае может быть представлено в виде одного поступательного и одного вращательного движения. Определение приращения поступательного движения не вызывает никаких вопросов, а вот классическое определение приращения поворотного движения, на наш взгляд, осуществляется в классической физике некорректно.
Приращение поворотного движения определяется при переменных координатах абсолютной системы координат в предположении, что во время поворотного движения текущие координаты движущегося тела в подвижной системе координат остаются неизменными, а изменение относительных координат происходит при постоянных абсолютных координатах. При этом принципиально искажается физический смысл приращения поворотного движения, которое в классической физике ассоциируется с дугой окружности с максимальным в рассматриваемом интервале времени радиусом (см. выше, Глава 4.).
В классической физике не существует нескольких версий ускорения Кориолиса. Классическая формула ускорения Кориолиса уже больше двух сотен лет официально не претерпевает никаких изменений. Однако существенное отличие минимальных значений абсолютных ускорений в центре переносного вращения, найденных различными методами, которые с физической точки зрения и представляют собой поворотное ускорение Кориолиса, позволяетусомниться в исключительности и правильности классической версии ускорения Кориолиса.
На наш взгляд, классическое поворотное ускорение, которое определяется в составе абсолютного ускорения по формулам (7.2; 7.4), зависит от субъективной классической модели поворотного движения, т.к. классический метод дифференцирования поворотного движения основан на субъективных искусственных допущениях, которые ошибочны, как с физической, так и с математической точки зрения.
В методе определения абсолютного ускорения через годограф абсолютной скорости отсутствуют какие-либо искусственные допущения классической модели поворотного движения. Годограф абсолютной скорости учитывает реальное изменение скорости в любой момент времени независимо от того связано ли это изменение с поступательным движением или с вращательным движением. Каждая точка годографа соответствует реальному вектору скорости, как по величине, так и по направлению, а совокупность всех его точек эквивалентна изменению абсолютной величины скорости при любом виде движения.
Годограф скорости в общем случае криволинейного движения по своему физическому смыслу ничем не отличается от годографа скорости прямолинейного движения. И в том и в другом случае приращение скорости связано с преобразованием скорости по абсолютной величине (см. выше Глава 3.2), поэтому дифференцирование годографа эквивалентно дифференцированию приращения скорости прямолинейного движения, в котором отсутствует поворотное движение и соответственно методологические ошибки, связанные с его дифференцированием.
При дифференцировании годографа осуществляется чисто математическая операция дифференцирования прямолинейного движения не связанная с какими-либо физическими моделями того или иного вида движения. Единственное методологическое допущение в методе определения абсолютного ускорения через годограф абсолютной скорости связано с представлением кривой годографа в виде ломаной линии (Рис. 7.2.1), что вносит некоторую количественную погрешность при определении абсолютной величины длины годографа.
Однако такая погрешность с физической точки зрения непринципиальна, т.к. она не искажает физической сущности годографа в соответствии, с которой приращением скорости движения является именно абсолютная величина годографа. Погрешность, связанная с линеаризацией криволинейной траектории легко устраняется при дифференцировании с уменьшением дискретности дифференцирования.
7.5. Графический анализ общего случая проявления ускорения Кориолиса
Проведём подобный анализ для общего случая проявления ускорения Кориолиса. Точно также как и для ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении определим абсолютное ускорение сложного движения, в котором присутствует радиальная и нормальная составляющая относительного движения двумя классическими методами: через годограф абсолютной скорости и классическим геометрическим методом. Для простоты рассмотрим сложное движение, в котором равномерное и прямолинейное относительное движение направлено под углом в 45 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
к радиусу переносного вращения.
1. Определим абсолютное ускорение рассматриваемого движения через годограф абсолютной скорости.
Физический механизм определения абсолютного ускорения рассматриваемого движения аналогичен механизму определения абсолютного ускорения при радиальном относительном движении по формуле (7.8*), т.е. через абсолютное ускорение, как центростремительное ускорение вписанной окружности. Однако вместо абсолютной скорости при радиальном относительном движении (Vc) в формулу (7.9) следует подставлять абсолютную скорость (Vс общ.), определённую с учётом нормальной составляющей относительной скорости (Vr общ.).
Кроме того, за счёт нормальной составляющей относительной скорости (Vr общ.) вектор абсолютной скорости (V (абс) общ) в рассматриваемом движении вращается не с угловой скоростью переносного вращения, а с угловой скоростью абсолютного вращения текущей (Ωn), которая равна сумме угловых скоростей переносного движения текущего (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и угловой скорости текущей относительного движения, обусловленного перпендикулярной к радиусу составляющей относительного движения (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
):
Ω (n) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Абсолютную линейную скорость спирали (Vс общ.) определим в соответствии с рисунком 7.5.1:
Рис. 7.5.1
Vс общ.= √ (Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ Vе) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
С учётом оговоренных поправок перепишем формулу (7.9) применительно к абсолютному ускорению (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при относительном движении, направленном под углом 45 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
к радиусу переносного вращения:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ Vе) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) * Ω (n) = Vс общ.* Ω (n)(7.14)
2. Определим абсолютное ускорение классическим геометрическим методом по формуле (7.13) при относительном движении, направленном под углом 45 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
к радиусу:
2.1 Абсолютное ускорение в каждой точке текущего радиуса вращения без учёта ускорения Кориолиса, проявляющегося за счёт относительного движения с радиальной составляющей (Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) относительной скорости (Vr общ), представляет собой центростремительное ускорение текущее:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ω (n) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Rт общ(7.15)
Перпендикулярно центростремительному ускорению текущему (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) действует ускорение Кориолиса, обусловленное радиальной составляющей скорости относительного движения. Поскольку переносная угловая скорость за счёт нормального к радиусу относительного движения непрерывно изменяется на величину нормальной составляющей скорости относительного движения, то в каждом минимальном интервале времени дифференцирования необходимо учитывать текущую абсолютную угловую скорость (Ωn = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Тогда абсолютное ускорение геометрическое с учётом ускорения Кориолиса в нашей версии будет иметь вид (см. главу 4.3):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=√ ((Ωn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Rт общ) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (Ωn * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (7.16)
2.2. Определим абсолютное ускорение геометрическое с учётом классического полного ускорения Кориолиса при относительном движении, направленном под углом 45 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
к радиусу.
Каждому значению текущего радиуса переносного вращения при наличии нормального к радиусу относительного движения соответствует абсолютная текущая переносная угловая скорость (Ωn = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), которая является абсолютной угловой скоростью в текущем интервале времени дифференцирования. Для ускорения Кориолиса, обусловленного перпендикулярной к радиусу составляющей относительной скорости необходимо учитывать угловую скорость переносную текущую (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) или абсолютную угловую скорость на (n-1) шаге дифференцирования.
Следовательно, для определения полного ускорения Кориолиса при произвольном направлении относительного движения в соответствии с классической моделью поворотного движения необходимо воспользоваться формулой (4.4.2).
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. = 2 * Ω (n) * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+2 * Ω (n-1) * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
где:
Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: радиальная составляющая относительной скорости;
Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: перпендикулярная составляющая относительной скорости;
Ω (n): переносная угловая скорость на текущем радиусе, которая для радиального относительного движения является абсолютной;
Ω (n-1) = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
: переносная угловая скорость на (n-1) шаге дифференцирования радиального относительного движения;
Запишем формулу (4.4.2) в алгебраическом виде, в котором дополнительное ускорение определяется, как корень квадратный из суммы квадратов катетов (2 * Ω (n) * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (2 * Ω (n-1) * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), поскольку составляющие ускорения Кориолиса, проявляющиеся при радиальном относительном движении и при нормальном к радиусу относительном движении, взаимно перпендикулярны:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= √ (2 * Ωn *Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (2 * Ω (n-1) * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(7.17)
Подставляя в формулу (7.13) выражения (7.15) и (7.17), получим окончательно:
а (абс) общКгеом =
=√ ((Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (2 * Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ (2 * Ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(7.18)
Напомним, что в нашей версии полное ускорение Кориолиса при произвольном направлении относительного движения с учетом абсолютной текущей угловой скорости определяется по формуле:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ωn * Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(4.4.3)
Используя полученные формулы, построим графики:
1. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график центростремительного ускорения вращательного движения с текущим физическим радиусом (абсолютное ускорение без учёта ускорения Кориолиса за счёт радиальной составляющей относительной скорости по формуле (7.15);
2. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график классического ускорения Кориолиса по формуле (7.17)
3. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения, рассчитанного по формуле (7.14);
4. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения, рассчитанного классическим способом по формуле (7.16);
5. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график абсолютного ускорения, определенного через годограф абсолютной скорости по формуле (7.18);
6. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график ускорения Кориолиса в нашей версии по формуле (3.27): а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Ω*Vr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
;
7. а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– график классического ускорения Кориолиса (66.7);
Исходные данные практически те же, что и в предыдущем случае с некоторыми оговорками и дополнениями:
Rн = 0 (м) – радиус вращения начальный;
Ωабс.= ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– угловая скорость абсолютного движения;
Vr общ. = 50 (м / с) – относительная скорость тела в относительном движении произвольного направления.
Графики построим для относительного движения как в области, расположенной вблизи центра вращения, так и в областях отдалённых от центра вращения в интервале времени ≈ 2,5с (см. Рис.7.5.2) и ≈ 10с (см. Рис. 7.5.3) с дискретностью Δt = 0,025 c. На рисунке (7.5.4) графики (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) показаны отдельно.
Рис.7.5.2
Рис.7.5.3
Рис. 7..5.4
Резкое уменьшение радиуса переносного вращения в области близкой к центру вращения при неизменной нормальной к радиусу составляющей относительной скорости приводит к резкому увеличению относительной угловой скорости, а, следовательно, и абсолютной угловой скорости, что в свою очередь приводит к увеличению абсолютного ускорения.
Поэтому в области, лежащей вблизи центра переносного вращения, графики абсолютного ускорения устремляются в бесконечность. Однако, как и в случае радиального относительного движения, в точке соответствующей центру вращения абсолютное ускорение в обеих версиях соответствует ускорению Кориолиса в одноимённых версиях.
В нашем примере ускорение Кориолиса для радиального относительного движения в нашей версии, удовлетворяющее исходным данным равно 70,7 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. На Рис. (7.5.2) видно, что абсолютное ускорение (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) в точке соответствующей центру переносного вращения имеет минимальное значение, равное ускорению Кориолиса, обусловленного радиальной составляющей относительного движения в нашей версии, т.е. 70,7 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. График абсолютного ускорения классического геометрического (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) имеет минимальное значение в точке центра вращения равное 141,42 м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, что соответствует классической версии ускорения Кориолиса по первому варианту.
Причём если в центре переносного вращения абсолютное ускорение определяется величиной ускорения Кориолиса, то с увеличением радиуса вращения абсолютное ускорение определяется в основном центростремительным ускорением переносного вращения. На Рис.7.5.3 уже через 10 секунд радиального движения все кривые практически сливаются с графиком центростремительного ускорения.
Как видно из рисунка 7.5.2 и 7.5.3 абсолютное ускорение, рассчитанное по формуле (7.18) с учётом классического ускорения Кориолиса значительно превышает абсолютное ускорение, рассчитанное по формуле (7.16) с учётом нашей версии ускорения Кориолиса, а также текущее переносное ускорение по формуле (7.15). Причем это наблюдается даже в областях достаточно удаленных от центра вращения, где переносная угловая скорость текущая меняется незначительно.
Это косвенно подтверждает нашу версию ускорения Кориолиса, в соответствии с которой дополнительное ускорение при нормальном к радиусу относительном движении не является ускорением Кориолиса, а входит в состав переносного ускорения вращательного движения.
В классической версии дополнительное ускорение, которое фактически является частью переносного ускорения, рассматривается как ускорение Кориолиса, поэтому в классической версии сложного движения при наличии относительного движения, перпендикулярного радиусу дополнительное ускорение учитывается дважды: один раз автоматически в составе переносного ускорения и второй раз в составе абсолютного ускорения, как ускорение Кориолиса.
Несовпадение графика абсолютного ускорения, определенного через годограф абсолютной скорости (7.14) с графиком абсолютного ускорения по формуле (7.18) с учётом классического ускорения Кориолиса, точно так же как несовпадение графиков абсолютных ускорений в разных версиях при радиальном относительном движении свидетельствует о противоречии между теоремой Жуковского: «Скорость соответственной точки годографа равна полному ускорению точки, движущейся по траектории» и теоремой «О сложении ускорений», т.е. теоремой Кориолиса.
С одной стороны по Жуковскому полное ускорение любой движущейся точки равно скорости соответственной точки годографа (формула 7.7; 7.8). Однако с другой стороны ускорение Кориолиса, определенное в соответствии с теоремой о сложении скоростей и в соответствии с аналитическим выводом ускорения Кориолиса Жуковского, не соответствует ускорению Кориолиса, вычисленного через годограф абсолютной скорости.
Результаты классических методов определения абсолютного ускорения по формулам (7.2; 7.4) противоречат результатам определения абсолютного ускорения через годограф абсолютной скорости по формулам (7.7; 7.9) только за счет разного значения поворотного ускорения Кориолиса в той или иной версии в их составе. При подстановке в проверочную формулу (7.13) классического выражения для ускорения Кориолиса подтверждается классическая версия абсолютного ускорения и, наоборот, при подстановке в формулу (7.13) ускорения Кориолиса в нашей версии подтверждается значение абсолютного ускорения, определенного через годограф абсолютной скорости.
Таким образом, разрешение этого противоречия лежит только в области разрешения противоречий поворотного ускорения Кориолиса.
8. УСКОРЕНИЕ КОРИОЛИСА ПРИ ПЕРЕХОДЕ ЧЕРЕЗ ЦЕНТР ВРАЩЕНИЯ
При переходе через центр вращения ускорение Кориолиса, проявляющееся при радиальном относительном движении и отсутствии нормальной к радиусу составляющей относительной скорости в неинерциальной системе отсчёта, которая связана с точкой, движущейся по абсолютной траектории, не изменяет ни величины, ни направления по отношению к движущейся вдоль радиуса точке. При постоянной относительной и угловой скорости ускорение Кориолиса, обусловленное радиальным относительным движением постоянно на любом расстоянии от центра вращения.
Для того чтобы наглядно проиллюстрировать независимость направления действия силы и ускорения Кориолиса на движущееся радиально тело от расстояния до центра вращения в неинерциальной системе отсчёта, рассмотрим три последовательных положения тела, движущегося в радиальном направлении на вращающемся диске. На Рис. 8.1 видно, что в неинерциальной системе координат сила Кориолиса, действующая на тело со стороны направляющей, при переходе через центр виртуального переносного вращения не изменяет направления по отношению к телу.
Рис.8.1
Процесс изменения направления ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в центральной точке переносного движения ничем не отличается от процесса изменения направления ускорения Кориолиса в любой другой точке его траектории. Резкого изменения направления ускорения Кориолиса на 180 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
в какой-то одной точке траектории, означающего смену знака физической величины в любой системе отсчёта, не происходит ни в одной точке траектории движения тела при радиальном относительном движении. В то время как переносное ускорение при переходе через центр вращении, а также линейная скорость переносного вращения скачкообразно изменяются по направлению на 180 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
в одной точке.
В общем случае при произвольном направлении относительного движения присутствуют обе составляющие относительной скорости. Если радиус переносного вращения при движении к центру непрерывно уменьшается, а тангенциальная составляющая относительной скорости при этом остаётся неизменной, то в области близкой к центру вращения резко возрастает относительная угловая скорость. Увеличение относительной угловой скорости приводит к увеличению общей угловой скорости абсолютного переносного движения и как следствие к увеличению относительного и абсолютного ускорений. Кроме того, с увеличением абсолютной угловой скорости увеличивается и ускорение Кориолиса по первому варианту, т.к. радиальная составляющая относительной скорости вращается с абсолютной угловой скоростью.
На графиках, изображённых на Рис (7.8; 7.9) при приближении к центру вращения за счёт нормальной к радиусу составляющей относительной скорости относительное ускорение, абсолютное ускорение и ускорение Кориолиса по первому варианту возрастают до бесконечности. На практике увеличение ускорений, конечно же, не достигает бесконечной величины, т.к. реальные тела имеют конечные геометрические размеры. Радиус относительного вращения не может быть меньше радиуса тела (если для простоты предположить, что тело имеет форму шара), что ограничивает рост относительной угловой скорости.
Тем не менее, тело, движущееся с относительной скоростью произвольного направления в сторону центра вращения при наличии радиальной и нормальной к радиусу составляющей относительного движения вблизи центра переносного вращения, действительно может испытывать резкое увеличение абсолютного ускорения подобно резкому увеличению ускорения, испытываемому телом при встрече с неподвижным препятствием.
Резкое увеличение угловой скорости вблизи центра вращения означает увеличение инерционного сопротивления прямолинейному движению в процессе преобразования его во вращательное движение. Следовательно, поддержание вращательного движения в таких условиях в конечном итоге требует резкого увеличения центростремительного ускорения, а значит и абсолютного ускорения в целом. Однако это не является спецификой исключительно переносного движения с изменяющимся радиусом, имеющего радиальную и тангенциальную составляющие. Любое тело, движущееся с большой скоростью в произвольном направлении и с произвольным ускорением при встрече с неподвижным препятствием, оказывающим большое сопротивление движению, испытывает значительное ускорение, которое может привести к разрушению тела или его отражению.
Переход через центр переносного вращения можно смоделировать следующим образом. Тело, находящееся на бесконечно тонкой радиальной направляющей движется по внутренней поверхности сжимающейся сферы с относительной скоростью перпендикулярной радиусу в одном направлении со сферой, которая одновременно совершает переносное вращение. Пусть направляющая сохранаяет свою длину в неизменном виде, за счёт разреза в сжимающейся сфере. Для того чтобы тело достигло центра переносного вращения сфера должна сжаться в точку. При этом происходит резкое увеличение ускорения, связанное с увеличением относительной угловой скорости.
Сопротивление линейному движению в направлении перпендикулярном радиусу в центре вращения эквивалентно сопротивлению, испытываемому телом при встрече с неподвижным препятствием в направлении перпендикулярном направлению движения, что приводит к остановке тела. Для смены знака ускорений переносного и относительного вращательного движений при переходе через центральную точку телу необходимо сообщить нормальное к радиусу относительное движение в обратном направлении и продолжить радиальное движение тела в прежнем направлении, что эквивалентно отражению тела от отражающей поверхности.
Таким образом, при переходе через центр происходит обычное отражение тела от центра вращения. При этом после отражения тело вновь получает абсолютное ускорение, равное по величине абсолютному ускорению до отражения, но нормальная к радиусу составляющая отражённого движения меняет знак на противоположный. Следовательно, ускорение переносного и относительного вращательного движения при переходе через центр вращения в абсолютной системе координат также изменяют знак на противоположный. Однако ускорение Кориолиса по первому варианту в центре вращения не уменьшается до нуля, т.к. при отражении скорость движения вдоль отражающей поверхности остаётся неизменной, а угловая скорость вращения радиальной составляющей вектора скорости относительного движения в центре вращения не равна нулю.
Существует иллюзия, что в центре вращения угловая скорость радиальной составляющей вектора скорости относительного движения равна нулю, однако уменьшение до нуля угловой скорости в центре вращения относится только к математической точке, не имеющей геометрических размеров. Переход же физического тела через центр вращения, как бы ни были малы его размеры, не приводит к изменению знака угловой скорости вектора радиальной составляющей относительного движения. Поскольку при переходе через центр вращения радиально движущегося тела направление вращения системы не изменяется, то и смены знака угловой скорости вектора радиальной составляющей относительного движения не происходит. Следовательно, в центре вращения угловая скорость вектора радиального относительного движения в отличие от окружной линейной скорости не равна нулю. На всём протяжении радиального движения происходит плавное изменение направления скорости радиального движения, в том числе и при пересечении центра переносного вращения.
Поскольку радиальная направляющая пронизывает сферу без изменения своей длины, то с началом процесса расширения сферы радиальное движение в неизменном виде продолжится в направлении от центра вращения, а нормальная к радиусу составляющая относительного движения сменит знак на противоположное значение, то есть направление вектора линейной скорости всех вращательных движений поменяется на противоположное. Полное ускорение в центре вращения по абсолютной величине равно ускорению Кориолиса по первому варианту, т.к. все составляющие абсолютного ускорения в центре вращения, кроме ускорения Кориолиса по первому варианту равны нулю. Следовательно, минимумом функции абсолютного ускорения от радиуса переносного вращения при произвольном направлении относительного движения является ускорение Кориолиса, обусловленное радиальным относительным движением.
Таким образом, величина абсолютного ускорения и общего ускорения Кориолиса при переходе через центр вращения никогда не снижается до нулевого значения и не переходит через нуль, т.е. смены знака ускорения Кориолиса при переходе движущегося радиально тела через центр вращения по отношению к телу не происходит.
Здесь необходимо уточнить, что при переходе через центр вращения отражение нормальной составляющей от центра вращения происходит в математической точке. Поэтому такое отражение возможно только для точечного тела, т.к. только в этом случае все тело переотразится в новом направлении. Но поскольку точечных тел в природе не существует, то это возможно только теоретически. В реальной действительности переход через центр вращения приводит к остановке вращения. Этот эффект демонстрирует рамка И. М. Крюкова (Рис. 8.2).
Внутри металлической рамки l, установленной на оси АВ в подшипниках, расположены планки 7 и 8 с грузиками 2, способными свободно перемещаться по планкам. Грузики с одной стороны прикреплены к боковинам рамки пружинами, а с другой имеют петли 3 и, передвигаясь, растягивают пружины до крючков 4, которые и удерживают пружины в растянутом положении. Крючки 4 тягами 6 соединены со спусковой кнопкой 9.
Рис. 8.2
Если рамку с зафиксированными грузами раскрутить вокруг оси АВ и оставить ее вращающейся, то до останова пройдет две-три минуты. Если же после раскручивания, нажать кнопку 9 то освобожденные грузы 2 под действием пружин устремятся к оси АВ. Пока они сходятся к оси, рамка раскручивается в соответствии с «законом» сохранения момента импульса. Но достаточно грузикам перейти ось АВ, как вращение рамки мгновенно тормозится почти до полной ее остановки. Происходит это следующим образом:
Каждая точка грузов отражается по отдельности. После отражения первой же точки её скорость оказывается противоположной скорости следующей за ней второй точки тела. В результате после перехода через центр вращения всех точек тела его общая нормальная скорость оказывается равной нулю, т.е. вращение прекращается. Поэтому описанная выше теоретическая модель на практике может работать только при внешней поддержке вращения после перехода через центр вращения.
Что же касается ускорения Кориолиса по второму варианту, связанному с относительным движением перпендикулярным радиусу, то такого ускорения в природе не существует. Это составная часть абсолютного центростремительного ускорения, которое естественно при переходе через центр вращения вместе с абсолютным центростремительным ускорением меняет знак на противоположный.
9. ОТКЛОНЕНИЕ СВОБОДНО ПАДАЮЩИХ ТЕЛ В УСЛОВИЯХ ЗЕМЛИ
Часто для подтверждения формулы ускорения Кориолиса необоснованно ссылаются на результаты экспериментов с бросанием тел с большой высоты, считая, что тангенциальное отклонение падающих тел от вертикали происходит под действием силы Кориолиса. При этом ускорение Кориолиса находят исходя из измеренного линейного отклонения в направлении линейной скорости переносного вращения. Однако это противоречит даже классическому пониманию природы ускорения Кориолиса, т.к. приращение одной из его составляющих, а именно приращение радиальной скорости относительного движения по направлению, определяется, как самостоятельное приращение поворотного движения, которое с классической точки зрения нельзя объяснить приращением переносного движения.
Известен классический эксперимент, в котором на экваторе тело падает в шахту с высоты 80 метров и отклоняется при этом на 2,3 см к востоку. (Учебник физики Л. Д. Ландау, А. И. Китайгородского, Наука, 1974 г.).
Исходные данные
Радиусы R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 6380080 м и R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 6380000 м.
Время падения тела с высоты 80 м – 4 сек.
Линейная скорость вращения Земли для указанных радиусов:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 463,7314815 м/сек и V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 463,7372963 м / сек соответственно.
Начальная радиальная скорость тела – Vр = 0.
Ускорение, вычисленное по классической формуле Кориолиса, с такими исходными данными равно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * ω * Vр = 2 * (463,7372963 / 6380080) * (9,8 * 4/2) = 0,00288 м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Если подставить полученный результат в формулу (4.10) для пути, пройденного с ускорением, то получим отклонение равное 2,3 см
S = а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = 0,0028 *4 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/2 = 0,023 м = 2,3 см
Соответственно, зная отклонение, измеренное в эксперименте, можно из формулы (4.10, гл. 4.1) определить ускорение, с которым, как предполагается, двигалось тело. Оказывается, что это ускорение численно равно ускорению, найденному по классической формуле для ускорения Кориолиса:
а = 2*S / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2 * 0,023 / 16 = 0,00288 м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
На первый взгляд это блестящее подтверждение теории практикой. Но вот только ускорения Кориолиса в этом опыте нет! Как уже отмечалось выше, классическое ускорение Кориолиса это изменение абсолютной скорости радиально движущегося тела одновременно участвующего во вращательном движении. Тело, находящееся на поверхности Земли участвует во вращательном движении только за счет механической связи с вращающейся Землей. После потери механического контакта с Землей на сброшенное в шахту тело перестает действовать механизм преобразования видов вращательного движения по радиусу, в котором и проявляется ускорение Кориолиса. А механизм вращательного движения «небесного» тела со связующим телом в виде сил тяготения, не может быть сформирован из-за недостаточной тангенциальной скорости тела, сброшенного в шахту.
По этим причинам какое-либо ускорение сброшенного тела в тангенциальном направлении отсутствует. При этом до самой встречи с дном шахты тангенциальная скорость тела остаётся неизменной, если, конечно же не учитывать сопротивление воздуа. Дно шахты, имеющее радиус вращения на 80 м меньше, чем радиус вращения тела на поверхности шахты, имеет линейную скорость меньшую, чем линейная скорость тела. Следовательно, отклонение тела, брошенного в шахту, происходит не под действием силы и ускорения Кориолиса, а за счет разницы горизонтальной скорости равномерного и прямолинейного движения тела и дна шахты.
Об этом же свидетельствует и само направление отклонения. Восточное отклонение означает, что на уровне дна шахты тело, сброшенное с верхнего уровня поверхности Земли, опережает вращение Земли на уровне дна шахты, что хорошо согласуется с положительной разницей тангенциальных скоростей тела и дна шахты и в корне противоречит отрицательному приращению тангенциальной скорости при радиальном движении к центру вращения в поворотном движении.
Движение тела в шахте соответствует движению тела, брошенного горизонтально, которое с точки зрения классической физики представляет собой комбинацию двух движений, взаимно перпендикулярных друг другу: – горизонтального равномерного движения и вертикального движения (свободного падения). Этот случай описан практически во всех учебных пособиях по физике и в теоретической механике в частности
Таким образом, сила Кориолиса, безусловно связана с проявлением сил инерции, как собственно и любая другая сила. Но обратное утверждение неверно. Проявление сил инерции не обязательно может быть связано с явлением Кориолиса.
Если тело бросить в шахту не посредине ствола шахты, а вдоль ее стенки, которая при этом будет играть роль направляющей, то тело не отклонится от бывшей вертикали на 2,3 см. Его линейная скорость плавно уменьшится от значения, которое она имела в момент броска до значения линейной скорости дна шахты. В этом случае замедление будет действительно происходить с ускорением Кориолиса.
Рассчитаем ускорение Кориолиса по формулам (4.1.8), (4.1.16), (4.1.25), представленным в главе (4.1.):
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / t =
= (463,7372963 – 463,7314815) / 4 = 0,0014537 (м/с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (4.1.16)
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω*V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=
= (463,7372963 / 6380080) *
(9,8 +0,033706831 +0,033706409) * 4 / 2 =
= 0,00143443 (м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (4.1.8)
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * Vр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ ω * t * (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / 2 =
= (463,7372963 / 6380080) * (0) + (463,7372963 / 6380080) * 4 * (0 +0,033706831 +9,8 +0,033706409) / 2 =
= 0,00143443 (м / с -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (4.1.25)
Таким образом, получили хорошо согласующиеся между собой значения (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) по трем различным формулам (4.1.8), (4.1.16), (4.1.25). Ускорение Кориолиса по (4.1.8) и (4.1.25) получилось несколько меньше, чем по (4.1.16). При вычислении среднего значения радиальной скорости падения тела (Vц) необходимо знать точное значение радиуса Земли, точное значение ускорения тяготения на поверхности Земли и на уровне дна шахты, а также учитывать изменение ускорения тяготения при уменьшении радиуса во время падения.
Составляющую окружных участков пути, пройденную телом по дуге окружности с переменным радиусом под действием ускорения Кориолиса, можно рассчитать по формуле (4.1.10, гл. 4.1)
S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = 0,0116296 (м / c -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
Этот путь не равен отклонению тела от бывшей вертикали при свободном падении. Это совершенно разные вещи. При свободном падении отклонение тела от начальной вертикали (от радиуса Земли) происходит за счет разности скоростей тела и дна шахты. При этом линейная скорость свободно падающего тела не изменяется. Под действием же силы Кориолиса, возникающей при взаимодействии падающего тела со стенкой шахты, линейная скорость тела уменьшается от значения линейной скорости тела на поверхности до линейной скорости дна шахты.
В результате, отклонение происходит со средним значением разницы скоростей этих двух движений, которое вдвое меньше самой разницы. Поэтому путь, пройденный за счет ускорения Кориолиса в два раза меньше, чем путь, пройденный за счёт разницы скоростей тела на поверхности и у дна шахты. Соответственно и ускорение Кориолиса будет в два раза меньше, чем гипотетическое ускорение, найденное по результатам отклонения от вертикали свободно падающего тела.
Таким образом, опыт с падением тел не может служить критерием правильности формулы Кориолиса, поскольку в этом опыте проявления силы Кориолиса нет.
Об этом же свидетельствует и физический смысл явления Кориолиса. Из классической физики следует, что ускорение Кориолиса это изменение абсолютной скорости в направлении перпендикулярном радиусу, которое обеспечивается двумя самостоятельными независимыми ускорениями:
1. Ускорением, характеризующим приращение линейной скорости переносного вращения по абсолютной величине;
2. Ускорением, характеризующим приращение радиальной скорости относительного движения по направлению.
При этом, хотя отклонение тела от вертикали при свободном падении и позволяет вычислить гипотетическое ускорение, соответствующее классическому ускорению Кориолиса, но оно не соответствует ускорению Кориолиса по физической структуре, из которой классическая физика и выводит физический смысл своего ускорения Кориолиса.
Даже абстрактно математическое ускорение, которое может быть вычислено через отклонение тел от вертикали при падении в условиях Земли, соответствует исключительно только ускорению по приращению переносной скорости по абсолютной величине, т.к. это отклонение измерено в переносном направлении по факту. При этом ускорение по изменению радиальной скорости по направлению ничем не обеспечено.
Возможно, классическая физика считает этот опыт подтверждением одного из теоретических выводов ускорения Кориолиса, который приведён, например, в справочнике по физике Х. Кухлинга (Х. Кухлинг, «Справочник по физике», МОСКВА, «МИР» 1983, см. главу 4). В этом выводе за приращение поворотного движения так же принимается удвоенное приращение переносной скорости по абсолютной величине. То есть фактически в этом выводе так же учитывается длина дуги окружности, достигнутая не за счёт чистого приращения переносной скорости, начиная с его нулевой величины в начальный момент времени, а за счёт готовой постоянной разницы скоростей.
Отсюда и получается удвоенное переносное ускорение, без какого-либо намёка на ускорение по изменению радиальной скорости относительного движения по направлению. Но тогда этот вывод противоречит другим выводам ускорения Кориолиса, в которых отдельно учитывается приращение скорости относительного радиального движения по направлению.
10. КРАТКИЙ АНАЛИЗ ВЗГЛЯДОВ СОВРЕМЕННЫХ АВТОРОВ НА ЯВЛЕНИЕ КОРИОЛИСА
Кандидат технических наук Степан Георгиевич Тигунцев в своей статье («Эффект Кориолиса – это просто» от 29 апреля 2005г. stiguncev@yandex.ru.) утверждает, что ускорение Кориолиса – это разность ускорений инерции двух широт во времени. Приведем достаточно обширные выборки из его работы.
С. Г. Тигунцев
«Есть некое ускорение инерции, которое определяется по формуле (1). «Из (6) выразим отрезок времени dt, получим (7). Подставим (7) в (2) получим (8). Выражение (8) позволяет получить ускорение Кориолиса по параметрам равномерного движения по меридиану при вращении Земли. Сила Кориолиса определяется по выражению (9)».

Далее С. Г. Тигунцев предлагает проверить свои формулы на практике (приведем оригинальный текст):
«Для проверки правильности методики рассмотрим соответствие расчёта эксперименту. В учебнике физики (авторы Л. Д. Ландау, А. И. Китайгородский, Наука, 1974 г.) показан эксперимент, в котором на экваторе падает тело в шахту с высоты 80 метров и отклоняется при этом на 2,3 см к востоку.
Сначала определим линейную скорость вращения Земли для радиусов 6380080 м и 6380000 м по выражениям (10) и (11), соответственно, 463,7372963 м/сек и 463,7314815 м/сек. Затем определим ускорения инерции для указанных радиусов по выражениям (12) и (13) для отрезка времени 4 сек (время падения тела с высоты 80 м), соответственно, 0,002849295 м/сек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и 0,002849259 м/сек -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
».
Ниже приводится фотокопия формул и расчетов автора:

«Определяем ускорение Кориолиса, как разность ускорений инерции для указанных радиусов по выражению (14) – 3,573 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Преобразуем (7) в (15), где в левой части показано произведение разницы линейных скоростей вращения Земли на отрезок времени (4 сек), которое является расстоянием, на которое сместится тело под действием силы Кориолиса.
Получаем по (16) отклонение тела на 2,326 см. И получаем по (17) отклонение тела на 2,326 см. Более точный результат получим, если разобьём путь 80 м на участки и определим отклонения для каждого участка».
Выше уже отмечалось, что по нашему мнению, свободное падение тел под действием силы тяготения не сопровождается действием силы Кориолиса. Если бы отклонение от вертикали происходило под действием ускорения, полученного по формуле Тигунцева, то расхождение с опытными данными, полученными при свободном падении тел на землю, было бы просто огромным.
Действительно, подставив ускорение Кориолиса (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), полученное по формуле (14) по Тигунцеву в формулу для пути, пройденного с ускорением (4.10) получим:
S (с учетом а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
по Тигунцеву – (g -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) =
= ак * t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = 3,573 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* 4 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 = 0,000000286 м
Чтобы согласовать формулу Тигунцева (14) с классическим ускорением Кориолиса понадобился бы дополнительный множитель не «2», а более «80 000».
***
Авторы из Удмуртии (maholet.aero.ru, http://vitanar.narod.ru/autors/toropovvlad/toropovvlad.htm) утверждают, что «формула ускорения Кориолисапри движении по направляющей завышена в два раза», но соглашаются, что «сила Кориолиса количественно верна», а также считают, что для небесной механики в два раза завышено не только ускорение Кориолиса, но и сила Кориолиса. Мы солидарны с авторами по всем перечисленным выше позициям в целом, кроме некоторых деталей.
Приведем оригинальный текст:
«3.4.1. Замечания о силе Кориолиса
Ошибка заключается в том, что применяется теорема Кориолиса, которая годится лишь для грубого описания случаев движения тела в «жёсткой» трубке. Эта трубка (или канал) движутся с постоянной угловой скоростью ω, что неприемлемо для свободного движения тела, когда угловая скорость изменяется, как и в данном случае со стулом.
Теорему Кориолиса ошибочно применяют при анализе отклонений падения тел на землю, например, в шахту. Опытные данные подгоняют под теорему, как и аналогичные задачи в учебниках.
Сила Кориолиса определяется по формуле (жирным шрифтом выделяем вектора):
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· m = -2 ω · V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· m,
где V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
радиальная скорость движения тела массой m, ω – его угловая скорость. Это в 2 раза больше, чем при свободном движении тела. Направления ускорения и силы Кориолиса противоположны. При свободном же движении сила и ускорение имеют одно направление.
Применение теоремы Кориолиса для свободного движения (например, планеты) не соответствует закону сохранения энергии.
Ускорение у Кориолиса завышено в 2 раза ошибкой при взятии производной вектора переносной скорости, из-за отрыва от физики.
Сила Кориолиса (при движении в трубке) количественно верна, но не обоснована физически. Половина силы Кориолиса, действительно, является силой инерции: при приближении к центру вращения тело тормозится трубкой, при удалении – разгоняется. Другая же половина силы обусловлена действием центробежной силы, точнее, её проекцией на направление, перпендикулярное радиусу движения в плоскости орбиты (о ней будем говорить далее). Эта половина силы не даёт ускорения – не позволяет трубка. Сила Кориолиса – это сумма двух различных сил».
Авторы не приводят графическое пояснение, поэтому, чтобы прокомментировать приведенный выше оригинальный текст, проиллюстрируем точку зрения авторов графически на Рис. 10.1. Центробежная сила (Fц), по мнению авторов, направлена вдоль геометрического радиуса кривизны (О1,В) дуги (ВС). Авторы полагают, что вторая половина силы Кориолиса, обусловлена силой Fц1 (см. Рис.10.1).
Рис. 10.1
В главе 3.5 показано, что с позиции классической модели вращательного движения принципиально невозможно обнаружить тангенциальные силы, возникающие при «свободном» движении с изменяющимся радиусом, т.к. радиальная сила имеет проекцию только на реальную траекторию поворотного движения и не имеет проекций на строго круговую траекторию переносного вращения. Авторы из Удмуртии попытались преодолеть этот недостаток общей кинематики вращательного движения, через определение центробежной силы (Fц) вдоль геометрического радиуса поворотного движения. При этом они получили-таки проекцию центробежной силы на касательную к окружности переносного вращения в виде тангенциальной силы (Fц1). Однако это решение столь же не физическое и абсурдное, как и классическая модель вращательного движения.
Безусловно, любое произвольное криволинейное движение может быть представлено в виде совокупности равномерных вращательных движений по вписанным окружностям с постоянным геометрическим радиусом. Именно так мы с вами и поступили при определении абсолютного ускорения произвольного криволинейного движения (см. главу 7.3). Однако при этом проектировать силы и ускорения, проявляющиеся вдоль геометрического радиуса на реальную траекторию физически неправомерно, т.к. все соседние точки реальной траектории в таком представлении принадлежат другим вписанным окружностям, т.е. другим движениям.
Таким образом, если мы академически представили движение точки (В), как движение по вписанной окружности с геометрическим радиусом (О1В), то его центробежная сила (Fц) уже не может иметь проекции на касательную к этой окружности в виде тангенциальной силы, т.к. они взаимно перпендикулярны. В этом направлении, но вдоль касательной к реальной траектории действует истинная сила Кориолиса, которая является проекцией центростремительной силы (силы тяготения), направленной вдоль физического радиуса (ОВ). Это и есть истинная сила Кориолиса.
Истинная сила Кориолиса выполняет свою функцию именно вдоль линии проявления линейной скорости движения, направленной по касательной к реальной траектории. При радиальном движении в сторону от центра тяготения именно эта сила реально тормозит тело, и именно эта сила ускоряет его при радиальном движении к центру тяготения. В соответствующем направлении в каждом из этих случаев проявляется и истинное ускорение Кориолиса, которое действительно вдвое меньше классического. Понятно, что при этом меняется и виртуальная для поворотного движения линейная скорость переносного вращения.
Авторы из Удмуртии нашли лишь оригинальный способ определить проекцию результирующей силы вращательного движения на круговую траекторию переносного движения. Классическая физика в лице Хайкина С. Э. так и не смогла этого сделать (см. главу 3.5), т.к. классическими методами это сделать принципиально невозможно. Но даже оригинальный способ, найденный авторами из Удмуртии, не проясняет физический механизм образования такой проекции. Истинная сила Кориолиса физически может быть привязана к тангенциальному направлению по отношению к виртуальным окружностям переносного вращения только через проекцию энергетического влияния радиальной силы на тангенциальное направление, как показано в главе 3.5.
Причем энергетическая проекция это наше академическое нововведение специально для разрешения противоречий классической физики, которой непременно хочется, чтобы сила Кориолиса действовала вдоль геометрической окружности приносного вращения. Но она не может это обосновать, т.к. радиальная сила не имеет проекций на переносную окружность. На окружность может иметь проекции только результирующая сила поворотного движения, которая направлена вдоль касательной к реальной траектории, и на формирование которой естественно оказывает непосредственное влияние радиальная сила. Вот так и появилась академическая, но физически обоснованная проекция энергетического влияния или энергетическая проекция.
Физическая наука не может игнорировать общую кинематику криволинейного движения на макроуровне. В этом мы полностью согласны с классической физикой, т.к. на макроуровне проявляется исключительно общая кинематика любого движения. Но раз уж мы вынуждены мириться с общей кинематикой криволинейного движения, динамику которой векторная геометрия определить, бессильна, то без энергетических проекций в современной физике не обойтись. Во всяком случае, это позволит избавиться от абсурдных противоречий классической физики в теоретическом обосновании динамики криволинейного движения на основе его общей кинематики.
Следующее замечание. Авторы пишут: «Половина силы Кориолиса, действительно, является силой инерции: при приближении к центру вращения тело тормозится трубкой, при удалении – разгоняется». Но в соответствии с концепцией классической физики фиктивные силы инерции не могут ничего ни разгонять, ни тормозить. В классической физике это просто абстрактная математическая реакция. Разгоняет и тормозит тело в трубке только реальная поддерживающая сила, а инерционная половина силы Кориолиса это только реакция на поддерживающую силу.
Это же замечание актуально и для представления авторов о второй половине силы Кориолиса: «Другая же половина силы обусловлена действием центробежной силы, точнее, её проекцией (Fц1) на направление, перпендикулярное радиусу движения в плоскости орбиты». Но здесь сложнее. Здесь авторы намешали в кучу и реальные и фиктивные силы. Эта вторая половина существует и в отсутствие поддерживающей силы, как, например, в небесной механике. Об этой половине авторы говорят, что она совпадает по направлению со своим же ускорением (на рисунке зелёная стрелка, совпадающая с (Fц1)): «При свободном же движении сила и ускорение имеют одно направление». Но тогда это самая что ни на есть обычная сила, т.е. она не может быть проекцией фиктивной центробежной силы, направленной хоть вдоль физического радиуса, хоть вдоль геометрического радиуса!
Именно эта сила тормозит и ускоряет тело в отсутствие поддерживающей силы, в том числе и в небесной механике и направлены эти действия противоположно поддерживающей силе при движении в трубке. У авторов же эта сила такая же фиктивная, как и первая половина! По крайней мере, так следует из их текста дословно, ведь у них ускоряет и тормозит тело именно первая половина, про вторую они уже так не говорят. Правда, в дальнейшем через воздействие эфира они поясняют, что центробежная сила это вполне реальная сила. Но всё же это не только словесная неразбериха. Ниже будет показано, что воздействие эфира по типу подъёмной силы крыла играет в описываемом процессе второстепенную роль. Главная роль принадлежит тяготению.
Далее авторы утверждают: «Сила Кориолиса (при движении в трубке) количественно верна, но не обоснована физически». Это так же не совсем верно. Сила Кориолиса не только не обоснована физически, но и количественно не верна. Как утверждают сами авторы, вторая половина уравновешена трубкой: «Эта половина силы не даёт ускорения – не позволяет трубка». Но в динамике неуравновешенного движения уравновешенные силы не участвуют. Поэтому количественно верно только напряжение Кориолиса. Да и Кориолиса ли это напряжение, если за истинную силу толи Кориолиса, толи Кеплера в её составе принимать только вторую половину? Впрочем, это не вина авторов. Неумение чётко излагать свои мысли это наша общая беда.
Далее авторы рассматривают движение свободнолетящего тела под действием центральной силы. Замечания к ним все те же, что и по силе Кориолиса. Но их рассуждения заслуживают внимания, потому что авторы в принципе находятся на правильном пути. Поэтому приведем еще одну обширную цитату из их работы:
«3.4.2. Свободное движение
На рис.8 тело массы m под действием центральной силы F (с центром в точке О) движется по кривой L переменного радиуса кривизны R» с центром кривизны О» со скоростью V. Точка П – перицентр орбиты L. Скорость тела, находящегося в точке в, разложим на 2 составляющие: V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
—радиальная, Vокр – перпендикулярно радиусу обиты R.
На тело m, помимо сил инерции, действуют 2 силы: центральная F (или центростремительная) и центробежная сила Fц. Эту последнюю силу нельзя отнести к силам инерции (см. предыдущий параграф 3.3). В небесной механике считается, что планеты движутся под действием одной центральной силы, что окружное (азимутальное, трансверсальное) ускорение равно нулю (спис. лит.– 46), что планеты имеют только центростремительное ускорение (с.л. 59, 76), направленное всегда к центру тяготения по радиусу. Однако, вечно «ускоряясь», ни одна из них не приблизилась к Солнцу.
Что же это за алхиметрия?! Если планета не имеет окружного ускорения, то, что же заставляет тогда её изменять окружную и угловую скорость, например, при переходе от апоцентра к перицентру?
Итак, центробежную силу Fц, действующую по радиусу кривизны, разложим на 2 составляющие: F» – по радиусу орбиты (радиальная составляющая), Fокр – перпендикулярно этому радиусу – окружная составляющая.
С противоположной стороны от центра О в точке а движется центральное тяготеющее тело М (например, Земля, если m – Луна) с меньшим радиусом орбиты R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Оа.
На рис. 9 представлены ускорения, действующие на тело m. О них поговорим позднее.
Угол ψ – это угол между вектором орбитальной скорости V и вектором окружной скорости Vокр. Он положителен, если V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– положительна. Угловая скорость ψ» положительна, если угол ψ растёт. При движении в I четверти (как на рисунках) и в IV четверти центробежная составляющая F» по модулюбольше центральной силы F на величину кс. Они равны при углах истинной аномалии θ = 90º и 270º, что следует из расчётов. Во II и III четвертях F»| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
которое два раза меняет свой знак за 1 оборот тела по орбите. В I и IV четвертях это ускорение положительно – направлено от центра. Скорость положительна также при направлении от центра.
В I и II четвертях тело m, удаляется от центра О, окружная сила Fокр направлена назад – тело тормозится (в окружном и орбитальном направлениях). В III и IV четвертях (движение от апоцентра к перицентру) – ускоряется. Эту окружную силу Fокр и заменяют в небесной механике и в ряде земных задач ошибочно силой Кориолиса.


Определим величину окружной силы и окружного ускорения
1 вариант вывода. Величина этой силы была определена из сравнения работ центральной и орбитальной сил. Производилось также сравнение работы орбитальной силы с изменением кинетической энергии тела m (например, для случая на рис.10) с учётом того, что при отсутствии момента внешних сил момент количества движения постоянен (есть теорема), то есть в скалярном виде
L = m · V · R · cosψ = const.
Задача решена на частных примерах и в квадратурах. Получилось, что все три энергии равны, если окружная сила (в скалярном виде):
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· m = -V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· ω · m.
Здесь: окружное ускорение a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· ω,
ω– угловая скорость.
Знак минус (-) означает, что при положительной радиальной скорости V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(движение от перицентра к апоцентру – подъём) ускорение и сила отрицательны, то есть тело тормозится.
2 вариант. Величину окружной силы можно определить из 2 закона Кеплера, который запишем в скалярной форме:
Ś = ½ R V cos ψ = ½ R V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= const.
Секториальная скорость Ś постоянна, поэтому её производная по времени равна нулю:
Ś -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ½ [R’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+R · (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
] = 0.
Здесь:
R’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– радиальная скорость, поскольку R – скаляр;
(V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)’ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– окружное ускорение;
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω·R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= θ» · R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Тогда уравнение можно записать так:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
·ω · R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
·a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0.
Сократив на Rокр, получим :
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· ω. (формула 3.4.2.1)
Окружная сила, с учётом 2 закона динамики, будет равна:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· m = – V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
· ω · m. (форм.3.4.2.2)
Вновь получили такое же выражение окружного ускорения и окружной силы, что и в 1 варианте.
Ньютон, Лагранж и их последователи до наших дней допускают ошибку при выражении секториальной скорости:
Ś = ½ RV -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Её просто заменяют геометрическим выражением:
S = ½ R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω,
где радиус R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– фиксированная величина (в действительности R ≠ R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
При взятии производной это даёт другой результат – окружное ускорение a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
получается с двойкой, как у Кориолиса, но с другим знаком.
3 вариант. Вместо 2-го закона Кеплера (во втором варианте вывода) можно взять закон постоянства момента количества движения в скалярной форме: M = m V R cosψ. Результат опять будет таким же.
Таким образом, при орбитальном свободном движении тело имеет окружное (азимутальное) ускорение а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
под воздействием окружной силы эфира
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= -V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ω · m.

Когда человек с гантелями вращается на стуле (рис.10), подтягивая их к себе, он ускоряется этой окружной силой. Этой силе приходится здесь разгонять не только гантели, но и человека со стулом. Поэтому ускорение разгона будет меньше, чем аокр. Следовательно, в общем случае тело испытывает напряжённость окружной силы:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ m
А само ускорение тела будет
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
׃ m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,где m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– приведённая масса тела (стандартное понятие)
Определим связь между ускорениями свободного тела m (согласно рис.8 и 9).
Продифференцируем по времени скорости:
V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vcosψ, V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Vsinψ.
Получимзначения окружного и радиального ускорений:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)» =V’cosψ – Vsinψ ·ψ» = a cοsψ – Vψ’sinψ,
гдеa =V» – орбитальное ускорение;
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)» =V’sinψ+Vcosψ·ψ» = asinψ +Vψ’cosψ
– радиальное ускорение, направлено по радиусу орбиты; оно положительно, если направлено от центра.
После исключения произведения Vψ» из обоих выражений и несложных преобразований получим соотношение ускорений (в общем случае при несвободном движении – напряжений):
a =a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
cosψ +a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
sinψ (формула 3.4.2.3).
Орбитальное ускорение равно сумме проекций окружного и радиального ускорения на направление касательной к траектории.
Орбитальная сила имеет направление ускорения и равна:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ma (3.4.2.4).
Для вычисления радиального ускорения надо cумму центробежной составляющей и центральной (центростремительной) сил (с учётом их знака) разделить на массу тела:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (F/+F) /m = (F/-|F|) /m =F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/m (3.4.2.5).
Здесь F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
является радиальной силой, под действием которой и происходят радиальные перемещения и изменения скорости.
Умножим равенство 3.4.2.3 на массу тела m, получим:
ma =ma -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
cosψ +ma -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
sinψ.
Или, учитывая предыдущие соотношения и определения:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
cosψ +F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
sinψ (3.4.2.6).
Орбитальная сила равна сумме проекций окружной и радиальной сил на направление касательной к траектории.
Таковы реальные физические ускорения и силы, действующие на движущееся тело под действием центральной силы.
Заметим, что при определении ускорений производная бралась не от вектора скорости (как принято в классической механике), а от величины скорости. Как уже отмечалось в нашей работе (пар.3.3), ускорение – это изменение скалярной величины скорости (или просто – величины скорости). Направление ускорения определяется направлением ускоряющей силы.
Как видно, мы не обнаружили центростремительного ускорения и в данной задаче. Есть радиальное ускорение, которое может быть направлено как к центру, так и от центра. Оно соответствует реальным перемещениям и изменениям скоростей тела. Нет центростремительных ускорений, есть центростремительные напряжения, вызванные центральной силой. И это следовало бы различать. Но физико-математики с этим не считаются. И складывают ускорения с напряжениями. И иногда получают теоремы.
Ускорение – это результат действия напряжений
Следует обратить внимание, что окружные и орбитальные силы и ускорения дают проекцию на ось апсид (большая ось орбиты), всегда направленную к перицентру.
Справедливость полученных выражений можно проверить простым численным примером движения Земли вокруг Солнца. Нами проводились различные эксперименты по вращению тел с переменным радиусом. Под действием орбитальной силы эфира раскачиваются качели, падают тела, движутся планеты, спутники и т.д..
В литературе по баллистике и небесной механике в уравнениях орбитального движения, составленных в полярных или сферических координатах, присутствуют компоненты ускорения и силы Кориолиса, что даёт погрешность в расчётах траекторий.
Лишь то, что движется по Земле (поезда, реки…) или в «трубке» с постоянной угловой скоростью, испытывает действие сил Кориолиса с учётом замечаний подпараграфа 3.4.1.
В случае свободного движения тела в поле центральной силы работает схема сил и ускорений, представленная в данном подпараграфе 3.4.2. По данной схеме раскачиваются качели, падают тела, движутся по орбитам спутники, планеты и т.д.. Маятник Фуко испытывает действие орбитальной силы, но оно не влияет на суточный период обращения плоскости качаний, поскольку действие этой силы за полупериод качания компенсируется её противоположным действием за следующий полупериод».
Авторы считают, что все силы вращательного движения обусловлены движением тел в мировой среде эфире, т.е. все силы вращательного движения возникают под действием внешних сил.
«…Она (центробежная сила – авт.) является обычной силой, подобной силам аэрогидродинамики, как, например, подъёмная сила крыла», «…центробежная сила есть результат сквозного обтекания тела эфирной средой».
Мы не против признания эфира, как мировой среды и в этом отношении полностью согласны с В. А. Ацюковским (см. «ОБЩАЯ ЭФИРОДИНАМИКА»). Но речь может идти только о влиянии эфира, как дополнительного фактора, а не как фактора, образующего вращательное движение макротел. Ведь выталкивающая сила эфира появится только при разности скоростей обтекания эфиром движущегося тела.
Скорость обтекания эфиром тела движущегося равномерно и прямолинейно со всех сторон одинаковая. Для получения разности скоростей необходимо иметь установившееся вращательное движение, когда скорость обтекания со стороны центра вращения будет отличаться от скорости с внешней стороны. Значит вначале должно возникнуть вращение со всеми вытекающими последствиями, а уже потом начнет сказываться влияние эфира. Поэтому представленная авторами схема образования сил вращения правомерна только для установившегося вращения в эфирной среде. При этом силы по типу подъёмной силы, никакого заметного влияния на параметры движения не окажут.
Ну а по большому счёту все взаимодействия действительно обеспечиваются эфиром (см. главу 1.2). Только центробежная сила в подавляющей своей части это не подобие подъёмной силы крыла. Это реализация накопленной инерции (энергии) прямолинейного движения, которая выделяется при поэлементной поддержке движения. Вначале за счёт силы тяготения тормозятся (ускоряются) наиболее радиально удалённые (приближённые) от центра (к центру) тяготения элементы. При этом на них воздействуют последующие элементы. А далее осуществляется механизм явления инерции (см. главу 1.2), который и определяет ускорение и торможение движения планет по орбитам.
Относительно мнения авторов, что в небесной механике в два раза завышено не только ускорение, но и сила Кориолиса, у нас по большому счёту возражений нет. С классической точки зрения сила Кориолиса в небесной механике не действует, т.к. угловой момент в орбитальном движении не изменяется. Однако как показано в главе 3.5 и главе 4.2 именно истинная сила Кориолиса вдвое меньшая классической силы Кориолиса и определяет процесс преобразования видов вращательного движения и закон сохранения углового момента.
В целом с учётом наших замечаний мы согласны с авторами из Удмуртии практически по всем позициям. Хотя из этих замечаний следует, что авторы так и не раскрыли природу явления Кориолиса. Во многом этому мешает паразитные академические условности классической физики. Если уж условно считать силы инерции фиктивными, то:
Во-первых, необходимо честно заявить, что эта условность введена только для отражения реальной действительности на доступном сегодняшней науке уровне, когда взаимодействия на уровне мировой материальной среды пока ещё не могут быть непосредственно обнаружены. Они обнаруживаются только косвенно.
Во-вторых, для придания академическим условностям общей кинематики криволинейного движения реального физического смысла необходимо дополнить векторную геометрию энергетическими проекциями, физический смысл которых вовсе не условный. Условно только название, но зато оно сократит длинное объяснение смысла проекций энергетического влияния.
В-третьих, необходимо отказаться от порочной практики приписывать условным академическим силам инерции, хотя и с отрицательным знаком ускорения, генерируемые обычными силами. От этого возникает главная путаница между реальными и мнимыми силами и ускорениями в современной физике. Ведь ускорение Кориолиса, например, не принадлежит силе Кориолиса. Это ускорение поддерживающей силы. Тогда сразу же становится очевидным, что в классическом поворотном движении нет никакого ускорения Кориолиса. Истинное ускорение Кориолиса принадлежит истинной силе Кориолиса – Кеплера. И это вполне обычная сила и обычное ускорение.
Возможно, в отсутствие паразитных условностей или, по крайней мере, при чётком обозначении их места в природе авторы «Махолёта» выразили бы свои мысли намного яснее. Но даже их сегодняшних взглядов вполне достаточно, чтобы опровергнуть классическую версию явления Кориолиса или, по крайней мере, заставить современную науку усомниться в ней!
***
Ряд авторов, с которыми мы не согласны относительно природы силы Кориолиса, предлагают, совершенно несостоятельные, на наш взгляд, идеи, например, движитель кориолисового типа.
Так Сергей Макухин (makss59@mail.ruдата публикации 28.10.2003 г. источникSciTecLibrary.ru) пишет:
«Космическое „антигравитационное“ – левитирующее средство, на мой взгляд, возможно. Если его выполнить в виде контурной трубчатой равнобедренной трапеции, направленной малым основанием вниз, а большим вверх, так чтобы ее стороны совпадали с нормалями, например на экваторе, к поверхности Земли или иначе служили продолжениями радиусов, направленных к центру планеты. Понятно, что чем больше масштабы конструкции и скорость жидкости в этом замкнутом контуре, тем больше подъемная сила или если ток в контуре-трапеции сменить на обратный – она будет утяжеляться. Заметим, что основания трапеции будут располагаться параллельно поверхности земли. Для этой цели может подойти проводящий контур-трапеция, в котором течет электрический ток. Конструкция может иметь и объемный вид при каркасно-контурном расположении в пространстве. Механика этого процесса такова, что „противоположные“ векторы силы Кориолиса на перевернутой трапеции перпендикулярны радиусам-нормалям Земли, совпадающими со сторонами контурной трапеции и поэтому их сложение не дает в сумме нуль по вертикали, так как нормали находятся под углом друг к другу. Что и обеспечивает подъем конструкции или ее утяжеление за счет суммы „противоположных“ сил Кориолиса в контуре».
И источник классической силы Кориолиса (поддерживающая сила), и истинная сила Кориолиса это внешние для вращающейся ситемы силы (см. главу 3.5). Поэтому для того, чтобы система левитировала за счёт этих сил необходимо чтобы вместе с системой левитировал и источник этих сил, т.е. должен вначале взлететь источник тока в трапеции, тогда взлетит и сама жестко связанная с ним трапеция, но только силы Кориолиса в уже летящей трапеции будут не причём. Если же запустить систему в орбитальный полёт, то тоже ничего не получится, т.к. помимо всего прочего трапеция начнёт вращаться в сторону противоположную потоку. При этом силы Кориолиса должны уравновеситься.
***
Приходовский Михаил Анатольевич (Приходовский Михаил Анатольевич (канд. физ.-матем. наук, г. Томск) www.INAUKA.ru, 07.04.04 prihod1@mail.ru) так же поддерживает идею полетов с использованием силы Кориолиса. Он предлагает использовать силу Кориолиса, действующую на тело со стороны, вращающейся вселенной. Однако в космосе может проявляться только истинная сила Кориолиса (см. главу 3.5, 5.5).
М. А. Приходовский
Мы не можем знать, поддерживает ли Михаил Анатольевич классическую версию явления Кориолиса, но в классической физике истинная сила Кориолиса вовсе и не существует. Истинная сила Кориолиса в нашей версии является составляющей радиальной силы. Единственной же радиальной силой, участвующей во вращательном движении объектов небесной механики является сила тяготения, которая давно используется в космических полётах. Однако никто и никогда ещё не ассоциировал силу тяготения с силой Кориолиса.
Конечно же, можно допустить, что такое «открытие» рано или поздно было бы сделано, если не Приходовским М. А. так кем-то другим. Но всё дело в том, что явление Кориолиса вообще не является каким-либо специфическим явлением в природе. И классическая сила Кориолиса, и истинная сила Кориолиса не являются силами особой природы. Это рядовые силы, участвующие в преобразовании движения по направлению в общем случае и в преобразовании видов вращательного движения в частности.
***
Другой автор, Суханов Владимир Николаевич предложил вывод полной формулы ускорения Кориолиса (Зарегистрировано во ВНТИЦ 01 декабря 2000 года под номером 72200000039 статья опубликована в книге "Изобретательское Творчество" в 2003):
«2.1. Вывод полной формулы ускорения Кориолиса
В статье представлен вывод формулы Кориолиса ускорения с использованием закона сохранения энергии.
Полная формула Кориолиса ускорения (см. Приложение п. 2.2 «Ускорение относительного движения, возникающее в центре вращения системы отсчета») имеет вид:
X« -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ωX» (2X – dX) / (X – dX); X" -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ωX» (2X + dX) / (X + dX)
Где: ω– угловая скорость вращения системы отсчета,
X« – линейная относительная скорость материальной точки, направление которой пересекает центр вращения системы отсчета,
X – расстояние между центром вращения системы отсчета и материальной точкой,
dX – величина приращения X, стремящаяся к нулю,
X« -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ускорение Кориолиса при приближении материальной точки к центру вращения,
X« -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ускорение Кориолиса при удалении материальной точки от центра вращения.
2.2. Ускорение относительного движения, возникающее в центре вращения системы отсчета.
Известна формула Кориолиса ускорения X» материальной точки:
X« = 2ωV
Где: ω– угловая скорость вращения системы отсчета,
V – линейная относительная скорость материальной точки, направление вектора которой пересекает центр вращения системы отсчета.
Если материальная точка, при своем движении, пересекает центр вращения системы отсчета, то
X« = ωV
То есть Кориолиса ускорение изменяется от обычного в два раза. Полная запись формулы Кориолиса ускорения (см. Приложение п. 2.1 «Вывод полной формулы ускорения Кориолиса»), при приближении к центру, может быть представлена в виде:
X« = ωV (2X – dX) / (X – dX)
Где: X – расстояние между центром вращения системы отсчета и материальной точкой,
dX – величина приращения X, стремящаяся к нулю.
В большинстве случаев X не стремиться к нулю, следовательно:
(2X – dX) / (X – dX) = 2
Следует отметить, что при приближении к центру на расстояние несколько dX, X» начинает возрастать и при X стремящемся к dX, X» стремиться к бесконечности и меняет свой знак на противоположный. Кориолиса ускорение начинает действовать в противоположном направлении по сравнению с обычным. Далее, X» резко снижается до нуля (при X, стремящемся к 0,5dX) и снова возрастает. При прохождении через центр (X=0) X» = ωV. При удалении от центра X» стремиться к 2ωV и при X достигшим нескольких dX, X» – практически уже равно 2ω V.
Полная запись формулы при удалении от центра:
X« = ωV (2X + dX) / (X + dX) (см. график)
Графические зависимости двух приведенных формул для X», имеют зеркальную симметрию по вертикали (относительно оси X»).
Режим приближения к центру может быть опасным для механизма (и перемещения в целом) из-за броска величины ускорения от нормального до нуля через бесконечность с изменением знака. При этом не исключены разрушения. Предложенное уточнение может объяснить неожиданности, возникающие при полетах летательных аппаратов в турбулентной атмосфере и у географических полюсов.
График. Ускорение относительного движения, возникающее в центре вращения системы отсчета.
С некоторыми выводами автора можно согласиться, но далеко не со всеми. В центре вращения ускорение Кориолиса действительно равно половине классического ускорения Кориолиса. Однако это происходит вовсе не потому, что формула ускорения Кориолиса, представленная автором при X, равном нулю (X = 0) приобретает, по мнению автора, вид (X» = ωV), а потому что геометрическое ускорение Кориолиса при неизменной радиальной и угловой скорости всегда вдвое меньше классического ускорения Кориолиса.
Кроме того, при наличии переносного вращения и ненулевой радиальной скорости ускорение Кориолиса никогда не равно нулю ни на расстоянии до центра вращения (Х), стремящемся к (0,5dX), ни непосредственно в центре вращения, ни на любом другом расстоянии от центра вращения. Ни в одной точке на радиусе переносного вращения угловая скорость вектора радиальной скорости, ускорение которой равно ускорению Кориолиса не равна нулю. Значит не равно нулю и ускорение Кориолиса тела. В центре вращения в нуль обращается только радиус переносного вращения, а, следовательно, и центростремительное ускорение в составе абсолютного движения.
Далее у Суханова при значении (X), стремящемся к (0,5dX) ускорение Кориолиса стремится к нулю, а затем снова возрастает до (X» = ωV) в центре переносного вращения и до (X» =2ωV) при достижении радиуса переносного вращения нескольких (dX). На графике видно, что при (Х= -0,5 * dX) ускорение Кориолиса равно нулю, а при положительных значениях (Х) в симметричной точке (Х = +0,5 * dX) ускорение Кориолиса равно промежуточному значению между (ωV)и (2ωV).
Из этого следует, что точки радиуса, соответствующие (Х = |0,5 * dX|) при разных направлениях радиального движения у Суханова имеют разные физические свойства. Если сменить направление радиального движения, то, следуя логике автора точки (Х = |0,5 * dX|) поменяют свои свойства с точностью до «наоборот», что необъяснимо с физической точки зрения. Кроме того, (dX) и (0,5dX) это всего лишь математическая величина, которая физически неопредлена. В чём разница (dX) и (0,5dX) при стремлении (dX) к нулю? При каких значениях должны проявиться предсказанные автором метаморфозы с ускорением Кориолиса?
К сожалению, автор не приводит обоснования своих взглядов с физической точки зрения, что стало традиционным для современной физики явлением. Поэтому физический смысл ускорения Кориолиса в видении автора, а также наличие множителя «2» в приведённой формуле вдали от центра вращения, как и следовало ожидать по традиции современной физики, остаётся у Суханова без физического обоснования.
***
Канарёв Ф. М. КОРИОЛИСОВА СИЛА И КОРИОЛИСОВО УСКОРЕНИЕ от 2.06.2010 г., источник: SciTecLibrary.ru. (E-mail: kanphil@mail.ru). Д.т. н. Канарев Ф. М. предлагает учитывать фазу ускоренного поворотного движения, т.к. по мнению автора: «Началом движения всех материальных точек и тел является ускоренное движение, а равномерное движение всегда, всегда, всегда – следствие ускоренного движения». Попутно заметим, что этой фразой Канарев Ф. М. фактически утверждает, что он знает, откуда появилось первое движение, т.е. знает того, кто впервые когда-то что-то ускорил! Ньютон, например, не взял на себя такую смелость, и правильно сделал, потому что движение это неотъемлемое врождённое свойство материи, а ускоренное движение это только характеристика изменения свойства материи движения, но никак не начало свойства. Об этом свидетельствует и введённый самим Канарёвым термин «замедление», который является не началом движения, а началом его конца. А теперь к делу.
Ф. М. Канарёв
В своем анализе Ф. М. Канарев приходит к выводу, что ускорение Кориолиса при постоянной угловой скорости, вернее в его версии это кориолисово замедление, может определяться без двойки. Это абсолютно естественный вывод, если учитывать только динамическую составляющую силы Кориолиса, т.е. геометрическое приращение поворотного движения. При этом в версии Канарёва замедление Кориолиса, как и истинное ускорение Кориолиса в нашей версии, совпадает с вызывающей его силой, что свидетельствует о принадлежности истинной силы Кориолиса к обычным силам. Однако Канарёв этого обстоятельства не увидел. Он по-прежнему считает силу Кориолиса фиктивной!
Канарёв Ф. М. обращает внимание, что классическое ускорение Кориолиса вдвое больше полученного им кориолисова замедления. Для определения, какое из ускорений соответствует реальной действительности Канарёв, воспользовавшись принципом Даламбера, составляет уравнение тягового баланса сил ускоренного движения. При этом он допускает несколько грубых ошибок и внутренних противоречий.
Канарёв говорит: «Действие стержня на ползун передаётся через нормальную реакцию (N) стержня, которая равна активной переносной силе (Fe)». Но в соответствии с принципом Даламбера сила реакции (N), во-первых, направлена противоположно активной силе (Fe), а во-вторых, она является фиктивной силой инерции и в неинерциальной системе отсчёта никакого реального ускорения не даёт. Канарёв же обе эти силы направляет в сторону активного движения и получает удвоенное ускорение, чем противоречит классической физике, и сам же это с недоумением отмечает: «Конечно, в изложенном выше, не ясна причина сложения (Fe + N). Но без этого не появляется двойка в выражении (11) кориолисова ускорения».
Ф. М. Канарёв неосознанно вплотную приблизился к нашей версии истинного ускорения Кориолиса, но он так и не уяснил физический смысл явления Кориолиса. Он пишет:: «… если представить, что ползун удаляется от центра на удлиняющейся гибкой нити, вращающейся относительно центра, то в такой схеме будет отсутствовать реакция N стержня на ползун и останется одна переносная сила (Fe)». Но в такой схеме будет отсутствовать не только реакция (N), но и переносная сила (Fe), т.к. под переносной силой Канарёв явно понимает поддерживающую силу. При этом вместо реакции (N) появится другая переносная сила, противоположная поддерживающей силе по направлению, т.е. истинная сила Кориолиса.
Это соответствует нашей версии явления Кориолиса, хотя классическая физика истинную силу Кориолиса отрицает. Но из этого легко сделать вывод, что в жестко связанном вращении с поддерживающей силой (Fe) по Канарёву, складывается не реакция (N), а обычная истинная сила Кориолиса, причём с противоположным знаком. Поэтому ни о каком двойном классическом ускорении Кориолиса не может быть и речи даже для жесткого стержня. Канарёв же своих сомнений так и не преодолел, т.к. дальше он продолжает: «Этот пример позволяет считать, что при движении ползуна по жёсткому стержню на него действуют в переносном движении две силы (Fe + N). В этом случае численная величина кориолисова ускорения (11) остаётся прежней».
Из этой цитаты следует, что, не понимая почему, Канарёв, тем не менее, по-прежнему складывает обычную силу с силой реакции, что само по себе недопустимо, да ещё при разных знаках одинаковых по величине складываемых сил получает прежнее удвоенное классическое ускорение Кориолиса! Хотя он был очень близок к истине, осознавая, что в случае с гибкой нитью вопреки закону сохранения углового момента какие-то реальные силы всё же останутся: «Если же убрать силу (Fe), то численная величина кориолисова ускорения будет в два раза меньше и потребуется экспериментальная проверка достоверности новой формулы для вычисления теперь уже не кориолисова ускорения, а кориолисова замедлени».
В заключение Канарёв пишет:
«ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, мы выявили все особенности в описании сложного движения ползуна и физическую суть этого движения ввели в рамки причинно-следственных связей. Полученные результаты требуют коррекции кинематики сложного движения материальных точек. Результаты этой коррекции – в следующей статье».
Вывод Канарёва никак не связан с физической сущностью явления Кориолиса. Это вообще что-то абстрактно-математическое основанное на сплошном чисто математическом символизме. Конечно, в научном познании, безусловно, важны последовательность и причинно-следственные связи, за что ратует Канарёв. Однако он сам не соблюдает это своё главное правило, сформулированное им в виде «Аксиомы единства». Современная физика приучила учёных мыслить не физическими понятиями, а их математическими символьными отображениями. Поэтому даже в правильных математических выводах физический смысл проглядывается очень редко, ведь не все одинаково правильно воспринимают сам этот символизм.
Присутствие в его выводе стадии абстрактного ускоренного переносного вращения и радиального движения не отражает причинно-следственных связей поворотного движения. При всём нашем желании фазу ускоренного движения, как в неподдерживаемом поворотном движении, так и в классическом поворотном движении мы не сможем игнорировать даже, когда угловая скорость и относительная скорость станут постоянными. В случае неподдерживаемого поворотного движения об этом свидетельствует явное изменение угловой скорости, а в классическом поворотном движении с постоянной угловой скоростью – наличие поддерживающей силы, не позволяющей этой угловой скорости изменяться при изменении линейной скорости вращения.
Ошибка доктора Канарёва Ф. М. в том, что он ввёл стадию ускоренного поворотного движения вне всякой связи с классическим смыслом явления Кориолиса, основанном на поддержании уже существующей угловой скорости на постоянном уровне. Он достигает своей угловой скорости с нуля, т.е. его постоянная угловая скорость не связана ни с классической моделью ускорения Кориолиса, ни со свободным поворотным движением на гибкой нити. Это и помешало ему разрешить противоречия, как с собой, так и с классической физикой.
Нет никакого смысла так же и в термине Канарёва «замедление». Ускорение, конечно же, может иметь разный знак по отношению к существующему движению. Тем не менее, приращение движения всегда осуществляется с ускорением, а не с замедлением, т.е. ускорение всегда положительное по отношению к образующемуся движению, т.к. направление ускорения всегда совпадает с направлением активного движения. А то, что было до возникновения ускоренного движения это уже другое движение со своим собственным направлением, по отношению к которому ускорение условно и приобретает либо положительный, либо отрицательный знак. Но это вовсе не значит, что прежнее движение это абсолютная система отсчёта для ускорения. Ускорение абсолютно по отношению к ускоряемому телу. Но это ошибка не только Канарёва, но и всей классической физики.
***
Недавно в интернете появилась новая статья Ф. М. Канарёва: «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ТАЙНЫ КОРИОЛИСОВОЙ СИЛЫ», в которой, судя по обещаниям, заявленным в первой статье, он намеревался откорректировать кинематику сложного движения. Однако никакой коррекции в новой статье нет.
Канарёв лишь привёл классический вывод ускорения Кориолиса и на основании своей механодинамики подтвердил вывод из первой статьи о том, что классическая сила Кориолиса не имеет никакого отношения к кориолисовому ускорению, – это, по его мнению, «…полное переносное ускорение, формируемое переносной активной силой и переносной реакцией связи точки с подвижной системой отсчёта».
И хотя его замедление Кориолиса вдвое меньше классического ускорения Кориолиса и направлено противоположно ему, Канарёв считает свою силу Кориолиса фиктивной силой инерции, что не предполагает никакой коррекции кинематики сложного движения.
Мы с нетерпением ждали новой статьи Канарёва в надежде найти у него подтверждение нашей версии явления Кориолиса. Но Филипп Михайлович так и не нашёл приемлемого физического обоснования своей версии. Хотя его замедление и сила Кориолиса, как и в нашей версии, совпадают по направлению и вдвое меньше классических аналогов по абсолютной величине, он так и не смог подойти к пониманию, что это обычная сила и обычное ускорение, которым противостоят такая же обычная поддерживающая сила, вдвое превышающая истинную силу Кориолиса. По этой причине полное переносное ускорение должно быть вдвое меньше классического ускорения Кориолиса. Вот и вся коррекция кинематики, которую Канарёв так и не сделал. Мы судим об этом, потому что у него полное переносное ускорение равно классическому ускорению Кориолиса. Во всяком случае, в новой статье Канарёв не акцентирует внимание на коррекции кинематики, как это было заявлено в первой статье.
Вызывает удивление, что Канарёв так и смог сделать правильный вывод из собственного же тщательного анализа, который во многом осуществлялся в правильном направлении. Но за своей реакцией связи (N) Канарёв так и не увидел истинную силу Кориолиса. Поэтому ему: «трудно понимать причину сложения активной переносной силы (Fe) и реакции связи (N)». И после этих слов полной неопределённости Канарёв, тем не менее, заявляет прямо противоположное. Он утверждает, что прояснил таки физический смысл множителя «2»!!! Но его невозможно прояснить в принципе, поскольку в самой классической динамике вращательного движения физического смысла просто нет. В истинной силе Кориолиса множителя «2» нет, поэтому нет и его физического смысла. А классическая модель явления Кориолиса бессмысленна для динамики явления Кориолиса, поэтому и множитель «2» в ней бессмысленный для динамики. Истинный смысл множителя «2», который Канарёв так фактически и не прояснил, заключается в удвоении кориолисового напряжения, а не динамической силы Кориолиса и реального ускоренного геометрического приращения поворотного движения.
В общем, всё как в классической физике. Вроде бы и механодинамика новая есть. И новый подход, основанный на безусловно правильной «Аксиоме единства» – есть. И результаты как это часто случается и в классической физике во многом, хотя и не во всём, соответствуют реальным, но физической сущности как не было, так и нет. Зато есть декларации, как и в классической физике, что найден новый подход и правильное решение. Да, элементы правильного решения есть, но они не осознаны и соответственно не объяснены физически, потому что все, как и в классической физике получено из голого математического символизма. Как можно утверждать, что прояснился физический смысл множителя «2», если даже автору «не ясна причина сложения (Fe + N)»!
Физическая версия (модель) может быть неправильной, но в научном труде она должна быть обязательно. У Канарёва же её нет вообще, остаются одни догадки! Поэтому очень трудно оценивать его труд объективно, хотя очень хотелось бы видеть в нём единомышленника. Ведь если в заключении его новой статьи сделать приведённые ниже правки, то оно подходит и под нашу версию явления Кориолиса (зачеркивание и правки красным шрифтом наши):
«ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Новый тщательный анализ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
математической модели -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
явления Кориолиса показывает, что -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
бывшее ускорение Кориолиса -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, формируемое -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
активной поддерживающей силой -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
завышено вдвое -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и не имеет никакого отношения к истинному кориолисовому ускорению, так как обычная истинная кориолисова сила -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, направление вектора которой -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ь противоположно направлению бывшей силы Кориолиса, формирует -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
ускорение, -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
в направлении своего действия и имеющее модуль в два раза меньший модуля бывшего кориолисова ускорения».
Как видите исправлений слишком много, чтобы считать, что наши взгляды полностью совпадают. У Канарёва нет анализа геометрического приращения, осуществляющегося под действием поддерживающей силы, а значит, нет и коррекции кинематики сложного движения (в два раза меньший модуль отмечен, но ведь у Канарёва это только для гибкой нити, для стержня «величина бывшего кориолисова ускорения (43) остаётся прежней»). Нет анализа роли поддерживающей силы в явлении Кориолиса или точнее отсутствия этой роли, а значит, нет и понимания физического смысла явления Кориолиса. Нет анализа классической динамики вращательного движения, а значит, нет понимания природы явления Кориолиса, без чего невозможно установить его физический смысл.
11. ВЫВОДЫ ИЗ АНАЛИЗА ФИЗИКИ ДВИЖЕНИЯ
11. 1. Три свойства материи
Основная и единственная вещественная сущность природы – материя имеет три основных свойства: напряжение, которое возникает (проявляется) при нарушении безраздельной локализации материи в пространстве с мерой тесноты – силой или напряжением; движение с мерой движения – скоростью и преобразование напряжение-движение, т.е. свойство взаимодействия, с мерой взаимодействия – энергией и мощностью. Последнее из перечисленных свойств материи, а именно преобразование напряжение-движение и обеспечивает явление инерции.
Многие современные авторы считают, что инерция есть внешнее противодействие ускоренному движению тел со стороны мировой материальной среды в соответствии с третьим законом Ньютона. Но тогда по тому же третьему закону Ньютона с внешней стороны мировой среды должна быть своя мировая среда второго порядка и так до бесконечности. При этом вопрос о физическом смысле самой инерции нисколько не проясняется, а лишь бесконечно отодвигается (прячется) вглубь бесконечности деления материи, которую собственно никто не доказал. Однако в бесконечности невозможно ничего спрятать, бесконечность всегда рядом, т.к. все точки вселенной вокруг нас абсолютно равноправны. Меняется только их масштаб.
Если инерции нет в самой материи, то её не будет и на любом уровне её деления. Следовательно, инерция, которая проявляется именно во взаимодействии материи является врождённым свойством самой материи на всех уровнях её деления. При этом сила инерции это вполне реальное общее для всех взаимодействующих тел внутреннее скалярное напряжение взаимодействия, которое не противится движению – напряжение. Это и есть само превращённое движение. На сколько изменяется движение при взаимодействии на столько же, но с противоположным знаком изменяется напряжение и наоборот, что и воспринимается нами, как инерция.
При этом отсутствие сил инерции в классической физике связано с искусственным разделением общего скалярного напряжения взаимодействия на два противоположных вектора силы, направленных вдоль линии взаимодействия. Естественно, что для того чтобы искусственное разделение одного целого напряжения на две взаимоисключающие силы хотя бы теоретически не уничтожило это напряжение для отдельного ускоряемого тела, одна сила непременно должна быть фиктивной. В реальной действительности никаких векторов сил в природе не существует, т.к. общий центр напряжения взаимодействия никуда активно не движется. При этом понятие вектор применимо только для движения самих взаимодействующих тел.
Как только движение материи встречает препятствие в виде другой материи, что обоюдно нарушает их свободную локализацию в пространстве, их относительное движение преобразуется в общее напряжение. После полной остановки относительного движения тел, оно уже не может пополнять напряжение взаимодействия. При этом начинается обратный процесс превращения напряжения в обратное относительное движение. Теперь уже разрядка напряжения пополняет обратное относительное движение. При этом если скорость тел относительно их общего центра масс изменяется по величине и направлению, то центр общего напряжения, изменяющегося по величине никуда активно не движется, т.к. он статически связан с относительно неподвижным центром масс взаимодействия. Таким образом, вектор есть только у скорости.
В классической модели неуравновешенного движения для каждого отдельно взятого ускоряемого тела ответное тело фактически не рассматривается. При этом в отсутствие второй половины взаимодействия, система перестаёт быть замкнутой. В результате возникает иллюзия движения неуравновешенной силы вместе с ускоряемым телом отдельно от замкнутой системы взаимодействия. Поэтому вектор скорости движения ускоряемого тела в классической физике ошибочно связывают с вектором некой абстрактной неуравновешенной силы, искусственно оторванной от взаимодействия и движущейся синхронно с ускоряемым телом.
Такая модель фактически эквивалентна взаимодействию ускоряемого тела с бесконечной массой, в роли которой выступает НСО, синхронно движущаяся совместно с ускоряемым телом. Естественно, что поскольку инерцию бесконечной массы преодолеть невозможно, то в классической модели неуравновешенного движения – силы инерции становятся фиктивными. Вся неуравновешенная сила, как бы отражается от бесконечной массы в сторону ускоряемого тела. Для ответного тела всё происходит наоборот. Силы инерции первого тела становятся для него обычными живыми силами, а обычные силы первого тела становятся фиктивными силами для ответного тела. Однако в реальной действительности это одно и то же статическое напряжение взаимодействия.
Выход из этого теоретического тупика классической теории неуравновешенного движения, может быть только в упразднении векторов сил. В природе существует только статическое скалярное напряжение взаимодействия и направленное векторное движение материи, а также их преобразование друг в друга в процессе взаимодействия. В результате взаимодействия вектор движения преобразуется в скаляр напряжения, а скаляр напряжения преобразуется в вектор. Поэтому в физике должен остаться только один реальный вектор – это скорость материи-массы.
На этом спор о реальности обычных сил и фиктивности сил инерции можно было бы и закончить в пользу их общей и абсолютно одинаковой реальности в виде общего скалярного напряжения взаимодействия. А для того чтобы ни у кого впредь не возникало никаких недоумений по этому поводу из определения ускорения и силы следует исключить всякие упоминания об их несуществующей векторной направленности, т.к. нельзя искажать физику природы только для удобства математики, обслуживающей физику.
На сегодняшний день это мнимое математическое удобство обернулось бесконечными спорами и дискуссиями, официально и на полном серьёзе устраиваемыми в научном сообществе по поводу реальности или фиктивности сил инерции. И, как это ни странно, научное сообщество сегодня говорит силам инерции твёрдое нет. Только до «победителей» спора никак не доходит, что все силы реальны именно в том смысле, что они являются характеристикой статического напряжения инерции.
При этом уважаемые профессора и академики, сами того не подозревая спорят фактически только о том, правильно ли они искусственно разделили это общее статическое напряжение инерции на фиктивные и эффективные вектора в угоду математике и в ущерб физике. Выходит не так уж и правильно, раз до сих пор спорят! Ё! А истина природы заключается в том, что есть третье свойство материи преобразование вектора скорости в статическое напряжение без скорости и, наоборот, преобразование напряжения в скорость без силы.
При взаимодействии масса сама порождает силу (напряжение) инерции из своего же собственного движения и наоборот, образуя неразрывный поток преобразования напряжение-движение. При этом по закону регулирования неразрывного материального потока, который в современной физике известен, как закон Бернулли (m * V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ 2 + Р * V = const), процесс преобразования напряжение-движение имеет конечный коэффициент преобразования в виде ускорения.
По мере расхода одного, то тут же и в такой же степени пополняется другое и наоборот. При полном «перетекании» одного в другое происходит смена направления процесса преобразования напряжение-движение. При этом по мере преобразования максимальный в начальный момент процесса в каждом направлении градиент преобразования естественно уменьшается, что приводит к замедлению всего процесса. Эта отрицательная обратная связь и регулирует конечное ускорение преобразования напряжение в движение и соответственно силу, определяющую величину статического напряжения взаимодействия в соответствии с формулой (F = m * a).
Бернулли сформулировал свой закон для жидкости в замкнутой трубе, но это и есть не что иное, как обычное взаимодействие физических тел. Закон Бернулли – это фактически и есть закон инерции или закон взаимодействия материи, который наглядно демонстрирует перетекание движения в напряжение и наоборот на примере несжимаемой жидкости в трубе. Таким образом, Бернулли сам того не подозревая, открыл закон инерции, но, к сожалению, не увидел его суть. Однако слепым оказался не только Бернулли, но и всё научное сообщество, которое до сих пор гадает, что же такое инерция и её фиктивные силы! Ё!
Благодаря свойству материи преобразования напряжение-движение обеспечивается выполнение всех известных нам законов природы. Свойства материи преобразуются без потерь, т.к. они лишь характеризуют то или иное состояние материи-массы, но не определяют количество самой материи, сохранение которой и лежит в основе всех законов сохранения и других законов природы. Материя не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда. Она существует в свободном пространстве и всякий раз в полном составе восстанавливает свою нарушенную при взаимодействии свободную локализацию в новом свободном пространстве.
Это сохранение материи в её стремлении к свободной локализации в пространстве и лежит в основе всех законов природы. Благодаря симметричному и обратимому свойству материи преобразованию напряжение-движение, сохраняется энергия этого преобразования, а также движение материи после взаимодействия при условии сохранения самой взаимодействующей материи. Тем самым обеспечивается закон сохранения материи, энергии и импульса.
Если безраздельной локализации материи в пространстве ничто не препятствует, то состояние массы и всех её свойств, а не только движения, не изменяется, что соответствует первому закону Ньютона. Это полностью соответствует дословному переводу термина «инерция», как «бездействие». Однако никакой инерции в виде её традиционного понимания, как удержания массы в своём текущем состоянии движения в первом законе Ньютона нет. Термин «удержание» связан с понятием действие, а «не бездействие». Но поскольку в отсутствие нарушения локализации массы в пространстве её текущему состоянию ничто не противится, то нет никакой необходимости и удерживать это состояние. А на нет и суда нет. В этом и состоит сущность первого закона Ньютона.
А вот при нарушении безраздельной локализации материи в пространстве и проявляется естественное свойство материи преобразование напряжение—движение, которое и есть инерция. Следовательно, понятие инерции отражает не первый, а второй закон Ньютона. Однако поскольку инерция – это свойство материи, а не сама материя, то мерой инерции не может быть масса, которая является мерой количества самой материи. При этом мерой свойства инерции, т.е. мерой преобразования напряжение-движение или взаимодействия является не масса, как это считается в классической физике, а энергия или мощность. А интенсивность преобразования характеризуется силой, в которой коэффициентом инерции является опять же не масса, а ускорение.
Внутреннее свойство материи – инерция проявляется, прежде всего, на уровне её единичных носителей, т.е. элементарных масс материи и среды. Но даже если допустить, что деление материи бесконечно, то единичными носителями для каждого уровня можно считать элементарные массы среды рассматриваемого уровня. Тем не менее, для физического тела в целом на каждом уровне деления материи нельзя отрицать так же и привнесённое внешнее сопротивление мировой среды, которое, однако, так же основано на внутренней инерции материи.
Более того, сопротивление среды, по всей видимости, играет если и не теоретически определяющую, то количественно преобладающую роль в формировании инерционного сопротивления, т.к. весь мир всегда больше любой его части. Об этом свидетельствует огромная разница сил в разных видах взаимодействия одних и тех же тел, масса которых, как, количества материи тел, естественно при этом не меняется. Например, гравитационная постоянная определяет огромную разницу сил инертного и гравитационного взаимодействия одних и тех же масс. А поскольку материя и соответственно внутреннее свойство материи преобразование напряжение-движение у всех одинаковых масс одни и те же, то остаётся предположить, что эту разницу может обеспечивать только разное сопротивление среды, которая, безусловно, участвует во всех видах взаимодействий.
Мы попытались объяснить инерцию, как внутреннее свойство материи. Однако на уровне человеческой логики, основанной на объяснении сложных явлений природы через другие более простые элементарные сущности, само внутреннее свойство материи преобразование напряжение-движение необъяснимо, поскольку более простых элементарных сущностей, чем сама материя и её свойства человечество пока не знает. Объяснению человеческой логики поддаётся только прямое внешнее препятствование разгону или торможению тел по принципу прямого «не пускания» массы другой массой. Именно на этой логике бесконечного элементарного механического «цепляния» чего-то за что-то внешнее и привнесённое, что, как показано выше является бесконечной тавтологией, многие авторы и строят свои новые теории, якобы объясняющие, по их мнению, явление инерции. Однако без объяснения инерции, как внутреннего свойства материи преобразование напряжение-движение их теории фактически ничего собственно не объясняют, т.к. «не пускание» или «цепляние» само базируется на свойстве материи – инерции, о чём авторы новых теорий, так же как и классическая физика не говорят ни слова.
Многие современные авторы всё больше склоняются к электромагнитной природе всех взаимодействий, в том числе и инерции, которая и лежит в основе всех без исключения взаимодействий любой природы. Однако, как в старых, так и в новых теориях базовым понятием явления инерции остаётся связь между силой любой природы с преобразованием движения. Но это и есть не что иное, как свойство материи преобразование напряжение-движение. Причём есть все основания считать, что это базовое для явления инерции свойство имеет механическую природу, т.к., исходя из материалистических позиций, все поля любых из известных видов взаимодействий должны передавать свои воздействия посредством своих материальных носителей, т.е. механически.
Вообще говоря, свойство массы-материи инерция интуитивно понятно, что вызывает удивление по поводу многовековой путаницы официальной науки всех времён и народов в этом вопросе. Где есть «теснота» там образуется и напряжение. При этом только благодаря внутреннему свойству материи преобразованию напряжение-движение материя может принципиально восстановить свою нарушенную локализацию в пространстве. А, значит, никаких черных дыр с бесконечной плотностью в природе не может быть в принципе. Материю, безусловно можно уплотнить, т.к. она преимущественно состоит из пустоты. Но чистые элементы материи без пустоты «впихнуть» в одно пространство принципиально невозможно. Именно об этом и свидетельствует врождённое свойство материи – инерция.
К сожалению, такое интуитивно понятное свойство материи преобразование напряжение-движение, как собственно и свойство безраздельной локализации материи в пространстве, даже не упоминается ни в классической физике, ни в новых теориях. В них всё построено на следствии из этих свойств, т.е. безо всякой надежды на выяснение причин инерции. Тем не менее, в соответствии с изложенным выше механизмом инерции никакое активное движение материи во всех видах взаимодействия невозможно в отсутствие сил, образованных собственным движением взаимодействующих тел.
Все силы, возникающие между телами при любых взаимодействиях материи, являются мерой тесноты, являющейся элементом реального свойства материи инерции. Следовательно, все силы вполне реальны. Фиктивных сил, как и фиктивной локализации материи в пространстве, а так же фиктивного активного (ускоренного) движения, в природе не существует. Истинные силы инерции в нашей терминологии (пока, в переходном периоде) это силы прямого внешнего сопротивления, оказываемого ускоренному движению материальных тел со стороны мировой материальной среды, т.к. они реально отбирают энергию у взаимодействия. Именно истинные силы инерции наряду с внутренним свойством материи инерцией и обеспечивают, как действие, так и противодействие внутренних Ньютоновских сил действия (взаимодействия). Этот факт научно ещё не установлен напрямую, т.к. среда просто ещё не открыта в современной науке. Однако об этом косвенно свидетельствуют все законы динамики Ньютона и весь многократно и достоверно подтверждённый человеческий опыт.
Все макро проявления инерции в ее классическом понимании обусловлены обычными (внутренними) силами (напряжением) действия, проявляющимися во внутреннем пространстве зоны взаимодействия между взаимодействующими телами. Классическая сила инерции (третий закон Ньютона), поддерживающая существующее движение, обусловлена частичным восстановлением энергии фронтальных масс останавливаемого чем-то или кем-то тела за счет энергии его последующих масс. Тормозящая классическая сила инерции разгоняемого тела объясняется последовательным торможением уже пришедших в движение масс тела его пока еще не набравшими движение следующими по ходу разгона массами. И в том и в другом случае это инерция поэлементной поддержки. И эти силы вполне реальны, даже по классическим понятиям, т.к. это хоть и внутренние, но вполне реальные взаимодействия элементов материи.
С учётом составляющей силы инерции в виде прямого сопротивления мировой материальной среды, элементы которой покидают зону взаимодействия физических тел, полное противодействие физическим телам, взаимодействующим между собой на макроуровне, завершается во внешнем открытом пространстве на уровне элементов мировой материальной среды, далеко за пределами взаимодействующих тел. Поэтому все законы природы, проявляющиеся во взаимодействии физических тел, полностью, т.е. в идеальном виде выполняются только с учётом всех элементов материи и мировой материальной среды, участвующих во взаимодействии.
11.2. Всеобщие инварианты
В. А. Ацюковский в статье «Фундаментальные проблемы метрологии» предлагает модернизацию системы СИ на основе трёх инвариантов природы:
«Для того чтобы в определении состава основных величин, являющихся исходными для всех остальных физических величин, не было бы произвола, необходимо выбрать их на основе всеобщих физических инвариантов, т. е. категорий, изначально присутствующих абсолютно во всех физических структурах, явлениях и процессах. Несложно увидеть, что такими категориями являются не семь, а только три – материя, пространство и время, поскольку все предметы и структуры материальны, все они находятся в общем пространстве и все явления, и процессы протекают во времени. Исключений здесь нет. Поэтому размерности этих величин – масса как мера количества материи, длина как мера пространства и время могут и должны являться исходными основными величинами для всех остальных физических величин. Такие же величины, как Ампер (мера силы тока), кандела (мера силы света), градус Кельвина (мера температуры) и моль (мера количества единиц вещества) не являются всеобщими и поэтому должны быть изъяты из основных величин и переведены в разряд производных величин. Однако для этого нужно выявить их физическую сущность и в соответствии с нею установить их размерность в основных единицах».
Ацюковский безусловно прав. Мы лишь хотим на основе анализа предыдущего материала сделать некоторые уточнения по трём известным инвариантам природы и дополнить их четырьмя инвариантами, связанными со свойствами материи. Поскольку все без исключения явления природы, происходящие в пространстве и во времени связаны с тремя основными свойствами материи, а также с не менее значимым свойством материи упругостью, то они также являются всеобщими физическими инвариантами природы. Но сначала дадим определение Вселенной, с которой и связаны все инварианты природы:
Вселенная (мир, мироздание) – это окружающая нас объективная реальность, которая состоит из пустого нематериального пространства, существующего в виде промежутков между вкраплённой в него материей, образующей материальное пространство вкраплений.
А теперь уточним определения всеобщих физических инвариантов природы с учётом наших изменений и дополнений:
1. Материя – это материальная реальность Вселенной, которая существует в виде вещественных вкраплений первичных элементов материи (ПЭМ) в пустое нематериальное пространство и образующая материальное пространство во внутренних границах материи (ПЭМ). Материя (ПЭМ) имеет четыре основных свойства, которые являются полноправными инвариантами природы:
2. Движение;
3. Напряжение;
4. Упругость
5. Преобразование напряжение-движение (инерция).
Если Вселенная и бесконечна, то, скорее всего, только вширь. Бесконечность вширь означает только лишь бесконечное продолжение Вселенной со всеми ей структурами и возможным образованием новых структур во внешнюю сторону от возможных первичных элементов материи (ПЭМ) или от некой условной точки отсчёта. А вот бесконечность вглубь, т.е. внутрь Вселенной означает смерть Вселенной, т.к. ни ПЭМ, ни тем более какие-либо структуры материи не могут существовать в безразмерной геометрической точке, к которой стремится бесконечность, направленная внутрь Вселенной. Отсутствие размеров или нулевые размеры означают нуль, ничто или небытие.
Бесконечное деление материи возможно только в абстрактно-математическом дискретном мире, который фактически исключает причинно-следственную взаимосвязь предметов и явлений. Дискретность создаёт мир каждый раз заново, бесконечно дробя его на новые ничем не взаимосвязанные миры. Поэтому в нашем непрерывном мире дискретные представления приводят к неразрешимым парадоксам вроде известной задачи под названием «Догонит ли Ахилес черепаху?» Но поскольку наша Вселенная, в которой всё теснейшим образом взаимосвязано, благополучно существует, то она является непрерывным взаимосвязанным образованием, имеющим под собой вполне реально существующую единую и неделимую материальную основу в виде ПЭМ. Поэтому, если Вселенную и создал Бог, то совершенно очевидно, что он создал и её основу, т. е. ПЭМ.
Мы не можем знать продолжается ли Вселенная бесконечно вширь, что вовсе не исключено. Однако она однозначно не может бесконечно продолжаться вглубь, т.к. это лишает её элементарной базы, на которой строится всё в этом взаимосвязанном и непрерывном мире, даже божественное. Действительно, бесконечность внутрь Вселенной это не просто бесконечное дробление ПЭМ методом половинного деления. Бесконечное устремление Вселенной внутрь самой себя очевидно должно осуществляться одновременно со всех сторон, т.к. ни одна из них не имеет преимущества перед другой, что в конце концов должно остановить этот процесс в какой-то точке равновесия. Очевидно, что ПЭМ – это и есть равновесные и потому самые устойчивые и неделимые материальные образования Вселенной.
Все известные на сегодняшний день законы физики не только не противоречат существованию бесструктурных ПЭМ, а наоборот только на них и основаны, например, в виде материальных точек в физике. Конечно, многие явления, как например, упругость предполагают структуру материальных тел. Но мы до сих пор не знаем, что есть такое сама материя, поэтому ничто и никто не мешает нам предположить, что ПЭМ изначально обладают не только тремя основными свойствами движением, напряжением и преобразованием напряжение-движение, но и свойством упругости. Ведь работа структур материи (преобразование напряжение-движение) тоже должна быть основа на чём-то конкретном, а вовсе не на бесконечном дроблении материи, которое само по себе не объясняет никаких свойств ни самой материи, ни её структур. Поэтому мы считаем, что элементарные первокирпичики материи непрерывной Вселенной всё же существуют.
Причём в любом случае, даже если ПЭМ первого порядка состоят из ПЭМ второго порядка и т.д., то это нисколько не мешает построению теории физики на ПЭМ первого порядка, т.к. в своих теоретических построениях мы опираемся в первую очередь не на внутреннюю структуру самих ПЭМ, а на проявление их внешних свойств. Теория физики в любом случае всегда строится на идеализированных представлениях о поведении материи, как о поведении неделимых материальных точек. Эти представления переходят с одного уровня деления материи на другой в неизменном виде. А уже с открытием нового уровня деления материи в идеальные законы вносятся коррективы, связанные с взаимовлиянием уровней и их структур.
Ну, а поскольку теоретические законы опираются на ПЭМ, то теоретически можно предположить и наличие идеально пустого пространства между ними, которое можно определить следующим образом:
6. Пустое пространство – это нематериальная реальность Вселенной, свободная от материи, располагающаяся с внешней стороны материи (ПЭМ), не взаимодействующая с материей и обеспечивающая беспрепятственную реализацию материей всех её трёх основных свойств.
И, наконец, ещё один всеобщий инвариант природы:
7. Время – это последовательность мгновенных событий природы в виде любых изменений её состояния, которые совершаются только в настоящем, имеют историю в прошлом и предполагаемое, прогнозируемое наступление в будущем. Любая совокупность событий, а также промежутков между событиями измеряется количеством длительностей законченного взаимодействия, т.е. процесса преобразования напряжение-движение, взятого за эталон. Другими словами, время – это наша субъективно-объективная система учёта изменений состояния вселенной, происходящих в результате взаимодействия и движения материи.
Из сказанного следует, что Вселенная номинально состоит из двух компонентов: из материи, т.е. материального пространства и нематериального пространства. При этом, очевидно, что соотношение этих объёмов во Вселенной должно оставаться неизменным. Это уточнение можно было бы и не делать, т.к. из приведённых определений всё и так достаточно очевидно. Однако современная физика предполагает постоянное расширение Вселенной из некой точки сингулярности и возможное обратное сжатие Вселенной в эту точку. При этом соотношение объёма пустого и материального пространства во Вселенной не может быть постоянным.
Конечно, закона сохранения соотношения пространств во Вселенной в современной физике не существует. Есть только закон сохранения материи. Однако закон сохранения материи и все остальные вытекающие из него законы природы обнаруживаются только во взаимодействии материи. А с расширением Вселенной все взаимодействия бесконечно рассредотачивающейся материи в ней в конечном итоге должны сойти на нет, что означает бессмысленность или смерть Вселенной. Поэтому не зависимо от того, бесконечна ли Вселенная или нет, в ней наряду с законом сохранения материи должен существовать и закон сохранения материального и нематериального пространства.
Здравый смысл подсказывает, что в глобальном масштабе Вселенная не расширяется и не сжимается. Она существует вечно в неизменном в целом виде, в котором одновременно происходят разнонаправленные космологические процессы, как распада (рассредоточения) вещества и его структур, так и их нового образования (сжатия), как, например, изложено у А. В. Ацюковского в его «Эфиродинамике. Это глобальное равновесие Вселенной позволяет предположить и равновесное соотношение в ней пространства и материи, не зависимо от того, бесконечна она или нет.
В случае же бесконечного расширения Вселенной космологические взаимодействия материи в ней стремились бы к нулю, что означает постепенное умирание Вселенной и невозможность её последующего самостоятельного обратного сжатия, что свидетельствовало бы о божественном происхождении Вселенной и её полной непредсказуемости и непознаваемости для нас. К тому же, зачем Всевышнему создавать заведомо обречённую на неминуемую гибель структуру? Это было бы неразумно, а Создателя в отличие от некоторых «учёных» вряд ли можно заподозрить в отсутствии разума.
11.3. Первичный вид движения
Все появляющиеся в последнее время в современной науке дискуссии о первичности вращательного движения, основанные на строении микромира, а также на вращении эфирных вихрей, образующих элементарные частицы вещества несостоятельны. Основным элементом механического движения в природе является прямолинейное перемещение в пространстве.
Все известные науке на сегодняшний день разновидности механического движения являются только следствием локальных элементарных линейных взаимодействий. Единичное точечное воздействие результирующей силы приводит к возникновению только прямолинейного движения, т.к. в природе не существует криволинейных сил и криволинейного точечного воздействия. Это непосредственно следует из законов динамики Ньютона, которые на сегодняшний день считаются незыблемыми.
В первом законе Ньютона говорится исключительно о прямолинейном движении. Второй закон Ньютона определяет силу и ускорение линейного взаимодействия, направление которого не может самопроизвольно измениться в отсутствие других дополнительных взаимодействий. В соответствии с третьим законом Ньютона сила взаимодействия действует на взаимодействующие тела в противоположных направлениях вдоль одной прямой линии, поскольку противоположные направления по определению находятся только на одной прямой, но никак не на одной кривой линии.
Криволинейное движение, образующееся за счет множества разнонаправленных прямолинейных взаимодействий, является более сложным движением, чем прямолинейное движение, а, как известно, сложное не может быть элементом простого. Криволинейное движение вполне естественно представить, как возмущенное прямолинейное движение, а вовсе не наоборот. Для осуществления криволинейного движения необходимы дополнительные силы, имеющие иное направление, чем направление текущего прямолинейного активного или инерционного движения. Поэтому основным элементом механического движения в природе, безусловно, является прямолинейное перемещение в пространстве.
Приверженцы вращательного движения, как базовой основы механического движения аргументируют свою позицию отсутствием в природе прямолинейного движения в чистом виде. Однако при этом они забывают, что в природе также отсутствует и вращательное движение в чистом виде.
11.4. Равномерное вращательное движение
Скорость принципиально не может изменяться только по направлению без преобразования её абсолютной величины в новом направлении. При любом внешнем воздействии, осуществляющемся под любым не равным нулю углом к направлению прежнего движения, в том числе и под прямым углом, который не является каким-либо исключением из этого правила, изменяется не только направление скорости результирующего движения, но и ее величина. Поэтому совершенно очевидно, что в равномерном вращательном движении существует механизм, как изменения скорости по направлению, так и по величине.
В классической модели равномерного вращательного движения радиальное движение отсутствует, даже, несмотря на действие вполне реальной центростремительной силы. При этом окружное линейное движение осуществляется с постоянной линейной скоростью. Это означает, что ускоренное перемещение в пространстве в равномерном вращательном движении отсутствует, как в тангенциальном, так и в нормальном направлении. Следовательно, по всем законам классической же физики все силы в равномерном вращательном движении уравновешены во всех направлениях, а полное абсолютное ускорение равно нулю!
Под каким бы углом к вектору скорости тела не была бы направлена постоянная по абсолютной величине сила, тело в соответствии со вторым законом Ньютона не может не испытывать ускоренного движения в направлении её действия. Следовательно, в нормальном направлении к линейной скорости равномерного вращательного движения со временем должен образоваться нормальный вектор скорости, изменяющийся по абсолютной величине с нормальным ускорением. Но по правилам векторной геометрии это непременно должно привести к изменению результирующего вектора этих скоростей не только по направлению, но и по абсолютной величине.
Кроме того, даже если допустить, что центростремительное ускорение изменяет скорость только по направлению, то в соответствии со вторым законом Ньютона такое ускоренное изменение направления вектора скорости должно изменяться именно ускоренно. Однако, как это ни удивительно для самого понятия «ускорение», но в равномерном вращательном движении вектор линейной скорости изменяется по направлению не ускоренно, как это должно быть по определению понятия «ускорение», а равномерно! Следовательно, либо второй закон Ньютона на вращательное движение не распространяется, чего не может быть в принципе, либо центростремительному ускорению в равномерном вращательном движении что-то реально противодействует. И это «что-то» вовсе не фиктивное (см. гл. 3).
Носителем или источником фиктивных центробежных сил инерции, которые являются реальными обычными силами для связующего тела является само вращающееся тело, хотя бы потому, что никаких других тел, кроме вращающегося тела рядом со связующим телом просто нет. Но как может источник и носитель этих сил производить и носить несуществующие для него самого силы?! Особенно, если связующее и вращающееся тело представляют собой единое тело, выполненное, например, из одного цельного куска какого-либо материала.
Каким образом реальные силы со стороны вращающегося тела, которые растягивают связующее тело, реально преодолевая его силу упругости, перестают вдруг действовать на само вращающееся тело? Как они узнают, где кончается связующее тело и начинается вращающееся тело? Кто даёт им сигнал, в каком месте единого тела им пора превращаться из обычных сил для связующего тела в фиктивные силы инерции для вращающегося тела? Если обычные реальные силы действуют на одну неотъемлемую часть тела, сделанного из единого куска материала под названием связующее тело, то они должны действовать и на все его остальные части, т.е. и на само вращающееся тело этого же куска материала!
Иначе следует считать, что классическая физика преподносит нам законы колдовства, а вовсе не физики!
11.5. Произвольное движение
Центростремительное ускорение является природным измерительным эталоном (калибром) ускорения точки на траектории произвольного криволинейного движения.
С любым участком произвольного криволинейного движения можно сопоставить дугу окружности равномерного вращательного движения, динамические и кинематические параметры которого будут мало, чем отличаться от усреднённых параметров этого участка. При этом центростремительное ускорение этого вписанного вращения будет достоверно отражать ускорение произвольного криволинейного движения и на этом участке. Вопрос только в точности этого сопоставления, который легко решается с уменьшением величины сопоставляемых участков.
При этом:
1. Классическая теорема о проекции ускорения точки на нормаль и на касательную к траектории противоречит классической теореме Кориолиса о сложении ускорений. Обе теоремы неверны.
2. Классическая теорема о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа и полного ускорения точки неверна, т.к. полное ускорение точки вовсе не то ускорение, за которое его выдаёт классическая физика.
3. Классическое определение годографа закрепляет за ним несуществующие у него качества. Физический смысл годографа не привязан к началу координат, как значится в его классическом определении.
4. Усреднённое ускорение на участке криволинейной траектории конечной малости, на котором и теоретически, и практически определяется мгновенное ускорение, является центростремительным ускорением, т.к. постоянные усреднённые геометрические и динамические параметры криволинейного движения являются параметрами равномерного вращательного движения.
11.6. Динамика вращательного движения
Современная динамика вращательного движения это в лучшем случае красивая сказка, не имеющая ничего общего с реальной действительностью, которую знал ещё Архимед. Конечно, в каждой сказке есть доля истины, но задача науки не рассказывать сказки, а отделять быль от небылиц.
В народе есть такой анекдот. Петька с Василием Ивановичем летят в самолёте. В кресле командира экипажа сидит Василий Иванович, который важно спрашивает Петьку.
«Петька, прибор?»
Ответ: «Двести».
Василий Иванович: «Что двести?»
Петька: «А что прибор?»
Вам это ничего не напоминает?
Никто толком не знает, что такое сила. В классической физике это абстрактный вектор, в то время, как в реальной действительности это всего лишь скалярное напряжение взаимодействия, которое одновременно может быть в классической физике, как обычной силой, так и фиктивной несуществующей силой инерции. Но нам навязывают ещё более непонятный момент силы.
Никто толком не знает, что такое импульс. До сих пор не утихают споры, что есть мера движения – импульс или энергия. Но нам навязывают непонятный момент импульса.
И, наконец, самое главное. Никто толком не знает, что такое инерция. Это вообще для современной физики «притча во языцех». Но нам навязывают ещё более непонятный момент инерции.
А не проще ли не мудрствовать лукаво?
Нам известны соотношения угловых и линейных перемещений через радиус, причём обязательно постоянный радиус, иначе эти соотношения не имеют смысла. Нам известно правило рычага, которое применимо к радиусу любого вращательного движения. Точка приложения силы и точка расположения тела – это плечи рычага.
Этого больше, чем достаточно для определения динамики любого движения в рамках динамики Ньютона безо всяких никому толком непонятных и несуществующих в природе моментов чего-то, почему-то. Ведь у материи есть только одно свойство движения – это поступательное движение. А все его разновидности это только разные системы отсчёта, т.е. разные очки, через которые официальная физика их рассматривает. В одних очках она видит то, чего нет, а в других не видит того, что есть на самом деле, даже собственного носа.
Подмена понятия «сила» в классической динамике вращательного движения понятием «работа» (момент силы) это очередной абсурд классической физики, из которого вытекает абсурдная аналогия закона сохранения момента импульса с законом сохранения импульса.
В природе нет закона сохранения момента импульса, есть второй закон Кеплера и постоянная Кеплера, аналогия которой с законом сохранения импульса состоит только в их одинаковой фундаментальности для природы, но никак не в их сути. Физическая сущность второго закона Кеплера обеспечивается внешними силами, что противоречит сути закона сохранения импульса в отсутствие внешних сил.
Абсурдная аналогия закона сохранения момента импульса, которая якобы вытекает из уравнения моментов, с законом сохранения импульса, не имеющим никакого отношения к уравнению моментов, только подтверждает абсурдность всей классической динамики вращательного движения. Этот абсурд стал возможным в результате нарушения классической динамикой вращательного движения закона сохранения истины при умножении уравнения второго закона Ньютона на постоянный множитель – радиус.
Двумя самыми характерными примерами нарушения закона Сохранения Истины является нарушение второго закона Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона путём введения в них дополнительных множителей, не обусловленных физической сущностью этих законов.
Одинаковые множители не только не изменяют математического равенства уравнений, но и их физической сущности. Поэтому в математике они должны быть сокращены, а в физике, которую и отражает математика, их просто не должно быть в принципе. Разумеется, речь идёт только о тех физических величинах, уравнения которых уже содержат все необходимые множители в их правой части, а в левой части это закреплено одной переменной, которая и выражает эту физическую величину.
Как только мы закрепили за найденной физической величиной её строго индивидуальный математический символ, любые дополнительные множители в её уравнении уже не могут изменить ни её величину, ни её физический смысл. Даже если назначить для ранее найденной (выведенной) физической величины другой математический символ, её суть от этого не измениться, т.к. математическое и физическое наполнение нового символа остаётся при этом неизменным.
А вот если закрепить в новом символе дополнительный множитель, то новое уравнение будет означать новую истину, которую нужно ещё доказать. Однако новая истина не может быть доказана простым механическим введением в обе части уже доказанного уравнения дополнительных множителей. В этом и заключается суть Закона Сохранения Истины.
В результате ведения классической физикой во второй закон Ньютона дополнительного множителя – радиуса (r) в классической физике было получено так называемое основное уравнение динамики вращательного движения или уравнение моментов. А в результате введения некоторыми «умниками» дополнительного множителя – гравитационной постоянной (G) в закон всемирного тяготения Ньютона была получена так называемая система измерения физических величин (LT).
Ни то, ни другое не соответствует реальной действительности, т.к. это противоречит закону Сохранения Истины!
11.7. Явление Кориолиса
В классической физике описаны два варианта проявления силы и ускорения Кориолиса.
В первом варианте относительная скорость направлена вдоль радиуса вращающейся системы. Здесь действительно проявляется достаточно выраженное явление, которое в классической физике ассоциируют с ускорением Кориолиса. Однако в классической физике за силу и ускорение Кориолиса фактически принимается противо реакция на обычную тангенциальную силу, которая поддерживает угловую скорость переносного вращения. Поддерживающая сила – это либо сила, действующая на движущееся радиально тело со стороны вращающихся масс системы, которые не изменяют своего радиального положения, либо любая внешняя сила, которая поддерживает переносную угловую скорость на постоянном уровне.
В отсутствие поддерживающей силы происходит естественное уменьшение угловой скорости при радиальном движении от центра вращения и естественное увеличение угловой скорости при радиальном движении к центру вращения. Это явление в классической физике называется законом сохранения углового момента, который якобы выполняется в отсутствие тангенциальных сил. Однако в реальной действительности угловой момент сохраняется именно за счёт тангенциальной составляющей радиальной силы (радиального взаимодействия). Это и есть основа явления Кориолиса. Поэтому тангенциальную составляющую радиального взаимодействия мы называем истинной силой Кориолиса-Кеплера.
Проявляясь совместно с «обычной» истинной силой Кориолиса, фиктивная сила инерции Кориолиса одновременно противоречит, как физическому смыслу обычных сил, так и фиктивных сил инерции. Поскольку в классической динамике вращательного движения понятие об обычной истинной силе Кориолиса-Кеплера отсутствует, то в классической физике родилась самая странная сила не только из всех сил инерции, но и самая странная из всех обычных сил!!!
Классическая сила Кориолиса – это либо, полу фиктивная обычная сила, либо, полу обычная фиктивная сила. Недаром физики всех народов, начиная со времён Кориолиса, и до сих пор спорят, реальна ли сила Кориолиса или же это только иллюзорная сила инерции.
Поскольку истинная сила Кориолиса-Кеплера в классической модели явления Кориолиса полностью скомпенсирована, то природа этого явления принципиально не может быть раскрыта в классической физике. В частности реальное ускорение и сила Кориолиса за счёт компенсации истинной силы Кориолиса-Кеплера вдвое меньше классического ускорения и силы Кориолиса. При этом классической силе Кориолиса соответствует только общее силовое напряжение, возникающее при противодействии поддерживающей силы и истинной силы Кориолиса-Кеплера.
Во втором варианте явления Кориолиса относительная скорость направлена перпендикулярно постоянному радиусу вращающейся системы. При этом абсолютная линейная скорость является величиной постоянной. Но это есть не что иное, как равномерное вращательное движение, динамику которого с классической же точки зрения определяет исключительно только центростремительное ускорение. Следовательно, либо никакого ускорения Кориолиса при тангенциальном относительном движении нет, либо классической физике следует пересмотреть свои взгляды, как на явление Кориолиса, так и на классическую модель вращательного движения.
Явление Кориолиса – Кеплера играет очень важную роль в природе. Например, А. И. Андреев в работе «Основы естественной энергетики», Санкт-Петербург, 2004, г. на стр. 181 пишет:
«Поскольку образование и существование вихрей элементарных частиц и гравитации происходит за счёт кориолисовых сил и самовращения, то кориолисово самовращение, именно в этом смысле является основой природы».
В реальной действительности никакого самовращения вихрей за счёт силы Кориолиса нет, и не может быть в принципе. Самовращение есть только в равномерном вращательном движении.
Тем не менее, явление Кориолиса – Кеплера заслуживает того, чтобы уделить ему особое внимание при рассмотрении вопросов физики движения, тем более что в классической физике оно не имеет непротиворечивого объяснения.
12. БЕЗОПОРНОЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ
12.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПОРНОГО ДВИЖЕНИЯ.
Рассматривая вопросы вращательного движения нельзя обойти стороной явление безопорного движения, которое напрямую связано с силами инерции, проявляющимися во вращательном движении. Во второй трети двадцатого столетия в физике появился «феномен» безопорного движения, которое демонстрировали устройства под названием инерцоиды. Предположительно первый инерцоид изобрел советский инженер В. Н Толчин в 1936 г. Наука долгое время игнорировала это явление. Официальная физика до сих пор считает, что такое движение противоречит основным законам природы и в частности третьему закону Ньютона, закону сохранения энергии и закону сохранения импульса.
Так В. Околотин на сайте N-T.ru с иронией пишет: «При конструировании инерцоидов не забывайте, чем это грозит. Ведь если подобное удастся, содрогнется не только техника, а и вся наука, ибо на сохранении импульса базируются все знания человечества. А раз так, то не лучше ли, прежде чем браться за очередной инерцоид, проштудировать соответствующую литературу?» Конечно же, лучше, т.к. «проштудировать» вовсе не означает согласиться с выводами соответствующей литературы, но и увидеть ее противоречия, ведь инерцоиды не могут быть вне законов природы только потому, что это запрещает им их неправильное понимание современной физикой!
Наиболее очевидное объяснение движения инерцоида это взаимодействие с окружающей средой в условиях, когда сумма сил инерции и сопротивления среды за цикл, равный полному обороту каждого груза не равна нулю. При этом никакого нарушения закона сохранения импульса не происходит. Однако такое объяснение устраивает далеко не всех. Сторонники безопорного движения считают, что основной движущей силой инерцоидов является центробежная сила инерции, а не взаимодействие инерцоида с окружающей средой.
В настоящее время изобретателями разных стран созданы многочисленные модели устройств, способных двигаться поступательно без видимого взаимодействия с внешней средой. В нашей стране наиболее известен инерцоид В. Н. Толчина (Рис.12.1.1). Сам Толчин и его последователи считают, что инерцоид должен двигаться и без взаимодействия с внешней опорой.
По утверждению Г. И. Шипова, такое движение действительно происходит, причем объясняется оно существованием сил инерции как самостоятельного физического феномена, определяемого вводимой физиком характеристикой – «кручением пространства» (по аналогии с определяющей гравитацию «кривизной пространства»). – («Теория физического вакуума» М., Наука, 1997 г.)
Инерцоид Толчина. В тележках В. Толчина грузы ускоряются (зона I), замедляются (зона II) или двигаются по инерции (зона III). Рис. 12.1.1
Инерцоид Толчина представляет собой тележку, на которой смонтированы вращающиеся грузы (Рис.12.1.2). Грузы соединены с осями вращения жесткими рычагами. Вращение грузов осуществляется синхронно во встречных направлениях. Если скорость вращения грузов в разных полуплоскостях относительно поперечной оси симметрии разная, то система тележка – грузы осуществляет поступательное движение в сторону полуплоскости, в которой угловая скорость вращения грузов больше. При этом привод на колеса отсутствует. Внешне все выглядит так, как будто инерцоид совершает безопорное движение.
Рис. 12.1.2
Закон сохранения импульса гласит, что векторная сумма всех изменений импульсов внутри замкнутой системы равна нулю. Если грузы в результате реактивного взаимодействия с тележкой получат импульс движения в каком-то направлении, то в соответствии с законом сохранения импульса тележка должна получить такой же по величине импульс в обратном направлении. При этом общее количество движения всей системы не изменится. Для того чтобы изменить импульс движения замкнутой системы, необходим внешний импульс. Замкнутая система может изменить импульс движения, только получив, или передав часть своего импульса другому телу, не входящему в эту замкнутую систему или изменив свою массу, что также эквивалентно изменению импульса системы.
Таким образом, основное возражение против безопорного движения заключается в том, что замкнутая система не может изменить количество своего движения без взаимодействия с окружающей средой. Поэтому реально наблюдаемое поступательное движение инерцоидов скептически настроенные исследователи пытаются объяснить за счет сопротивления внешней среды.
По их мнению, при более быстром вращении грузов в передней полуплоскости инерцоида создается более интенсивный, т.е. более сконцентрированный во времени импульс силы тяги, чем в противоположной полуплоскости. Если сила трения колес инерцоида с опорной поверхностью в некотором диапазоне скоростей не зависит от скорости движения и одинакова в обоих направлениях, как, например, при движении по сухой твердой поверхности, то инерцоид по мнению противников безопорного движения легче преодолевает сопротивление движению в прямом направлении. В результате откат инерцоида назад оказывается меньше, чем его продвижение в прямом направлении, поэтому инерцоид рывками передвигается в прямом направлении.
При движении по водной поверхности сила сопротивления пропорциональна скорости движения, поэтому на водной поверхности в зависимости от параметров инерцоида он может совершать либо только возвратно-поступательные движения без изменения общего положения центра масс в пространстве, либо двигаться в сторону силы тяги с наименьшей интенсивностью. В этом случае, по мнению скептиков, движение инерцоида опять же совершается исключительно за счет сил сопротивления внешней среды. Однако, по нашему мнению, роль силы трения в поступательном перемещении инерцоидов несколько преувеличена.
Во-первых: инерцоиды передвигаются поступательно, даже если принять меры по максимально возможному снижению трения в осях колес и в точках соприкосновения колес с твердой поверхностью опоры. Более того, при снижении трения эффект поступательного движения инерцоидов по твердой поверхности проявляется в еще большей степени. Это отмечают даже противники безопорного движения.
Инерцоид Толчина, например, преодолевает поперечные преграды, закручивает нить подвешенного коромысла, на котором уравновешены два инерцоида, поднимая все конструкцию вверх, передвигается по качели, не вызывая реакции отдачи, легко передвигается по гладкой твердой поверхности смазанной маслом, вращается на игле, поставленной на скамью Жуковского.
Следовательно, поступательное движение инерцоидов нельзя объяснить только эффектом храповика, т.е. за счет силы трения, сдерживающей его движение в одном из направлений больше чем в другом. Кроме того, количественные расчеты поступательного движения только за счет сил трения значительно отличаются от реальных параметров движения инерцоидов.
Во-вторых: в поступательном движении инерцоида кроме механизма несимметричного влияния на движение инерцоида сопротивления внешней среды в условиях проявления в противоположных направлениях одинакового импульса силы разной интенсивности задействован механизм несимметричного влияния центробежной силы инерции в противоположных направлениях.
Простой расчет показывает, что при разной угловой скорости вращения грузов в разных полуплоскостях импульс силы тем больше, чем больше их угловая скорость. Поскольку центробежная сила инерции пропорциональна квадрату угловой скорости, а линейная скорость движения грузов по окружности только первой степени угловой скорости, то при увеличении скорости вращения грузов происходит не только концентрация импульса силы во времени, но и его прямое увеличение прямо пропорциональное угловой скорости вращения (k = ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Поэтому при превышении инерционной составляющей движения инерцоида над силами сопротивления среды он может двигаться в прямом направлении не только по суше, но и по водной поверхности.
Таким образом, ситуация в которой инерцоид передвигается по воде и по суше в разных направлениях не может свидетельствовать об исключительной роли сил сопротивления внешней среды в поступательном движении инерцоида. Обратное движение инерцоида по воде обусловлено только трудностями получения мощного импульса в прямом направлении.
В-третьих, поскольку в поступательном движении инерцоида в среде в общем случае задействованы два разных физических механизма, то силами внешнего сопротивления можно объяснить только движение инерцоида в среде. В безопорном пространстве силы трения только препятствуют прямому поступательному движению инерцоида. Обратное движение инерцоида в водной среде и более интенсивное движение инерцоида по гладкой твёрдой поверхности, смазанной маслом, только подтверждает этот факт.
К сожалению, до настоящего времени опыты с инерцоидами в безопорном пространстве не проводились. Поэтому однозначно утверждать, что движение за счет силы инерции в принципе невозможно, по меньшей мере, некорректно.
Кроме того, природа сил инерции современной наукой не установлена, следовательно, утверждения скептиков о невозможности движения за счет силы инерции на сегодняшний день является абсолютно голословным. (Безопорным пространством здесь и далее будем условно считать вакуум (в его традиционном понимании), в котором также отсутствует и сила тяготения).
Если предположить, что явление инерции связано с взаимодействием материальных тел с мировой материальной средой, то замкнутой системой в чистом виде является только вся вселенная в целом. Поэтому никаких принципиальных запретов на поступательное движение инерцоидов в природе не существует (см. главу 1, ИНЕРЦИЯ И СИЛЫ ИНЕРЦИИ).
Г. И. Шипов в работе «Теория физического вакуума» М., Наука, 1997 г., а также в ряде своих статей предложил теоретическое обоснование безопорного движения. К сожалению, как и в большинстве современных теорий, упор сделан на феноменологическое и математическое (количественное описание явления). В работах Шипова есть ссылки на обнаруженные отклонения от механики Ньютона без разъяснения сути и причины этих отклонений. Введены некоторые небесспорные понятия, такие как «кручение пространства» и другие.
Г. И. Шипов
«Кручение пространства» наряду с эйнштейновской «кривизной пространства» является скорее философским и математическим понятием, чем физическим. Любое явление, которое пытаются объяснить, основываясь на формальных математических понятиях, оторванных от физики, не добавляют понимания физической сущности явления. Во всяком случае, большинством современных исследователей безопорное движение по-прежнему не признается, в том числе и после выхода в свет теории Г. И. Шипова.
12.2. Силы, действующие в инерцоиде без учёта инерции движения грузов по окружности
Для того чтобы обосновать или опровергнуть безопорное движение, как реально наблюдаемое в природе явление, недостаточно голословного отрицания со ссылкой на закон сохранения импульса. Не вызывает также доверия и обоснование безопорного движения с помощью феноменологических теорий. Грузы и тележка совершают сложное движение, в котором нелегко разглядеть причину реально наблюдаемого поступательного перемещения инерцоидов. Необходима детальная проработка механизма движения инерцоида с точки зрения фундаментальных законов природы. И только взвесив все «за» и «против» можно сделать какие-то выводы.
В процессе вращения грузов под действием привода инерцоида между грузами и тележкой происходит реактивное взаимодействие. Рассмотрим реактивное взаимодействие грузов и тележки только с точки зрения взаимодействия их реальных масс без учёта инерции их движения. Причем под реактивным движением будем понимать не только классическое движение с отбрасыванием масс, но и движение по сближению материальных тел при взаимодействии друг с другом.
Будем считать, что энергия взаимодействия распределяется между взаимодействующими телами и полностью преобразуется в кинетическую энергию движения взаимодействующих тел по линии взаимодействия со скоростями обратно пропорциональными соотношению их масс (Рис. 12.2.1). При этом линиями взаимодействия между двумя равными по массе телами: тележкой и грузами будем считать оси (ОХ) и (OY).
Полный цикл реактивного взаимодействия грузов и тележки вдоль каждой из осей координат происходит на отрезке их максимального сближения или максимального расхождения вдоль выбранных осей в зависимости от фазы процесса. Максимальное сближение и максимальное расхождение между грузами и тележкой определяется размерами физического радиуса вращения грузов. Поэтому законченным циклом реактивного взаимодействия будем считать взаимодействие грузов и тележки вдоль осей координат в пределах величины физического радиуса вращения грузов.
Рассмотрим реактивное взаимодействие грузов и тележки в правой полуплоскости относительно оси (ОY) на примере одной первой (I) четверти вращательного движения.
Рис. 12.2.1
На рисунке 12.2.1 изображена эквивалентная схема инерцоида с приводом вращения грузов, поясняющая действие сил, возникающих в процессе реактивного взаимодействия грузов и тележки. Инерцоид на Рис. 12.2.1 представлен в виде жесткой балки на колесах (Т) и рамки привода (П), между которыми расположены две пружины. Внутри рамки привода находится еще одна пружина, установленная между грузами.
Пусть изначально пружины между (Т) и (П) находятся в растянутом состоянии, а пружина между грузами в сжатом состоянии. Пружины приводят в движение грузы (Г1), (Г2) посредством рамки привода (П). На Рис.12.2.1 инерцоид находится в фазе, когда пружины между (Т) и (П) сжимаются, а пружина между грузами расправляется.
Чтобы смоделировать вращение грузов в левой по рисунку 12.2.1 полуплоскости сделаем допущение, что при переходе грузами оси (ОУ) пружины мгновенно заменяются другими аналогичными пружинами, но работающими в противоположном направлении. После достижения «грузами» крайней левой относительно рисунка точки, можно опять допустить соответствующую замену пружин и т. д. до завершения полного оборота грузов. Таким образом, мы получим эквивалентную схему реального привода вращения грузов в инерцоиде.
Привод обычно установлен на тележке и входит в общую массу тележки, поэтому будем считать, что масса рамки привода (П) и пружин, которые вместе собственно, и являются эквивалентом привода, сосредоточена в центре тяжести тележки (Цтт), т.е. будем считать, что привод, который изображен на рисунке отдельно от тележки, не имеет массы. Чтобы не загромождать рисунок схема действия сил показана на примере одного груза (Г1) и сил реакции, проявляющихся в процессе реактивного взаимодействия груза (Г1) и тележки (Т).
Поскольку схема инерцоида абсолютно симметрична, то силы действующие на груз (Г2) и реакция на них тележки и рычагов зеркально симметричны относительно оси (ОХ) силам, показанным для груза (Г1).. Нумерация четвертей по ходу движения груза (Г1) выполнена основным текстом. Учитывая, что груз (Г2) движется в противоположную сторону, то для груза (Г2) первой четвертью будет четвертая четверть на рисунке. Нумерация четвертей по ходу движения груза (Г2) обозначена в скобках.
На груз (Г1) действует сила привода вдоль продольной оси (-Fпх). Кроме того, со стороны рычага и части рамки (П), заключенной между грузами, на груз (Г1) действуют сила реакции рычага (Fр) и сила привода (Fпу)вдоль поперечной оси(ОУ).
Чтобы определить результирующую силу, действующую вдоль оси (ОХ) на груз (Г1) сначала найдем равнодействующую сил реакции рычага (Fр) и привода (Fпу). Сложив их по правилу параллелограмма определим равнодействующую этих сил – суммарную силу привода и реакции (Fпрх).
Затем определим равнодействующую всех сил, действующих на груз (Г1). Сложив по правилу параллелограмма силу (Fпрх) с силой (-Fпх) получим силу окружную (Fокр). Проекция силы (Fокр) на ось (ОХ) действует на груз (Г1) вдоль оси (ОХ) с силой груза вдоль продольной оси (Fгх). На общий центр тяжести грузов (Цтгг) вдоль оси (ОХ) действует удвоенная сила грузов (2Fгх).
На тележку со стороны одного груза (Г1) действует сила привода (Fпх) и сила реакции рычага (-Fр). Кроме того, рычаги воздействуют на тележку с силой привода (±Fпу). Ответные на это воздействие силы реакции со стороны тележки это силы реакции тележки (Fрту) и (-Fрту). Эти силы равны по величине и противоположны по направлению и действуют вдоль одной линии. Следовательно, все силы, действующие на тележку вдоль оси (OY) со стороны грузов под действием привода или инерции грузов, взаимно компенсируются и их можно не учитывать.
По правилу параллелограмма определим равнодействующую силы реакции рычага и силы привода в центре тяжести тележки, т.е. суммарную силу реакции и привода (Fрп). Проекцией силы (Fрп) на ось (ОХ) является сила тележки (Fтх). Это сила, действующая на тележку при ее взаимодействии с одним грузом (Г1). Если учесть второй груз (Г2), то суммарная сила, действующая на тележку со стороны грузов будет равна удвоенной силе, действующей на тележку (Fтх) вдоль оси (ОХ), т.е. это сила (2Fтх).
В соответствии с третьим законом Ньютона:
– 2Fхг = +2Fхт
Время взаимодействия (t) является общим для действия каждой из этих сил. Следовательно, импульсы сил, полученные тележкой и грузами вдоль оси (ОХ) в результате их реактивного сближения в первой четверти вращения грузов равны по величине и противоположны по направлению:
– t * 2Fгх = + t * 2Fтх
или:
– t * 2Fгх + t * 2Fтх = 0
Таким образом, в фазе реактивного сближения грузов и тележки в первой четверти вращения для каждого из грузов суммарное изменение импульса движения инерцоида относительно оси (ОХ) равно нулю. Это означает, что если остановить движение грузов и тележки при пересечении грузами поперечной оси (ОY), то импульс замкнутой системы инерцоида также будет равен нулю.
Рис. 12.2.2
Когда грузы пересекают ось (ОY) и оказываются во второй четверти, наступает фаза реактивного расхождения грузов с тележкой. В механизме их реактивного взаимодействия с тележкой принципиально ничего не меняется. Поэтому суммарное изменение импульса движения инерцоида вдоль продольной оси при прохождении грузами второй четверти кругового движения также равно нулю (см. Рис. 12.2.2). В третьей четверти вновь наступает фаза реактивного сближения, а в четвертой – фаза реактивного расхождения.
Совершенно аналогично можно показать, что в каждой последующей четверти кругового движения тела «грузы» суммарный импульс движения инерцоида относительно оси (ОХ) за счет реактивного взаимодействия реальных масс без учёта инерции их движения не изменится. Следовательно, за полный оборот грузов в процессе их реактивного взаимодействия с тележкой без учёта влияния инерции кругового движения грузов, изменения импульса движения инерцоида вдоль оси (ОХ) не происходит в полнм соответствии с законом сохранения импульса. Что касается сохранения импульса при реактивном взаимодействии грузов и тележки относительно оси (OY), то здесь все гораздо проще.
По сути дела вдоль поперечной оси грузы через тело тележки и связующие рычаги взаимодействуют только между собой. В соответствии с законом сохранения импульса общий импульс системы из двух одинаковых тел при взаимодействии между собой не изменяется. Следовательно, движение грузов вдоль оси (ОУ) не оказывает никакого влияния на движение тележки и инерцоида в целом в этом направлении.
Рычаг груза (Г1) под действием силы привода (+Fпу) стремится переместиться вдоль поперечной оси в положительном направлении (см. Рис.12.2.1). Поэтому на левый конец рычага (Г1) действует ответная сила реакции тележки (-Fрту). Соответственно на левый конец рычага (Г2), который под действием силы привода (-Fпу) стремиться переместится вдоль поперечной оси (ОY) в отрицательном направлении, действует сила реакции тележки (+Fрту). При этом силы привода (±Fпу) компенсируются силами реакции тележки (±Fрту). Общий импульс движения инерцоида вдоль поперечной оси при этом не изменяется. На рисунке 12.2.1 легко видеть, что все поперечные составляющие сил, действующих между грузами, взаимно компенсируются.
Силы, связанные с инерцией движения грузов на Рис. 12.2.1 не показаны. Однако с какой бы силой ни взаимодействовали между собой грузы, и какую бы инерцию они при этом ни приобретали – полная симметрия относительно оси (ОХ) при синфазном движении грузов по окружности в противоположных направлениях гарантирует полную взаимную компенсацию их воздействия на импульс движения инерцоида вдоль поперечной оси (ОУ).
Таким образом, силы привода (±Fпу) и силы инерции движения грузов по окружности, действующие на тележку вдоль поперечной оси (OY) не приводят к реактивному движению тележки и изменению импульса движения инерцоида в целом вдоль поперечной оси (ОY).
12.3. Теоретическое обоснование безопорного движения
С учётом инерции движения грузов по окружности характер взаимодействия между грузами и тележкой изменяется. Дополнительная инерция движения грузов по окружности при взаимодействии с тележкой приводит к изменению импульса движения инерцоида вдоль продольной оси. Как показано в главе (1.2.) в подразделе «Мера взаимодействия», любая сила, возникающая в процессе преобразования напряжение-движение, оказывает действие абсолютно аналогичное инертному сопротивлению массы, т.е. второй закон Ньютона принципиально определяет, в том числе и силу инерции, которая вовсе не сопротивляется движению. Сила – это продукт преобразования движения, так же, как собственно и движение – это продукт преобразования силы. Движению сопротивляется другое движение.
Таким образом, полное сопротивление изменению состояния движения тел зависит не только от инерционного сопротивления массы, как меры количества вещества в теле, но и от внешних противодействующих сил, в том числе и от сил инерции поэлементной поддержки, возникающих при взаимодействии тел, имеющих разные скорости в абсолютной ИСО. В инерцоиде происходит именно такое взаимодействие. Поэтому физический принцип движения инерцоида покажем на примере взаимодействия двух тел, обладающих разной инерцией движения относительно абсолютной системы координат. Рассмотрим взаимодействие двух тел одинаковой массы (см. Рис. 12.3.1), в котором одно из тел (Т2) имеет избыточную по сравнению с телом (Т1) инерцию (скорость) движения.
Какую бы абсолютную скорость не имели бы изначально взаимодействующие тела, ИСО всегда можно связать с одним из них и таким образом свести его абсолютную скорость к нулю. Поэтому пусть для простоты скорость тела (Т1) в абсолютной системе отсчёта (ХОУ) равна нулю (V1 = 0), а скорость тела (Т2) равна (V2). Тогда при объединении тела (Т1) и (Т2) в общую систему тел силе объединяющего невесомого привода, например, в виде упругого связующего тела (на Рис. 12.3.1 для простоты не показано) придётся преобразовывать разную инерцию (скорость) их движения в общее напряжение. Соответственно это напряжение в дальнейшем будет по-разному преобразовываться в их новое движение, чем, если бы это происходило при взаимодействии между относительно неподвижными телами.
Рис. 12.3.1
Пусть привод изначально закреплённый за неподвижное тело (Т1) захватывает на ходу подвижное тело (Т2). Это эквивалентно ударному лобовому воздействию тела (Т2) на тело (Т1). При неупругом объединении тел в общую систему её скорость будет равна половине скорости тела (Т2), т.е. вся система будет двигаться в направлении первоначального движения тела (Т2). Это означает, что привод вместе с телом (Т1) не смогли преодолеть инерцию движения тела (Т2) и вместе с телом (Т1) были увлечены телом (Т2). А вот при взаимодействии между относительно неподвижными телами при помощи активного привода, тела получили бы в той же ИСО одинаковую скорость навстречу друг другу, что свидетельствует об их одинаковом инерционном сопротивлении приводу и соответственно об одинаково успешном преодолении каждого из них приводом.
Можно показать, что взаимодействие по объединению одинаковых по массе тел (Т1) и (Т2) в общую систему тел с учётом их реальных скоростей эквивалентно взаимодействию между неподвижными телами за счёт активного привода, в котором однако взаимодействующие массы уже не равны между собой по оказываемому ими сопротивлению приводу, которое в этом случае можно рассматривать, как эквивалентное инерционное сопротивление эквивалентных масс. При этом эквивалентная масса тела (Т2) в таком эквивалентном взаимодействии возрастёт по сравнению с массой, равной исключительно только «голому» количеству его вещества, прямо пропорционально его скорости. Такое эквивалентное взаимодействие можно наглядно и образно смоделировать при помощи реальных масс даже не вводя их во взаимодействие.
Пусть тела (Т1) и (Т2) представляют собой два пустых сосуда с массой (m) Изменяя количество воды, например, в сосуде (Т2), можно изменять его массу. При этом с увеличением массы тела (Т2) центр масс системы неподвижных тел (Т1) и (Т2) будет иметь эквивалентное смещение в сторону тела (Т2), точно так же, как если бы тело (Т2) имело бы ненулевую скорость движения во внешнем направлении от тела (Т1). Причём, если масса тела (Т2) будет увеличиваться такими же темпами, как выравниваются их скорости при реальном объединении масс движущихся тел, изображённых на рисунке 12.3.1, то скорость центра масс этой неподвижной системы будет изменяться точно так же, как и скорость образующейся системы тел (Т1) и (Т2), движущихся с реальными скоростями. При этом с увеличением массы тела (Т2) вдвое, скорость центра масс неподвижной системы достигнет величины (Vс = V2 / 2).
Таким образом, приобретённый вне системы импульс любого из взаимодействующих тел вносит в новую систему действие, эквивалентное действию, которое внесло бы в неё изначально неподвижное перед новым взаимодействием тело, но с эквивалентной массой, количественно равной ранее приобретённому им импульсу. Такое образное эквивалентное представление интуитивно понятно даже школьникам. Ни у кого не вызывает удивления и возражения тот факт, что центр масс системы всегда ближе к большой массе, чем к малой, т.е. скорее Магомед пойдёт к горе, чем гора к нему, а вместе с Магомедом ещё более приблизится к горе и их общий центр масс. Это образное представление наглядно отражает, в том числе и принцип изменения импульса инерцоида, в котором грузы за счёт дополнительной инерции (скорости) их движения, как раз и становятся такой эквивалентной горой.
Грузы в инерцоиде могут получить дополнительную инерцию движения без изменения его импульса в целом, что при дальнейшем взаимодействии грузов, имеющих переменную динамическую массу, с массой тележки, имеющей значительно меньшую скорость, приводит к изменению общего импульса инерцоида в сторону грузов. Это можно наглядно показать на примере разгона грузов при помощи кратковременного узконаправленного взрыва (см. Рис. 12.3.2), не распространяющегося вдоль оси (ОХ). Вряд ли кто будет отрицать, что, хотя бы в пределах люфтов и зазоров в механических соединениях рассматриваемой конструкции разгон грузов в поперечном направлении происходит без изменения импульса инерцоида в продольном направлении. А вот после каждой локальной выборки зазоров осуществляется движение центра масс инерцоида в сторону грузов, имеющих большую динамическую массу, чем тележка.
Рис. 12.3.2
Как видно на рисунке (12.3.2) при расхождении рычагов в результате воздействия на них обычных, т.е. вполне реальных сил взрыва (Fв) появляются их не менее реальные проекции на радиальные направления вдоль рычагов. Это и есть центробежная сила (Fцб1 и Fцб2), которая за счёт сил инерции поэлементной поддержки (см. гл. 1.2) может многократно повысить инерционность исходной массы грузов и таким образом существенно изменить пространственное положение центра масс инерцоида в направлении действия результирующей силы (Fох) во время взаимодействия грузов с тележкой.
Вряд ли у кого возникнут сомнения в реальности (Fцб1 и Fцб2), т.к. они, как бы мы их не назвали являются прямыми проекциями обычных сил взрыва. Однако даже после прекращения действия взрыва центробежные силы (Fцб1 и Fцб2) вовсе не превратятся в фиктивные, т.е. не существующие силы инерции. В этом случае вместо сил взрыва в действие вступят вполне реальные силы инерции поэлементной поддержки. Ведь даже в соответствии с классической физикой фиктивными центробежные силы являются только для грузов. Для тележки они являются вполне реальными «обычными» силами поэлементной поддержки. С прекращением действия взрыва повышенная инерционность, т.е. скорость движения грузов так же не исчезнет в мгновение ока.
Таким образом, при взаимодействии грузов с тележкой через центробежные силы центр масс системы инерцоида безо всяких парадоксов всегда изменяется в сторону грузов. При этом поступательное движение инерцоида осуществляется в направлении, в котором проявляется положительная разность противоположно направленных центробежных сил в передней и задней полуплоскости инерцоида.
Изобретатель инерцоида В. Н. Толчин всячески отрицает причастность центробежной силы к поступательному движению инерцоида. В своей книге «Инерцоид. Силы инерции как источник поступательного движения» Пермское книжное издательство 1977 г. на стр. 12 Толчин В. Н. пишет: «Очень существенно увидеть, что в течение всего первого полутакта грузы не вращаются относительно арбитражной системы отсчета, не связанной с корпусом механизма, а движутся в поперечном направлении прямолинейно сначала от продольной оси механизма, а потом по направлению к ней с небольшим продольным ускорением».
Далее на стр. 87 в подтверждение своего мнения о поперечном движении грузов в отсутствие центробежных сил Толчин пишет: «Если на вращающемся рычаге закреплено тело (рис. 65), оно перемещается по кругу. Если закрепление исчезнет, а тело может перемещаться вдоль рычага, то перемещаясь по касательной, оно одновременно перемещается и вдоль рычага. При этом на тело не действуют никакие силы. …Какой может быть разговор о центробежных силах, если грузы движутся прямолинейно? Хотя бы и с большой скоростью. Отсюда видно, что центробежные силы не принимают участия в динамике инерцоида. В его динамике участвуют тангенциальные к продольной оси механизма силы инерции».

И резюме по поводу центробежных сил на стр. 87: «Когда оппоненты доказывали неосуществимость инерцоидов, то они имели в виду действие центробежных сил в течение одного оборота рычагов. В этом случае сумма моментов центробежных сил действительно получалась равной нулю. Они исходили не из равенства центробежных и центростремительных сил, но все-таки были ближе к истине, чем „защитники“, которые пытались объяснить перемещение инерцоида действием центробежных сил».
Отрицание Толчиным роли центробежных сил инерции в инерцоиде вызывает, как минимум недоумение и вовсе не потому, что он поддерживает в этом вопросе классическую физику, для которой они являются несуществующими фиктивными силами инерции. Это вряд ли смутило бы Толчина, т.к. сам он считает силы инерции вполне реальными силами. Вот, что говорит Толчин по поводу реальности сил инерции: «Сила инерции неотделима от массы. Масса может быть познана и определена только через силу инерции и ускорение. Других способов ее определения не существует. Обе они (масса и сила инерции) одинаково реальны. (Толчин, стр. 79) …Без признания реальности сил инерции не может соблюдаться третий закон механики в случае динамического равновесия. (Толчин, стр. 80)».
Поперечные силы Толчина, которые, по его мнению, движут инерцоид, так же являются силами инерции. Поэтому недоумение вызывает не негативное отношение Толчина к реальности сил инерции. Недоумение вызывает его неспособность увидеть в своих поперечных силах инерции первопричину образования самых обычных центробежных сил. В отсутствие радиального закрепления грузы действительно могут двигаться прямолинейно в поперечном направлении, но только не к продольной оси инерцоида, а к радиусу. Однако при этом грузы не перестанут поворачиваться вслед за радиусом. Следовательно, грузы не потеряют при этом связь с тележкой, где расположен их центр вращения, через центробежные силы, которые возникают всегда при изменении направления скорости.
Отрицая центробежные силы, Толчин противоречит сам себе. С одной стороны на стр. 87 (см. выше) он пишет: «…Какой может быть разговор о центробежных силах, если грузы движутся прямолинейно?». Действительно, никакого разговора! Но на стр. 10 Толчин говорит уже об образовании динамического центра инерции именно за счёт изменения поперечного направления: «После выключения работы двигателя… грузы с большой скоростью движутся по инерции от продольной оси механизма в поперечном направлении (Рис. 3). Поэтому грузы трудно отклонить в продольном направлении, трудно изменить их поперечное направление движения. Грузы становятся динамической точкой опоры для корпуса, к которой он подтягивается на линию общего динамического центра инерции системы масс инерцоида». Но «трудность», которая по мнению Толчина, и образует динамический центр инерции инерцоида, вызывают именно центробежные силы!
За счёт отсутствия жесткого закрепления центра вращения грузов относительно арбитражной системы отсчёта, вследствие его расположения на подвижной тележке, что в некоторой степени, равносильно отсутствию радиального закрепления самих грузов, о котором говорит Толчин (см. Рис. 65), абсолютная траектория движения грузов действительно несколько сплющивается в продольном направлении. Это действительно свидетельствует в пользу наличия поперечных сил Толчина, так или иначе причастных к движению инерцоида. Однако от этого траектория движения грузов не перестаёт быть криволинейной, т.е. направление движения грузов в любой системе отсчёта не перестаёт изменяться, от чего и образуются центробежные силы. Это означает, что сплющивание траектории является не причиной движения инерцоида, а следствием его движения под действием центробежных сил.
В результате малейшего поворота рычагов после прохождения грузами точки пересечения с продольной осью в первой четверти такта их линейная скорость, которая всегда поперечна, прежде всего, к радиальным рычагам, имеет отрицательную проекцию на продольную ось инерцоида, т.е. силы инерции окружного движения грузов всегда поворачиваются навстречу тележке. Не исключено, что именно это обстоятельство и является одной из причин, по которой Владимир Николаевич заостряет внимание на строго поперечных силах инерции, т.к. силы, направленные против движения, не могут быть причиной этого движения. Однако в момент пересечения грузами продольной оси инерцоида их скорость вообще не имеет проекций на неё, т.е. они так же не могут быть причиной движения инерцоида вдоль его продольной оси. А вот центробежные силы не имеют проекции на продольную ось инерцоида только в короткие мгновения пересечения ими поперечной оси инерцоида. Всё остальное время первой четверти такта они реально проявляются вдоль продольной оси в положительном направлении.
Дело в том, что куда бы ни была направлена истинная скорость инерционного движения, силы инерции обнаруживают себя как обычные силы во всех направлениях противоположных тем, в которых инерционному движению что-либо препятствует. В инерцоиде препятствующая движению грузов центростремительная сила упругости приложена к ним вдоль рычагов. Поэтому вдоль рычагов независимо от фазы их вращения проявляется вполне реальная обычная сила инерции движения грузов, в виде центробежной силы инерции поэлементной поддержки. А поскольку растягивает рычаги не неподвижный в общем случае диаметрально уравновешенного вращения центр вращения, а вполне реальные центробежные силы поэлементной поддержки грузов, то их проекции на продольную ось так же вполне реально проявляются в виде обычных сил, всегда направленных от центра вращения.
Один из самых труднообъяснимых моментов в обосновании Толчиным В. Н. принципа движения инерцоида заключается в том, что Владимир Николаевич отказывается не только от центробежных сил, но и от самого движения «динамического центра инерции системы масс инерцоида». В главе 5 на стр. 69 Толчин утверждает, что динамический центр системы масс всегда остается неподвижным, что вообще противоречит принципу движения инерцоида, как замкнутой системы. Но в таком случае он ничем не отличается от статического центра инерции, который свидетельствует о неподвижности замкнутой системы.
Вот как это видит сам Толчин: «…динамический центр инерции системы масс никогда „постепенно не перемещается“. Такое противно его физической природе. В любом случае он возникает на месте действия одновременно с возникновением действия и образования самой динамической системы масс; остается неподвижным пока продолжается действие; и исчезает по прекращении действия на том самом месте, где он возникал, одновременно с исчезновением и распадом самой системы масс».
Далее на стр. 70 Толчин приводит пример, подтверждающий, по его мнению, описанное им поведение динамического центра инерции: «Когда источник силы прочно соединен с одним из главных тел процесса, динамический центр инерции системы масс (автомобиль – Земля) в горизонтальном направлении ежемгновенно возникает, ежемгновенно остается неподвижным и ежемгновенно исчезает, чтобы в следующий момент возникнуть на новом месте в связи с поворотом ведущего колеса автомобиля (рис. 62)».


Но точка взаимодействия автомобиля с дорогой вообще не является центром инерции системы «автомобиль – Земля». Автомобиль взаимодействует не с неподвижной точкой его контакта с Землёй, расположенной на дороге, а с самой Землёй. При этом в отсутствие внешних сил реальная точка центра инерции системы «автомобиль – Земля», которая вовсе не является точкой контакта взаимодействия автомобиля с землёй, действительно никуда не движется ни при наличии действия, ни при его отсутствии. Именно поэтому центр инерции системы «автомобиль – Земля» нигде ежемгновенно не появляется и ниоткуда ежемгновенно не исчезает. Он не только существует постоянно, но и никуда не движется. Следовательно, этот пример вообще не соответствует движению системы инерцоида, центр масс которого реально перемещается в пространстве.
В подтверждение своей версии движения инерцоида В. Н. Толчин приводит ещё один пример – реактивное движение ракеты, ставя его в параллель с движением автомобиля по дороге: «То же самое можно сказать и о движении ракеты. В каждый последующий момент действие начинается всё на новом и новом месте. Ракета движется с ускорением. Как только действие прекратиться, ракета переходит на движение по инерции в принципе неотличимое от неподвижности. При этом исчезает не только динамический центр инерции масс: корпуса ракеты и массы извергающихся газов, от которых ракета отталкивается, но разрушается и сама система масс, поскольку в этом случае она возникла в результате расщепления одного тела на две части. Если начинается новое действие ракеты, оно опять начинается на новом месте с нового момента. Вновь появляется второе главное тело процесса – извергающиеся газы».
Из этого заявления Толчина становится, наконец, понятным, почему, по его мнению, динамический центр инерции масс инерцоида в каждой новой точке пространства появляется без непрерывного движения, т.е. либо по «щучьему велению», либо по законам анимации, которая вместо смены точек в результате действия предполагает смену образов действия в одной точке. Причина в том, что по Толчину динамический центр инерции системы во время её движения по инерции отсутствует и появляется только при наличии действия. Динамику в физике действительно определяет сила (действие), но сама по себе сила это ещё не центр масс, хоть динамический, хоть статический. Действие действительно изменяет, а точнее определяет заново общий центр масс вновь образующихся систем. Но в точке контакта в любом случае, говоря словами Владимира Николаевича, действительно «ежемгновенно возникает, ежемгновенно остается неподвижной и ежемгновенно исчезает, чтобы в следующий момент возникнуть на новом месте»вовсе не центр масс системы, а только сама сила (см. главу 1.2.1 «Мера взаимодействия»).
Сила не является материальной субстанцией – это свойство материи, а свойство может изменяться не в пространстве и времени, а в материи и времени. Поэтому свойство материи не может перемещаться в пространстве, подобно самой материи. Оно либо проявляется, либо не проявляется, т.е. либо ежемгновенно возникает, либо ежемгновенно исчезает, но не в пространстве, а в самой материи. Не перемещается в пространстве, в том числе собственно и само свойство материи – движение. Ведь движется-то собственно не свойство материи – движение, а только сама материя. Для свойств материи пространства не существует. Их пространством является сама материя.
Владимир Николаевич, по всей видимости, просто путает силу и центр масс системы, который хотя иногда и условно определяется в пустом пространстве между телами системы или даже между частями одного тела сложной конфигурации, но он обозначает именно единое материальное физическое тело или систему, имеющие свойство перемещаться в пространстве физически, а не по законам анимации (телепортации): то дематериализуясь, то вновь материализуясь по ходу движения. Центр масс любой системы, либо уже существующей, либо ещё только образующейся всегда обозначает массу-материю, которая существует независимо от нашего сознания. Поэтому даже если готовая система движется по инерции или ещё только-только образуется новая система, её центр масс перемещается в пространстве вполне физически, без какой-либо мистики телепортации.
Главный признак замкнутой системы, вовсе не в наличии в ней внутренних взаимодействий, а в сохранении полного внутреннего баланса системы в результате отсутствия внешних взаимодействий, т.е. замкнутая система предполагает некий защитный экран, который наглухо изолирует её от всего остального материального мира. На то она и замкнутая, что из неё ничего нельзя извлечь и ничего нельзя добавить в неё. В этом и состоит суть абсолютно всех законов сохранения всего того, что только можно сохранить, в том числе и движение системы. Если извлечь внутреннее движение системы и приложить его к ней снаружи, то система, безусловно, получит импульс движения, но тогда она перестанет быть замкнутой, а импульс будет внешним для системы. Однако движущаяся по инерции ракета и покоящаяся система «автомобиль – Земля» условию замкнутости полностью удовлетворяет. А вот система инерцоида не всегда замкнута, что и позволяет ему получать внешний импульс внутри своей же механической системы.
Система инерцоида то распадается, то вновь образуется под действием своего привода и в соответствии с принципом своего действия. И в этом смысле Владимир Николаевич абсолютно прав, утверждая, что образование замкнутой системы может быть связано, в том числе и с действием, а не только с пассивным синхронным движении группы тел. Конечно, вновь образующаяся система это ещё не состоявшаяся система. Поэтому о ней вообще трудно говорить, как о системе и соответственно, о наличии у неё фиксированного центра масс. Но отсутствие фиксированного неподвижного центра масс во время формирования системы вовсе не означает, что после окончания формирования он вдруг материализуется в готовую систему из ничего. Даже у формирующейся системы всегда есть мгновенный центр масс, который может физически перемещаться в пространстве.
Вообще говоря, понятие ещё только формирующейся системы не имеет физического смысла, т.к. вплоть до самого своего полного формирования она фактически не является замкнутой системой. Но тогда автоматически снимается вопрос и о телепортации центра масс системы, т.к. в отсутствие замкнутой системы он может двигаться на вполне законных основаниях. Во всяком случае ни к системе «автомобиль – Земля», ни к ракете это не относится. В ракете вообще взаимодействуют или не взаимодействуют только два тела. Даже если при включении двигателя топливо тратится, взаимодействие осуществляется по типу взаимодействия двух тел. А два тела всегда имеют вполне определённый центр масс независимо от того взаимодействуют они при этом или нет. Тем более два тела, движущиеся синхронно во время отключения двигателя. Поэтому пример ракеты так же, как и пример с движением автомобиля по дороге не соответствует системе инерцоида в любом случае.
Всё гораздо проще, чем то, непонятно что пытается донести до своих оппонентов вконец запутавшийся Владимир Николаевич Толчин, хотя, как уже было показано и будет показано дальше, он мыслил в правильном направлении. Движение инерцоида действительно основано на разделении и слиянии систем с образованием нового центра масс в новой точке пространства, о чём говорил Владимир Николаевич. Начнём издалека. В общих чертах движение инерцоида в каждой полуплоскости вдоль его продольной оси ничем принципиально не отличается от движения системы тел (Т1) и (Т2), в период её объединения, которая изображена на рисунке (12.3.1). И система тел инерцоида, и система тел (Т1) и (Т2) движутся в сторону тела, имеющего наибольшую суммарную инерцию, на совершенно одинаковых основаниях, а именно в полном соответствии с законом сохранения импульса, который сохраняет не только нулевое значение импульса внутри замкнутой системы, но и определяет её ненулевой импульс полученный в другой системе.
Единственное, причём кажущееся, отличие, заключается в способе получения дополнительной инерции движения одного из взаимодействующих тел в каждой из рассматриваемых систем. Дополнительная инерция тела (Т2) в системе тел (Т1) и (Т2) получена за счёт внешнего импульса неизвестного нам предыдущего действия с каким-то третьим телом, не участвующим в дальнейшем взаимодействии тел (Т1) и (Т2). Тем не менее, именно с учётом этого прошлого взаимодействия считается, что система тел (Т1) и (Т2) движется на законном основании. Дополнительная же инерция грузов инерцоида (аналог тела Т2) формально получена внутри единой механической конструкции инерцоида, в которой бывшие ответными друг для друга телами грузы, продолжают участвовать в совместном взаимодействии. Поэтому классическая физика усматривает в его движении нарушение закона сохранения импульса. Однако это только кажущееся нарушение, т.к. единая механическая конструкция сама по себе ещё не гарантирует замкнутости системы.
Дело в том, что дополнительная инерция грузов механической системы инерцоида фактически получена не в совместном внутреннем взаимодействии всех трёх тел инерцоида: тележки и двух грузов, а в отдельном независимом от тележки взаимодействии грузов между собой. Следовательно, их взаимодействие между собой, в том числе и в качестве ответных тел друг для друга никоем образом не влияет ни на состояние центра масс тележки, ни на состояние центра масс всего инерцоида в целом. В общую замкнутую систему грузы и тележка, точно так же как и система тел (Т1) и (Т2), практически строго по Толчину начинают интенсивно объединяться только после окончания независимого разгона грузов и тела (Т1) соответственно и начала взаимодействия между собой. Причём в общую систему с тележкой грузы входят уже не в качестве ответных тел друг для друга, а в качестве самостоятельных участников, т.е. ответные тела в общую систему не входят, точно так же, как и третье тело для системы тел (Т1) и (Т2).
Таким образом, в рамках единой конструкции инерцоида фактически осуществляются два раздельных последовательных взаимодействия. Сначала грузы взаимодействуют между собой, а уже затем с тележкой. В этой же последовательности точно так же как и в системе (Т1) и (Т2) мы и должны включать их в единые замкнутые системы последующих иерархий, в которых и наблюдается движение центра масс. При этом неподвижное тело, включающее в свою систему движущееся тело, начинает двигаться в составе вновь образующейся системы, т.е. положение нового центра масс новой системы в пространстве изменяется в полном соответствии с законами взаимодействия между системами (передача внешнего импульса).
Грузы и тележка в инерцоиде механически жестко связаны между собой, поэтому его конструкцию достаточно сложно представить, как последовательное соединение двух подсистем. Однако механическая связь вовсе не обязательно предполагает одновременное наступление взаимодействия всех тел системы, т.к. в механических соединениях всегда присутствует некоторая степень свободы относительного перемещения соединяемых частей механизма. Это люфты и зазоры, определяющие разную интенсивность взаимодействий разъединяемых и соединяемых ими частей механической системы, что и разграничивает эти взаимодействия. Причём люфты и зазоры присутствуют и на уровне структур самих физических тел. Это можно пояснить на конкретном наглядном примере, в котором «зазор» между подсистемами «грузы» и «тележка» для наглядности искусственно увеличен.
Рис. 12.3.3
Рассмотрим взаимодействие тел, изображённых на Рис. 12.3.3, который практически аналогичен Рис. 12.3.2 с той лишь разницей, что на Рис. 12.3.3 тела подсистемы «грузы» связаны с тележкой гибкими тягами верёвочного типа. До тех пор, пока грузы за счёт прямолинейного инерционного движения, полученного при взрыве, не выберут слабину верёвочных тяг, тележка остаётся неподвижной. Но как только слабина выбрана, образуется новая система, в которой грузы взаимодействуют уже с тележкой. Легко видеть, что в такой схеме разгон грузов происходит в независимой подсистеме «грузы», а общая система «грузы – тележка» образуется только в момент начала взаимодействия грузов с тележкой.
В гибкой механической системе в отличие от системы с жесткой связью существует вполне заметный временной интервал между двумя разными взаимодействиями, четко обозначающий их границу. Но разные составные части даже жёсткой механической системы всегда разделены между собой не только внешними люфтами и зазорами механической системы, но и внутренними «люфтами и зазорами» на уровне структуры физических тел. Это и определяет возможность управлять порядком наступления разных взаимодействий при помощи привода механической системы. Конечно же, на макроуровне жесткие рычаги практически «мгновенно» (очень быстро) передают воздействие на тележку, что снижает эффективность независимого разгона грузов в такой системе по сравнению с системой с гибкими тягами, но физический механизм взаимодействия при этом принципиально не изменяется.
Точно так же, как и в случае с веревочными тягами принципиально происходит периодическая выборка слабины жестких тяг только на микроуровне. То есть сначала наиболее интенсивное взаимодействие осуществляется между грузами, у которых «зазор» с «взрывом» (его продуктами) намного меньше, чем с тележкой в виде длинных тяг, а затем уже грузы интенсивно взаимодействуют с тележкой. Зато при помощи жестких рычагов можно легко управлять угловой скоростью вращения грузов, а значит порядком и интенсивностью их взаимодействия между собой и с тележкой, т.е. фактически сознательно изменять положение центра масс инерцоида в нужном направлении, что невозможно осуществить исключительно с помощью гибких веревочных тяг.
Грузы и тележка являются внешними системами для системы механически собранных вместе всех трёх тел инерцоида, но находящихся на старте ещё в неподвижном состоянии. С началом действия эти три неподвижных на старте тела могут сразу же образовать единую замкнутую и абсолютно симметричную систему только при одновременном взаимодействии. При слиянии же разных движущихся систем, как это происходит в инерцоиде, новая образующаяся система не с разу становится симметричной и замкнутой. Поэтому внешний импульс единой механической, но еще не замкнутой новой системы может оказаться не равным нулю.
Для понимания теории движения инерцоида очень важно увидеть, что при взаимодействии с тележкой подсистема грузов распадается на отдельные грузы, каждый из которых взаимодействует с тележкой самостоятельно, т.е. уже без ответных тел, что и нарушает симметрию вновь образующейся системы. В противном случае импульсы грузов в единой самостоятельной системе были бы взаимно уничтожены, и никакого бы изменения импульса инерцоида не произошло бы.
При распаде же системы грузов импульс каждого груза присоединяется к импульсу тележки по отдельности и складывается с импульсом другого груза уже в составе изменённого им импульса тележки, что вовсе не одно и то же. Это означает, что система инерцоида в моменты периодического взаимодействия с грузами эквивалентна двум системам тел (Т1) и (Т2) в отсутствие их третьих тел, ответных для тел (Т2). А поскольку, как мы показали выше, система тел (Т1) и (Т2) движется на вполне законных основаниях, то вряд ли сложение движения двух таких систем, что-либо принципиально изменит в законности движения каждой из них.
Таким образом, сумма импульсов составных частей инерцоида, как это ни странно, зависит от перемены мест слагаемых, т.е. взаимодействие суммы грузов с тележкой не равно сумме их взаимодействий с тележкой по отдельности. Это и есть то самое противоречие, в соответствии с которым классическая физика отказывается признавать законность движения инерцоида, т.к. нарушение правила коммутативности сложения импульсов составных частей замкнутой системы в отсутствие внешних воздействий автоматически означает и нарушение закона сохранения импульса (Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= const).
Поясним сущность этого противоречия сначала традиционно на примере нашей контрольной системы тел (Т1) и (Т2). На рисунке (12.3.3.1) она обозначена, как (ЦМ1). Пусть тело (Т2) получило относительно некоторой ИСО скорость (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) во внешнем для системы (ЦМ1) взаимодействии с третьим телом (Т3). При этом система (ЦМ1), образующаяся при взаимодействии тел (Т1) и (Т2), получит скорость (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Однако скорость и центр масс общей системы всех трёх тел (ЦМ2) в той же ИСО в полном соответствии с законом сохранения импульса останутся неизменными, т.е. такими, какими они и были до любых взаимодействий этих тел между собой при их первоначальном относительном расположении. Наглядно это показано на рисунке (12.3.4).
Как видно на рисунке сумма проекций импульсов всех трёх тел на горизонтальную ось равна нулю в любом порядке сложения. Можно сложить сначала импульсы тел (Т3) и (Т2), а затем добавить к ним импульс тела (Т1) или дождаться объединения тел (Т1) и (Т2) в общую систему (ЦМ1), а затем сложить её импульс с импульсом тела (Т3). Совершенно очевидно, что сумма при этом не изменится, что и легло в основу переместительного закона сложения и закона сохранения импульса.
Рис. 12.3.4
Теперь рассмотрим, что происходит с законом сохранения импульса и переместительным свойством сложения в инерцоиде при сложении принципиально тех же трёх тел (см. рис. 13.3.4). Причём здесь мы можем одновременно проиллюстрировать сразу два спорных момента. Один из них спорный для классической физики – это нарушение коммутативности сложения и соответственно закона сохранения импульса в инерцоиде. Ну, а в плане наших разногласий с Толчиным мы можем на этом примере наглядно показать, что движущими силами в инерцоиде являются всё-таки непосредственно центробежные, а не поперечные силы.
Допустим, что в нашем примере представлен инерцоид с гибкими тягами верёвочного типа в момент, когда после окончания взрыва и выборки слабины гибких тяг, они только что полностью распрямились. После натяжения гибких тяг поперечные силы инерции (Fин. попер) превратятся во вполне реальные центробежные силы поэлементной поддержки (Fцб) в ответ на противодействие им силы упругости рычагов. На рисунке видно, что сумма поперечных импульсов грузов в самостоятельной системе разгона грузов, т.е. без учёта их связи с тележкой в виде тяг и центробежных сил, равна нулю. Однако в реальной действительности каждый груз взаимодействует с тележкой по отдельности. Поэтому поперечные радиусу силы не уничтожаются, а и их связь с тележкой осуществляется через центробежные силы.
Рис. 12.3.5
В соответствии с механизмом формирования вращательного движения центробежные силы вызывают заметное перемещение вращающегося тела (грузов) во внешнем радиальном направлении только в первоначальный момент образования вращательного движения (см. гл. 3). В дальнейшем вращающееся тело совершает колебательное радиальное движение на микроуровне, т.е. процесс образования вращательного движения в миниатюре повторяется в каждом его цикле, но только в меньшем диапазоне разброса параметров и с гораздо меньшей асимметрией. Поэтому растягивающее действие центробежных сил на рычаги (остаточная деформация, см. гл. 3) сохраняется на протяжении всего криволинейного движения. А поскольку поперечные силы инерции поэлементной поддержки при отклонении их вследствие вращения рычагов от поперечного к ним положения удерживают грузы от движения к центру вращения, то растянутые рычаги, стремясь сократиться в этих ограничивающих грузы условиях, сообщают импульс движения в сторону грузов ничем дополнительно не задерживаемой тележке (по рисунку 12.3.5 вправо). Такое действие центробежных сил только подтверждает их реальность.
Таким образом, движущими силами инерцоида при безусловном наличии сил окружного движения поперечных в общем случае не к оси инерцоида, а к радиусу, являются именно центробежные силы, которые могут возникнуть только в одном случае, когда каждый груз взаимодействует с тележкой инерцоида независимо друг от друга. Следовательно, в инерцоиде происходит видимое нарушение свойства коммутативности сложения.Однако это свойство справедливо только для замкнутых систем, в то время как система инерцоида периодически распадается на подсистемы. Следовательно, это мнимое нарушение, которое не свидетельствует ни о реальном нарушении закона сохранения импульса, ни о реальном нарушении переместительного свойства сложения.
Как мы отмечали выше, в инерцоиде нет единой и постоянной замкнутой системы. Поэтому говорить о выполнении в нём математического закона коммутативности сложения, а так же его физического эталона – закона сохранения импульса не имеет смысла, до тех пор, пока все его системы не будут приведены к общему знаменателю. Таким общим знаменателем в инерцоиде является новая система, которая устанавливается в нём в момент слияния всех трёх его тел в единую систему взаимодействия. Ни для кого не секрет, что положение в пространстве центра масс системы, состоящей, как минимум, из трёх тел зависит от их первоначального взаимного относительного расположения перед наступлением общего и одновременного взаимодействия. В дальнейшем всё зависит от характера их последующих взаимодействий.
Если в дальнейшем они не будут иметь признаков расщепления системы на самостоятельные взаимодействия, то их первоначально установленный в первом же взаимодействии центр масс будет сохранять неизменное положение в пространстве сколь угодно долго, а система в отсутствие внешних взаимодействий будет постоянно сохраняться замкнутой. В противном случае после расщепляющих взаимодействий и последующих объединяющих взаимодействий каждый раз будет образовываться новая общая система и соответственно её новый центр масс, но каждый раз уже в другой точке пространства аналогично системе тел (Т1) и (Т2). Покажем это наглядно на рисунке (12.3.6).
Рис 12.3.6
Как мы говорили выше, при взаимодействии двух тел всегда есть однозначный центр масс. На рисунке это система (ЦМ1). А вот при появлении третьего тела (ЦМ2,3,4,5) общий центр масс новой системы (∑ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
∑ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
∑ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
∑ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) с каждым из тел (ЦМ2,3,4,5) в отдельности зависит от их взаимного пространственного расположения перед началом совместного взаимодействия из неподвижного состояния. Если же тела системы (ЦМ1) перед таким объединением в новую систему с каким-либо из тел (ЦМ2,3,4,5) находятся ещё и в состоянии движения в результате своего внутреннего взаимодействия (см. скорости V на рисунке), то в этих четырёх случаях (на рисунке не показано) центр масс новой системы будет отличаться ещё и от предыдущих четырёх случаев. Следовательно, при объединении (ЦМ1) с любой из систем (ЦМ2,3,4,5) по двум упомянутым выше сценариям центр масс новой системы будет изначально располагаться в восьми разных точках.
Таким образом, первоначальное положение центра масс вновь образующейся системы зависит от относительного расположения, а так же от величины и направления скорости исходных систем. Это и есть вполне законный принцип поступательного движения инерцоида. Остаётся только упорядочить изменения положения центра масс всех новых систем в нужном направлении, что и осуществляет привод инерцоида.
О законности установления нового центра масс свидетельствует так же тот факт, что его положение поддаётся строгому математическому расчёту в полном соответствии с законами природы. Для классической физики трудность здесь состоит только в том, что ей необходимо принять к сведению реальность сил инерции, хотя бы как сил поэлементной поддержки, что легко без каких-либо проблем вписывается даже в консерватизм классической физики, а точнее классических физиков. Причём возможность такого расчёта свидетельствует так же о том, что центр масс новых систем перемещается в пространстве вовсе не по законам анимации или телепортации, а движется в полном соответствии с законами взаимодействия между системами.
Психологически очень трудно согласиться с самодвижением замкнутой системы, из которой ничто внутреннее не может вырваться наружу, чтобы оттолкнувшись от внешней материи сообщить движение системе. Конечно, мы всегда можем, приоткрыв ненадолго оболочку системы изменить её внутреннее движение за счёт внесения в неё внешнего напряжения-движения. Но и в этом случае мы опять же уверены, что одно только изменение энергетического уровня системы само по себе не нарушает закон сохранения импульса, и опыт в большинстве случаев это подтверждает. Однако как это ни странно, при определённых обстоятельствах внутренняя энергия и внутреннее движение системы может привести к изменению положения её центра масс в пространстве.
Как показано в главе 1.2 в разделе «Мера взаимодействия», кроме свойства движения материя обладает ещё и свойством напряжения, и эти два свойства во взаимодействиях материи постоянно преобразуются между собой в соответствии с третьим свойством материи – преобразование напряжение-движение. Это преобразование и называют в классической физике энергия. Если система состоит только из двух тел, то любая энергия (напряжение-движение) вносимая в такую систему извне останется только внутренним напряжением-движением этих двух тел и соответственно их системы, т.к. никаких других тел, которые могли бы нарушить симметричный по импульсу процесс распределения движения между двумя телами, в этой системе просто нет. Но если количество тел в системе больше двух, то при несимметричном внесении в систему внешнего движения или напряжения картина может качественно измениться.
Если внешнее напряжение-движение подводится в систему из трёх тел строго между двумя телами, как это и происходит между грузами в инерцоиде, то дальнейшее взаимодействие с третьим телом – тележкой эквивалентно несимметричному внешнему вмешательству в систему инерцоида или неуравновешенному воздействию на него извне. Иными словами, когда мы взводим пружину инерцоида и за счёт хитроумного механизма его привода распределяем её напряжение внутри инерцоида несимметрично, то мы фактически авансируем приложение к нему нашей внешней силы в нужные нам моменты, обеспечиваемые приводом.
Эквивалентом внешней силы может служить так же заранее законсервированная, т.е. внутренняя энергия (напряжение-движение), ведь любое напряжение-движение (энергия) это когда-то совершённое действие, которое является внешним для той другой системы, в которой оно впоследствии реализуется. И если это расконсервированное действие реализуется в своей материнской системе несимметрично, то оно образует с материнской системой новую систему с новым центром масс в полном соответствии с законом сохранения импульса.
Поскольку при взаимодействии грузов, имеющих эквивалентную динамическую массу с количественной массой тележки скорость тележки будет значительно больше, чем она могла бы быть при взаимодействии с обычными грузами из состояния их покоя, то одновременно с движением тележки без какой-либо телепортации начинается движение и центра масс вновь образующейся динамической системы инерцоида. При этом наряду с сохранением внутреннего импульса вновь образующейся системы относительно ИСО, связанной с динамическим центром масс инерцоида, он одновременно приобретает ещё и внешний импульс относительно арбитражной ИСО, который был уравновешен в ней ещё при разгоне грузов в их собственной замкнутой системе. Это отличается от получения внешнего импульса системой тел (Т1) и (Т2) только внешне, но не принципиально.
В системе тел (Т1) и (Т2) третье ответное тело, которое участвует в разгоне тела (Т2) в систему не входит. Поэтому в соответствии с законом сохранения импульса вновь образующаяся система тел (Т1) и (Т2) сохраняет импульс тела (Т2). Но в инерцоиде принципиально происходит то же самое. На старте система из трёх неподвижных тел инерцоида имеет центр масс, определяемый соотношением только их количественных масс. Однако при взаимодействии грузов между собой они выходят из системы инерцоида, как это хорошо видно на примере инерцоида с верёвочными тягами, и поэтому не могут изменить импульс системы трёх тел инерцоида при своём разгоне. После разгона грузов они выходят уже из своей системы грузов и вступают во взаимодействие с тележкой по отдельности.
Это означает, что они вступают во взаимодействие с тележкой с непогашенными в своей бывшей системе разгона импульсами, т.е. без ответных тел. При этом даже факт связи грузов между собой через тележку вовсе не свидетельствует о сохранении прежней системы взаимно ответных тел грузов. Это вновь образующиеся связи новой системы, для которой непогашенные импульсы самостоятельных участников нового взаимодействия – грузов, являются внешними, подобно внешнему импульсу тела (Т2) для образующейся системы тел (Т1) и (Т2).
В результате вновь образующаяся система инерцоида на этапе своего образования в полном соответствии с законом сохранения импульса сохраняет суммарный импульс двух грузов. Но не тот, который заключён в их собственном готовом движении, а тот который они сообщают новой системе через центробежные силы при изменении своего когда-то полученного готового движения. А поскольку центробежная сила у каждого груза своя, то это так же снимает вопросы о их ответных телах, якобы не позволяющих инерцоиду двигаться без нарушения закона сохранения импульса. Это что касается законности получения внешнего импульса инерцоида.
Теперь рассмотрим, что происходит с этим импульсом в дальнейшем. В момент прихода грузов и тележки на общую линию центра масс продольные скорости грузов и тележки направлены навстречу друг другу, а рычаги занимают перпендикулярное положение к продольной оси инерцоида. При этом проекции центробежных сил на продольную ось инерцоида и обеспечиваемые ими внешние импульсы равны нулю. Следовательно, активное движение центра масс системы, которое осуществлялось за счёт этих внешних импульсов, прекращается. При этом в отсутствие внешнего импульса, вносимого грузами система инерцоида должна двигаться по инерции. Однако инерционное движение инерцоида очень быстро гасится обратным движением, т.к. в дальнейшем во второй четверти такта соотношение скоростей грузов и тележки вдоль продольной оси инерцоида изменяется в обратную сторону.
Происходит это по следующей причине. Скорость тележки изначально развивается непосредственно вдоль продольной оси. А скорость грузов навстречу тележке определяется двояко: проекцией его окружной скорости на продольную ось и напрямую эквивалентной массой во взаимодействии с количественной массой тележки. При этом на перпендикулярной линии центра масс грузы имеют остаточную после понесённых ими затрат на движение системы инерцоида окружную скорость. Этот остаточный импульс способствует остановке инерционного движения системы. Он же обеспечивает обратный процесс, но с меньшим результатом, т.к. окружная скорость в любом случае будет меньше стартовой. Затем два противоположных процесса в третьей и четвёртой четвертях так же с последовательно уменьшающимся результатом. Затем начинается новый цикл.
Таким образом, никакого нарушения закона сохранения импульса в смещении центра масс инерцоида нет. Он смещается не по закону анимации (телепортации), а движется вполне физически за счёт центробежных сил поэлементной поддержки, которые возникают при изменении направления движения грузов по окружности перпендикулярно рычагам-радиусам. Однако механизм взаимодействий систем инерцоида не позволяет ему двигаться с ускорением. Поскольку все его четверть такты имеют противоположную направленность, то инерцоид выигрывает только в расстоянии, равном разнице изменения центра масс в соседних четверть тактах. А общее ускорение может быть достигнуто только на базе непрерывно сохраняющегося по инерции предыдущего движения. Однако пути преодоления этого недостатка есть (см. ниже).
Инерцоид это не единственный и не исключительный случай, в котором устанавливаются новые системы с новыми параметрами. Никого, почему-то не удивляет самовращение кошки, брошенной с высоты спиной вниз, которое свидетельствует о том, что замкнутой вращающейся системе можно придать произвольную угловую скорость изнутри системы, т.е. без внешнего вмешательства. Далее, почти во всех учебниках механики описано качение тел по наклонной плоскости без проскальзывания (см. ниже), при котором полый и сплошной цилиндр одинаковой массы скатываются с наклонной плоскости по-разному, а соскальзывают с неё без вращения одинаково. В основе всех этих нефизических на первый взгляд случаев лежит взаимодействие разных самостоятельных подсистем, которые периодически сливаются в единую систему. Поэтому сказка о бароне Мюнхгаузене вполне может стать былью.
Вряд ли кто станет возражать, что если барон Мюнхгаузен забросит на берег привязанные к его волосам две гири с заранее встроенным между ними и первоначально скрепляющим их зарядом и затем дистанционно подорвёт его, то он без особых проблем вытащит сам себя из болота. Ему придётся только придерживать руками косичку, чтобы её не оторвало (см. Рис. Барон). Точнее, вытащат барона, конечно же, гири, получившие в результате взрыва большую дополнительную инерцию движения, но поскольку они первоначально лежали в сумке барона, т.е. были в составе его системы, то для барона это и есть вытащить самого себя. Во всяком случае, на берег или на что-либо другое он при этом опираться не будет, только на свои же гири. Так что никакой мистики и никакого нарушения законов природы в «безопорном» движении нет.
Рис. Барон
Изменение импульса инерцоида под действием центробежной силы грузов проявляется настолько выражено, что вряд ли может вызвать у кого-либо какие-либо серьёзные возражения. Возвратно-поступательные колебания инерцоида вдоль продольной оси, которые отмечают все без исключения специалисты, это и есть изменение импульса инерцоида за счёт центробежной силы в пределах каждого полуоборота грузов. Это особенно хорошо заметно при остановке движения грузов, когда грузы вращаются медленно и хорошо видно, что вся система движется в сторону грузов, в то время как в вибраторе корпус и грузы всегда движутся в противоположные стороны. Но при остановке двигателя даже вибратор может короткое время функционировать как инерцоид.
Таким образом, вопрос поступательного без опорного движения инерцоида заключается лишь в возможности или невозможности неполной компенсации центробежной силы в противоположных полуплоскостях относительно продольной оси (ОX) или в возможности получения разной центробежной силы в противоположных направлениях. Однако, если изменение импульса замкнутой системы за счёт связи физических тел с мировой материальной средой принципиально возможно, то возможность управления этим импульсом, т.е. уменьшение его в одном направлении и увеличение в другом направлении это уже дело техники. И это наглядно и эффективно демонстрируют приборы, созданные В. Н. Толчиным.
Центробежная сила инерции зависит от угловой скорости вращения грузов. Следовательно, величина изменения импульса инерцоида также зависит от скорости движения грузов вдоль окружности или от угловой скорости их вращения. Изменяя угловую скорость вращения грузов в разных полуплоскостях выбранного направления, можно управлять импульсом инерцоида вдоль выбранного направления. Увеличивая угловую скорость вращения грузов в передней полуплоскости, и снижая ее в противоположной полуплоскости, можно получить устойчивое постоянное изменение импульса инерцоида в заданном направлении.
Таким образом, для поступательного движения инерцоида необходимо лишь соответствующим образом управлять угловой скоростью движения грузов по окружности в пределах каждого оборота грузов. Причем дело вовсе не в инерции как таковой, а в разнице инерций. Поскольку вектор силы реактивного взаимодействия грузов и тележки на уровне масс покоя дважды меняет свое направление за каждый полуоборот грузов, то интенсивность этого взаимодействия без учета влияния окружающей среды уже не оказывает влияния на перемещение центра масс инерцоида. Поэтому необходимо обеспечить именно разность инерции.
С выключенным двигателем разность инерции обеспечивается автоматически. Замедление вращения грузов за счет потери кинетической энергии, потраченной на поступательное движение инерцоида, обеспечивает разность инерции и приводит к самостоятельному поступательному движению инерцоида в сторону, в которую в зависимости от фазы кругового движения будет первоначально изменен его импульс при наибольшей скорости движения грузов. Если, например, наибольшая скорость движения грузов была в правой полуплоскости, то до полной остановки вращательного движения инерцоид будет двигаться поступательно вправо.
Действительно. В первой четверти кругового движения грузов скорость вращения наибольшая. Изменение импульса инерцоида направлено в сторону грузов, т.е. вправо. Во второй четверти кругового движения изменение импульса инерцоида направлено влево. Однако скорость вращения во второй четверти меньше скорости вращения в первой четверти. Значит, общее изменение импульса инерцоида будет по-прежнему вправо. В третьей четверти кругового движения грузов изменение импульса инерцоида будет влево, но оно еще меньше чем во второй четверти и поэтому при определенных условиях инерцоид по-прежнему будет двигаться вправо, тем более что в четвертой четверти инерцоид вновь получит небольшой импульс направленный вправо. Поэтому за каждый оборот грузов инерцоид будет передвигаться поступательно вправо.
Таким образом, вращательное движение двух синхронно вращающихся навстречу грузов с незакрепленным в пространстве центром вращения может преобразовываться в прямолинейное поступательное движение естественным образом. Однако без подпитки энергией такой пассивный инерцоид быстро остановится.
Для постоянной подпитки энергии можно, конечно же, не выключать двигатель, а все время наращивать обороты в соответствующей точке траектории. Казалось бы, при этом можно достичь наилучших результатов работы инерцоида. Однако постоянно увеличивать угловую скорость практически невозможно, т.к. всегда существует некоторый технический и физический предел, после которого либо разрушится механизм, либо установится постоянная скорость вращения, не позволяющая достичь разности инерции. Поэтому для того чтобы обеспечить наиболее эффективную разность инерции приходится не только наращивать обороты в нужной точке, но периодически снижать их в другой нужной точке.
И при включенном двигателе, и при вращении грузов по инерции между грузами и корпусом всегда осуществляется обычное реактивное взаимодействие. Однако с постоянно включенным двигателем это взаимодействие, в конце концов, по сути дела осуществляется с одинаковой во всех направлениях эквивалентной массой грузов и тележки. Поэтому чтобы получить динамический центр инерции в нужном избранном направлении необходимо периодически замещать работу двигателя инерционным движением, а чтобы разность инерции была наибольшей необходимо не только отключать двигатель, но и применять торможение грузов.
Для повышения эффективности поступательного движения инерцоидов необходимо увеличивать скорость вращения грузов в передней полуплоскости и уменьшать скорость вращения грузов в задней полуплоскости инерцоида. Теоретически разгонять и тормозить грузы можно во всей зоне соответствующей полуплоскости разгона или торможения. Практически же при управлении вращением грузов необходимо учитывать следующие обстоятельства:
Во-первых: в областях близких к поперечной оси инерцоида эффективность влияния инерции движения грузов на изменение импульса движения инерцоида очень низкая, поэтому в областях, находящихся в непосредственной близости к оси (ОY) изменение импульса инерцоида вдоль оси (ОХ) незначительно. В момент пересечения грузами оси (ОY) влияние инерции движения грузов на импульс инерцоида вообще равно нулю, т.к. равнодействующая центробежных сил двух грузов вдоль оси (ОУ) и вдоль оси (ОХ) при этом равна нулю.
Напротив, при небольших углах между рычагами и осью (ОХ) результирующая центробежная сила инерции грузов (Fох), направленная вдоль оси (ОХ) имеет наибольшее значение, следовательно, при движении грузов в зоне, непосредственно прилегающей к оси (ОХ) происходит наибольшее изменение импульса инерцоида вдоль оси (ОХ). Поэтому наибольшая эффективность управления проявляется именно в этих зонах.
Во-вторых: из-за инерционности движения грузов высокую или низкую скорость грузов в полуплоскостях разгона и торможения соответственно будет очень сложно резко изменить при переходе из полуплоскости разгона в полуплоскость торможения и наоборот. Тем более что в наиболее эффективной части зоны торможения скорость вращения должна быть не просто равна скорости вращения до начала разгона, а по возможности значительно меньше скорости вращения грузов в зоне разгона. То же самое можно сказать и об изменении скорости при переходе из зоны торможения в зону разгона, где скорость вращения должна быть по возможности значительно больше, чем в зоне торможения.
Таким образом, учитывая инерционность грузов, разгон и торможение необходимо осуществлять в достаточно узких секторах, прилегающих непосредственно к продольной оси (ОХ), что при больших угловых скоростях вращения и больших массах грузов также достаточно сложно обеспечить.
В-третьих: активный разгон или торможение в областях близких к поперечной оси инерцоида приводит к наиболее сильному реактивному взаимодействию грузов и тележки вдоль оси (ОХ), т.к. скорость движения грузов в этих областях имеет наибольшую проекцию на продольную ось (ОХ). Сильные реактивные колебания будут мешать поступательному движению, особенно в условиях наличия окружающей среды. Поэтому желательно, чтобы эту зону грузы проходили по инерции, не с самой большой скоростью вращения.
Практически сектор разгона и сектор торможения составляет около 30 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. Примерно в таких же секторах управляется инерцоид В. Н. Толчина (см. Рис.12.1.1). Г. И. Шипов также экспериментально подтвердил эти значения. Такой размер и расположение реальных зон разгона и торможения обеспечивает наибольшую разность скоростей движения грузов в полуплоскостях разгона и торможения в наиболее эффективных их областях и, следовательно, наибольшую тягу инерцоида.
Относительную эффективность активного инерцоида можно проиллюстрировать на следующем примере. Пусть величина скорости вращения грузов в передней полуплоскости инерцоида увеличилась в среднем вдвое по сравнению со скоростью вращения грузов в задней полуплоскости. Соответственно центробежное ускорение и центробежная сила в передней полуплоскости увеличатся в четыре раза, а время воздействия уменьшится только в два раза, что эквивалентно увеличению центробежной силы вдвое при неизменном времени воздействия. Следовательно, за каждый оборот грузов импульс движения инерцоида в передней полуплоскости будет вдвое превышать импульс движения инерцоида в противоположную сторону.
Движущей силой инерцоида (сила тяги инерцоида Fти) является разность центробежных сил в передней и задних по ходу поступательного движения полуплоскостях вращения грузов. Сила тяги инерцоида зависит от выбранного режима разгона и торможения грузов, массы грузов (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и радиуса вращения грузов (R). Определим среднюю силу тяги инерцоида за каждый оборот грузов, как разницу средних значений центробежных сил, действующих на инерцоид в период разгона и в период торможения грузов.
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Fти -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (∫ Fр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– (∫ Fт -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(1)
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
где:
Fр – центробежная сила при разгоне грузов
Fт – центробежная сила при торможении грузов
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– время разгона грузов
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– время торможения грузов
Мгновенные значение силы разгона и торможения равны:
Fр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Fр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (2)
Fт -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= Fт -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (3)
где:
Fр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) (4)
Fт -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) (5)
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– угловая скорость разгона
ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– угловая скорость торможения
Подставляя (4) и (5) в (2) и (3) соответственно получим:
Fр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) * cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (6)
Fт -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) * cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (7)
Подставляя (6) и (7) в (1) получим для средней за один оборот грузов силы тяги инерцоида:
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Fти -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) *∫ cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) *
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* ∫ cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(8)
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или окончательно:
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Fти -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R) * (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (∫cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) / t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (∫cos (ω -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) /t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (9)
t -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Движение инерцоидов с вращающимися грузами не имеет описанных в классической механике аналогов, поэтому воспринимается ей как нарушение закона сохранения импульса. Тем не менее, в классической механике есть и хорошо изученное явление, которое невозможно игнорировать, и на основе которого возможна реализация движения замкнутых систем за счет работы «внутренних» сил.
а) Цилиндры скользят по наклонной поверхности; б) Цилиндры катятся по наклонной поверхности без проскальзыванияРис. 12.3.7
Все лекции и курсы механики включают качение тел по наклонной поверхности. В частности рассматриваются полые и сплошные тела с равными массами (масса определяется взвешиванием) и диаметрами (см., например, В. А. Алешкевич, Университетский курс общей физики, «Механика твердого тела», Лекции, Москва, физический факультет МГУ, 1997г., стр. 21). Как известно, при качении без проскальзывания, сплошной цилиндр достигает конца наклонной плоскости быстрее полого, в то время как на оба цилиндра одновременно действуют равные силы (см. Рис. 12.3.7). На основе этого явления можно наглядно проиллюстрировать движение замкнутой системы за счет работы внутренних сил.
При взаимодействии между сплошным и полым цилиндрами импульс замкнутой системы изменяется в сторону сплошного цилиндра (Рис.12.3.8). Развернув всю систему на 180 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
можно вернуть цилиндры в исходное состояние, в котором они находились до взаимодействия. При этом импульс замкнутой системы вновь изменится в ту же самую сторону, т.к. сам разворот системы одинаковых масс на 180 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
не влияет на ее суммарный импульс. После этого весь цикл можно многократно повторять, сообщая, таким образом, непрерывное поступательное движение замкнутой системе за счет работы внутренних сил.
Рис. 12.3.8
Таким образом, явление, лежащее в основе без опорного движения давно известно в теоретической механике. Однако, даже не смотря на это, классическая физика считает, что движение замкнутых систем противоречит закону сохранения импульса, хотя если рассматривать такое движение в условиях мировой материальной среды, то ни одна классическая замкнутая система, кроме вселенной в целом таковой не является. Движение замкнутой механической системы за счет внутренних сил и теория явления неравного разгона сплошного и полого цилиндров при их качении под действием одинаковой силы, на котором может быть основано без опорное движение очень подробно и доступно излагается в перечисленных ниже работах Турышева М. В. и его коллег:
1. О движении замкнутых систем, или при каких условиях не выполняется закон сохранения импульса. «Естественные и технические науки», №3 (29), 2007, ISSN 1684—2626, с.28—41.
http://ivanik3.narod.ru/ObschPhiz/Inerciod/Turyshev/DvigZamkSistem.doc.
2. Экспериментальная проверка закона сохранения импульса. В. А. Кучин, М. В. Турышев, В. В. Шелихов
http://ivanik3.narod.ru/ObschPhiz/Inerciod/Turyshev/NewExper/ExpProvImpRuss.doc.
3. Энергия или импульс? В. В. Шелихов, М. В. Турышев, В. А. Кучин
http://ivanik3.narod.ru/ObschPhiz/Inerciod/Turyshev/EnergyorPulse.doc.
4. Новые открытия в механике (динамике). © М. В. Турышев, В. В. Шелихов, В. А. Кучин, В. И. Каширский, В.Г.Чичерин, 2008
http://www.shaping.ru/congress/download/cong06(030).pdf
http://ivanik3.narod.ru/linksTuryshevNewExper.html
Рисунки (12.3.7; 12.3.8) заимствованы из приведенных выше работ.
Работа Турышева: «О движении замкнутых систем, или при каких условиях не выполняется закон сохранения импульса» наиболее полно соответствует рассматриваемой в настоящей главе теме теоретического обоснования безопорного движения, поэтому ниже мы приводим достаточно обширные выдержки из этой работы:
«Рассмотрим общий случай действия силы на тела вращения, обладающие симметрией вращения относительно геометрической оси (C). Движение однородных тел вращения радиуса (R) и массы (m) происходит по горизонтальной плоскости без скольжения. В начальный момент тело покоится. Найдем линейное ускорение центра масс (инерции) а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и угловое ускорение ε тела. Применим уравнение моментов относительно мгновенной оси вращения, проходящей через точку К (Рис. 11.3.9).
Рис. 11.3.9
Поскольку эти точки в каждый момент времени неподвижны, то сила трения будет силой трения покоя Fтр. Уравнение моментов имеет простую форму
Iк * dω / dt=F * l (2)
где:
Iк = Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– момент инерции тела относительно мгновенной оси, проходящей через точку К;
Ic – момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс С;
l – плечо силы F.
Поскольку тело катится по поверхности без проскальзывания, то можно записать дополнительные уравнения связи между линейными и угловыми величинами:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ω * R и a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= R * dω / dt (3)
Подставим в уравнение (2) величину углового ускорения из (3) и получаем
(Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R =F * l или F = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (l * R) (4)
откуда для линейного ускорения центра масс тела имеем:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F * (l * R) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m * l * R) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (5)
где:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– ускорение поступательного движения тела в случае действия силы F приложенной к его центру масс.
Из условия (3) можно найти угловое ускорение, которое получит тело в результате действия силы F, используя выражение (5):
ε = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R =F * l / Ic+mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(6)
При качении тел под действием силы F линейные и угловые ускорения тел имеют существенную зависимость от плеча силы l и более мягкую от пространственного распределения массы тел относительно их центров инерции (от момента инерции тела l -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
=γ*m*R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (Рис. 11.3.10).
Рис. 11.3.10
Как видно на Рис. 11.3.10 наибольшая разница линейных ускорений цилиндров (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) будет при значении плеча силы l=R. Уравнение движения можно записать в виде:
F = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (l * R) = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m * (Ic + R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (m * l * R) (7)
Линейную и угловую скорости находим из (4) и (5), получаем:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt = F * dt * (l * R) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (8)
ω = ε * dt = (F * dt * l *) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (9)
Откуда для кинетической энергии поступательного и вращательного движения тела имеем:
Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0,5 (m * F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* l -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(10)
Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0,5 (Ic * F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* dt -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* l -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(11)
и их отношение:
Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ Е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ Ic = 1 / γ (12)
где:
Ic = γ * m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
где:
γ – число, характеризующее степень инертности тел при их вращении вокруг центра инерции.
Момент инерции Ic является постоянным для данного тела и зависит только от пространственного распределения массы тела.
Определим теперь результат действия внутренних сил dF = F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m* (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) на тележку (замкнутую систему). Линейные ускорения для полого и сплошного цилиндров, согласно (5), равны:
для сплошного цилиндра (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0,5mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, γ = 0,5):
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F / (1,5 * m) = 0,67F /m 13)
для полого цилиндра (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, γ = 1):
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
F / (2 * m) = 0,5F / m (14)
Откуда следует, что:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
> a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Здесь и далее для простоты мы приняли момент инерции полого цилиндра равным I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, хотя точное значение равно I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 0,5m * (R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ r -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
),
где:
r – это внутренний радиус цилиндра, который мы считаем равным внешнему R = r.
И так, в результате действия внутренних сил равных (F) цилиндры, имеющие равные массы, за один и тот же промежуток времени приобретают разные по величине линейные ускорения центров масс, а соответственно и скорости. Причина такого взаимодействия – разное пространственное распределение массы вещества тел. Получив не равные линейные скорости и перемещаясь в противоположные стороны, цилиндры при ударе о бортики передают тележке результирующий импульс отличный от нуля и направленный в сторону движения сплошного цилиндра. Результирующая сила, действующая на замкнутую систему (тележку) с учетом (13) и (14) будет равна:
dF = m * (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = m * (0,67F / m – 0,5F / m) = 0,17F (15)
Неравнозначное действие цилиндров на бортики тележки создает внутреннюю силу тяги равную 17% от внутренней силы F.
Еще большего эффекта мы добились, когда один из цилиндров перемещался только поступательно (без вращения), а другой – полый катился по поверхности тележки. В этом случае разница линейных ускорений (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) будет максимальной для данной системы (Рис. 12.3.9) и ускорения центров масс (инерции) цилиндров для катящегося полого цилиндра:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F / (2 * m) = 0,5F / m (14)
и для двигающегося поступательно:
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F / m (16)
Разница между ускорениями существенно возросла (а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= 2а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) и соответственно не скомпенсированная сила, действующая внутри на замкнутую систему равна:
dF = m * (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = m * (F / m – 0,5F / m) = 0,5F (17)
Неравнозначное действие цилиндров на бортики тележки создает внутреннюю силу тяги dF равную 50% от величины внутренней силы F.
Таким образом, основываясь только на результатах эксперимента, втором законе механики и уравнении моментов, мы получили результат, противоречащий закону сохранения импульса – движению замкнутой системы за счет работы внутренних сил.
Как известно из классической механики, отношение масс двух разных тел равно обратному отношению их ускорений, сообщаемых им равными силами F:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
или F = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(18)
Следовательно, сравнение масс тел m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
, на которые действует одна и та же сила F, сводится к сравнению ускорений а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
. В рассматриваемом случае тела имеют равные массы и размеры. На них действуют равные силы. Согласно (18) и второму закону классической механики при равных массах тел мы должны получить в расчетах и опытах равные ускорения тел, но как было показано экспериментально и выведено теоретически это не выполняется.
При поступательном движении используется известное выражение – второй закон Ньютона:
F = m * dv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ dt = m * a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
.
Попробуем сравнить его с уравнением движения для качения тел (7):
F = a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (Ic + mR -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / (l * R).
Преобразуем, последнее уравнение для случая l = R:
F = m * a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (19)
В этом уравнении кроме инертной массы m (проявляющейся при линейном ускорении тела под действием силы F приложенной к центру масс тела) имеется «дополнительная» масса равная: (m*I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (m*R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)), которую мы назовем динамической, т.к. она проявляется только при вращении тел.
В общем случае момент инерции тела определяется следующим выражением:
I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= γ * (m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (20)
где:
γ – число, характеризующее степень инертности тел при их вращении вокруг центра инерции. Подставим (20) в (19) и получим иную формы записи второго закона Ньютона:
F = (1 + γ) * m * a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(21)
где:
γ = I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
0.
Полученное выражение имеет привычную форму записи второго закона механики и отличается коэффициентом (1+γ), от которого существенно зависит ускорение центра масс (инерции) тел. Он наравне с инертной массой характеризует степень влияния пространственного распределения массы в телах на их инертность при вращении. Проведенные опыты свидетельствуют о том, что действие равных сил на тела, имеющие равные массы и размеры, но разное пространственное распределение массы, вызывает не равные линейные ускорения этих тел.
В замкнутых системах, содержащих два (или более) тела, имеющих разную степень инертности (1+γ), возможен дисбаланс внутренних сил (импульсов), который проявляется в виде самодвижения систем (движения за счет внутренних сил). Если степени инертности (1+γ) тел будут равны, то дисбаланс внутренних сил будет отсутствовать, а центр масс системы останется в покое.
При качении тел во время их разгона, тела приобретают линейное и угловое ускорения одновременно, и мы наблюдаем для тел равных по массе (весу) и размерам, разные (не равные) линейные и угловые ускорения от действия одной и той же силы. Это связано с тем, что у тел, имеющих разные пространственные распределения массы (вещества), относительно своего центра масс, появляется новое свойство – при ускоренном вращении проявляется их разная динамическая масса (Δm), и общая масса тела (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m + Δm) так же будет разной, например, при (l = R) и (F = const) для сплошного цилиндра:
Δm -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = (0,5 m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) * m = 0,5m
и для полого цилиндра:
Δm -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (I -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ (m * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)) * m = m
Понятно, что общие массы этих тел (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m + Δm) не равны:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
> m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Дополнительную инертность телу, при одновременном ускоренном поступательном движении и вращении тела, по сравнению с его поступательным движением придает динамическая масса:
Δm = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– m.
Как известно из курса теоретической механики работа внешней силы над свободным телом в общем случае выражается следующим образом:
А = А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F * x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+F * l * φ (22)
где:
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– работа силы F, затраченная на поступательное перемещению тела на расстояние Δx -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
;
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– работа силы F, затраченная на поворот тела на угол φ;
φ – угол поворота тела;
x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– линейное смещение тела за время действия силы F;
– плечо силы, линия действия которого не проходит через центр масс (инерции) тела.
Рис. 12.3.11
На Рис. (12.3.11) показаны два идентичных тела, на которые действуют равные силы, но имеющие разные линии действия. Положим, что сила F действует на тело через его центр масс (инерции). Тогда над телом совершается работа:
А = F * x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(23)
Уравнение (22) можно записать как:
F*x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F * x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+F * l * φ (24)
и продифференцировав его по времени, получаем уравнение мощностей:
F*v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ F * l * ω (25)
где:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– скорость поступательного движения тела, приобретенная в результате действия силы F через его центр масс (инерции);
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– скорость центра масс тела, полученная в результате действия силы F, линия действия которой не проходит через его центр масс (инерции);
ω – угловая скорость тела, полученная в результате действия силы F, линия действия которой не проходит через его центр масс (инерции).
Делим левую и правую части уравнения (25) на F и получаем:
v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ l * ω (26)
и продифференцировав это уравнение по времени, получаем выражение:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ l * ε (27)
Перемножив, левую и правую части этого выражения на (m), мы получим уравнение движения:
m * a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m *а -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * l *ε или F = F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * l * ε (28)
Из выражения для мощностей (25) можно так же получить уравнение импульсов. Для этого вместо силы F подставим ее значение (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
*m) в (25) и получим:
a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* m * l * ω (29)
и далее сократим это выражение на a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
и получим уравнение импульсов:
m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * l *ω = m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
(30)
Как видим импульс m*v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
тела, который придается силой F, с линией действия проходящей через его центр масс, явно не равен импульсу (m*v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) (на величину m* l*ω) того же тела, на который подействовала та же сила F, но с линией действия не проходящей через его центр масс (плечо силы равно l).
Таким образом, имеем:
P -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
≠ Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m * v -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
,
т.е.закон сохранения импульса в данном случае не выполняется»
В работах Турышева приводится вывод уточненных формул второго и третьего законов Ньютона, закона сохранения импульса и закона сохранения энергии с учетом вращательного движения, совершаемого телами вращения при их качении во время линейного взаимодействия. Мы поддерживаем автора и его коллег по существу вопроса. Однако мы считаем, что нет никаких оснований заявлять о нарушении закона сохранения импульса, а также второго и третьего законов Ньютона.
Если допустить, что упомянутые фундаментальные законы сформулированы для общего случая взаимодействий материальных тел, их можно без каких-либо ограничений применять для любого частного случая взаимодействий с учетом особенностей этих взаимодействий. Уточнения, внесенные Турышевым, как раз и учитывают вращение массы и её пространственное распределение по объему вращающихся тел при их линейном взаимодействии в общем случае полного взаимодействия.
Заявлением о нарушении фундаментальных законов в безопорном движении можно добиться только дальнейшей конфронтации со сторонниками классической физики вместо стимулирования дальнейших совместных исследований в области динамики взаимодействия тел, о чем высказывает пожелания Турышев. Тем более что никаких нарушений в действительности не происходит. Начнем с закона сохранения импульса.
В работе Турышева получено следующее выражение для закона сохранения импульса: (mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * l * ω). Уточненное выражение отличается от классического (mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) только членом (m * l * ω), который учитывает импульс вращательного движения, образующийся при качении взаимодействующих тел вдоль линии их взаимодействия.
Сегодня сложно судить, что конкретно имел в виду Р. Декарт, формулируя закон сохранения импульса. Но, по нашему мнению, закон сохранения импульса по определению предполагает сохранение полного импульса всех движений, проявляющихся при взаимодействии физических тел. Это само собой разумеется, как и то, что суммарная энергия тел до взаимодействия равна их суммарной энергии после взаимодействия. Иначе закон сохранения полного импульса просто не имеет смысла, хотя Декарт может быть этого и не знал?
Современные же последователям Декарта, прекрасно понимающим, что полный импульс и полная энергия взаимодействия не ограничиваются только их линейным проявлением, не обязательно объявлять фундаментальные законы физики недействительными только на основании их исторически сложившегося неверного или неточного субъективного толкования и только для того чтобы обратить на это внимание научной общественности.
Распространение частного случая, который связан только с линейными взаимодействиями вдоль линии, проходящей через центр масс взаимодействующих тел, на полные взаимодействия вовсе не означает невыполнения закона сохранения импульса в природе, которое автоматически влечет за собой и невыполнение закона сохранения энергии. Это говорит только о том, что общие принципы закона сохранения импульса нельзя подменять его частными случаями ограниченными конкретными частными условиями.
Турышев признает, что в классической механике заложена возможность учитывать реакции тел вращения при их взаимодействии между собой вдоль линии, не проходящей через их центр масс: «Даже, аппарат традиционной механики давно позволяет учитывать при действии тел друг на друга их реакции, которые не соответствуют традиционной механике, но существуют в природе». Однако традиционной механике не соответствует не сама реакция тел вращения при их действии друг на друга, как пишет Турышев, а субъективные ошибки людей, которые традиционно неправильно применяют законы традиционной механики для описания этой реакции.
Противопоставлять друг другу частные случаи проявления одних и тех же законов природы как отдельные законы, противоречащие друг другу, по меньшей мере, не корректно. Турышев, например, вывел свои уточненные формулы только в рамках традиционной механики: «В данной работе, в рамках традиционной классической механики, будет показано что, возможно движение замкнутой механической системы за счет внутренних сил…». Честь ему за это, как говорится, и хвала. Однако уточненные формулы законов механики по признанию самого же автора получены на основе общих формулировок фундаментальных законов классической механики и не несут в себе никаких принципиальных несоответствий, требующих пересмотра существующих законов.
Закон сохранения импульса базируется на явлении инерции, втором и третьем законе Ньютона и на законе сохранения энергии. Чем большее количество элементарных носителей массы содержит физическое тело, тем меньшее ускорение, а значит и скорость получает каждая элементарная масса и физическое тело в целом под действием общей для всех взаимодействующих тел силы взаимодействия, которая определяется третьим законом Ньютона. При этом закон сохранения энергии указывает на неизменность суммарной энергии взаимодействующих тел до и после взаимодействия.
Из этих обстоятельств собственно и вытекает закон сохранения импульса. Ничего принципиально нового в эту схему уточненные Турышевым формулы не вносят. Экспериментаторы сделали только то, что и должны были сделать настоящие ученые, – кроме энергии поступательного перемещения учли в составе энергии взаимодействия энергию вращательного движения (А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= F * x -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ F * l * φ), а в составе импульса движения учли импульс вращательного движения (mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= mv -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ m * l * ω). То же самое сделано и в отношении второго закона Ньютона, в котором учтено ускорение вращательного движения (F=m (a -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
+ l * ε)).
Аналогичное взаимодействие, при котором вращательное движение взаимодействующих тел может вносить дисбаланс в общую сумму импульсов линейного движения вдоль линии взаимодействия, описывается в работе «Теория и факты, о возможности „без опорного“ механического движения», г. Москва, май 2002 г. (http://nanoworld.org.ru/data/05/mail/suharev/article.htm) Ильи Сухарева. Автор, казалось бы, не намерен ниспровергать законы механического движения. Он пишет: «ЗАКОНЫ НЬЮТОНА и так же ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ остаются в новой теории неизменными и не подвергаются сомнению. По своей сути (что и будет доказано ниже), эти законы являются частными физическими закономерностями». Однако Сухарев все же не до конца последователен. Свой труд, в котором по сути дела речь идет об одном из дополнений к частному случаю проявления фундаментальных законов природы, Сухарев, тем не менее, считает – новой теорией и, таким образом, противоречит сам себе в том, что «ЗАКОНЫ НЬЮТОНА и так же ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ остаются в новой теориинеизменными».
Безопорное движение инерцоидов с вращающимися грузами, и поступательное движение замкнутой системы, с вращающимися при качении цилиндрами разным распределением массы происходит не вопреки законам природы, а в соответствии с ними. Теоретически оба рассмотренных вида без опорного движения основаны на одном и том же принципе – на инерции вращения, которая может проявляться как дополнительная масса. Движение инерцоидов с вращающимися грузами рассмотрено в настоящей главе достаточно подробно. Движение же замкнутой системы с вращающимися цилиндрами разной наполненности легко объяснить с учетом представленного выше механизма вращательного движения.
Образование вращательного движения из прямолинейного движения с неизменной скоростью требует определенных энергетических затрат, причем тем больших чем больше радиус вращения основной массы материального тела. В полом цилиндре вся масса сосредоточена в его оболочке, которая удалена от центра вращения на максимально возможный радиус. Поскольку для вращения полого цилиндра требуется большие затраты энергии, чем для вращения сплошного цилиндра, то скорость качения полого цилиндра меньше, чем сплошного.
И Инерцоид Толчина и инерцоид основанный на взаимодействии полого и сплошного цилиндра (см. Рис. 12.3.5) могут двигаться поступательно за счёт управляемого использования переходного процесса образования новых систем (см. выше теорию инерцоида Толчина). Однако этот метод вопреки оптимизму Ильи Сухарева весьма ограничен. Поскольку с установлением новой системы её центр масс за счёт равномерного распределения вводимого в новую систему напряжения непременно останавливается, то ни двигаться с ускорением, ни достигать необходимых скоростей такая система не может. Если же система никак не может установиться и поэтому на базе достигнутого инерционного движения постоянно наращивает скорость движения, т.е. движется с ускорением, то её движение эквивалентно обычному неуравновешенному движению.
По такому принципу осуществляется движение замкнутой системы в опытах С. Д. Иванова и Г. Н. Чернышева, о чем сообщается в их статье «ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОДТВЕРЖДЕНИИ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ПРОТОТИПА РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ ВЫБРОСА ВЕЩЕСТВА». (см. журнал «Проблемы машиностроения и автоматизации», №3/2004, http://v1100.net/stat/prototype/prototype.shtml). Авторы проводили эксперимент по взаимодействию между собой разных масс и их повторному неупругому слиянию в единую механическую систему после окончания первого взаимодействия. При этом поскольку меньшее тело получает при взаимодействии с большим телом большую энергию, то при возвращении в систему меньшего тела она получает движение в сторону меньшего тела. Авторы приводят этому факту следующее теоретическое обоснование:
Выразив массу одного из взаимодействующих тел через массу другого тела можно в соответствии с законом сохранения импульса получить соотношение кинетических энергий, получаемых телами при их взаимодействии.
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Из закона сохранения импульса следует:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
тогда:
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Найдем соотношение кинетических энергий взаимодействующих тел:
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= ((1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) / ((1 / 2) *m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, чем меньше масса и больше скорость материального тела, тем больше его кинетическая энергия при одинаковом количестве движения, получаемого материальными телами при их взаимодействии.
Определим разность кинетических энергий взаимодействующих тел (∆А = А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
– А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) при сохранении их суммарного импульса, который они имели до взаимодействия:
ΔА = ((1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) – ((1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) =
= (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (1 – V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
или
∆А = (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (1 – m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
)
При (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m) и (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= V) кинетические энергии взаимодействующих тел равны между собой:
А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (1 / 2) *m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= – (1 / 2) * m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Таким образом, одинаковую кинетическую энергию в противоположных направлениях получают только тела с одинаковой массой. Материальные тела с разной массой получают разную кинетическую энергию. Причем разностная энергия направлена в сторону движения тела с меньшей массой и большей скоростью. Теоретически разностная энергия может быть сообщена суммарной массе взаимодействующих тел, что является основой безопорного движения.
При упругих взаимодействиях происходит перераспределение энергии между разными телами, которые получают одинаковый импульс и разную кинетическую энергию в противоположных направлениях. При этом импульс всей системы в целом всегда остается неизменным. Однако существуют еще неупругие взаимодействия, при которых взаимодействующие тела соединяются в одно общее тело без их отражения друг от друга. Как известно из классической физики, если соединить два тела с разной кинетической энергией в единую систему без их отражения, то за счет разностной энергии вся система получит импульс движения в сторону разностной кинетической энергии, т.е. в сторону тела, движущегося с большей скоростью.
Можно предположить, что при упругих взаимодействиях энергия взаимодействия для материальных тел с большей массой встречает большее инерционное сопротивление со стороны мировой материальной среды, чем тело с меньшей массой. Примерный физический механизм перераспределения энергии в соответствии с явлением инерции предложен в главе 1.2. Поэтому при упругих взаимодействиях энергия распространяется предпочтительно в сторону тела с меньшей массой и соответственно с меньшим инерционным сопротивлением распространению энергии взаимодействия, что выражается в разной скорости движения тел с разной массой. В связи с этим при сохранении выброшенной массы в составе единой системы возможны два варианта поведения системы, о которых говорят С. Д. Иванов и Г. Н. Чернышев:
1. Если при сохранении выброшенной массы при повторном взаимодействии с выброшенной массой вновь происходит упругое взаимодействие, то система в целом сохраняет свой первоначальный импульс, несмотря на большую кинетическую энергию тела с меньшей массой в составе общей системы. Это объясняется тем, что при новом упругом взаимодействии с выброшенной массой все в точности повторяется, как и в первоначальном взаимодействии только с противоположным знаком.
2. При равномерном распределении энергии нового взаимодействия с выброшенной массой возможен вариант, когда вся система в целом получит импульс движения в сторону движения тела с меньшей массой, т.к. избыточная энергия тела с меньшей массой по всем законам физики должна сообщить движение всей системе в сторону меньшего тела.
Таким образом, хотя для двух взаимодействующих только между собой тел закон сохранения импульса, как мы отмечали выше, устанавливается практически мгновенно, т.е. без переходного периода, опыт показал, что такая система движется в сторону меньшего тела. И в этом так же нет никакого противоречия ни законам природы, ни изложенной выше нашей теории изменения положения центра масс только в переходный период, когда закон сохранения импульса выполняется только между системами, но не внутри одной системы, тем более, внутри ещё только устанавливающейся системы. Дело в том, что изменение импульса системы в этом случае происходит через взаимодействие с мировой материальной средой.
В главе (1.2.) показано, что самодвижение взаимодействующих систем в сторону меньшего тела за счёт большего инерционного сопротивления среды парусу взаимодействия большего тела это обычное реактивное движение, в котором отбрасываемым телом является среда. При неупругом объединении большой массы с выброшенной малой массой этот эффект только усиливается, т.к. при неупругом ударе происходит выравнивание скоростей тел без отражения меньшей массы, имеющей большую скорость. Происходит это по той простой причине, что любая энергия, поступление которой опережает процесс выравнивания скоростей, тут же рассеивается вкруговую, не оказывая действия ни на одно из тел. А круговое рассеивание в свою очередь объясняется очень малыми парусами обоих тел при неупругом взаимодействии.
С учетом мировой материальной среды следует признать, что классических замкнутых систем в природе не существует, следовательно, никаких запретов на изменение суммарного импульса системы взаимодействующих между собой материальных тел в природе не существует. Механизм передачи энергии взаимодействующим телам через мировую материальную среду на сегодняшний день науке неизвестен. Однако многочисленные опыты по получению так называемого «безопорного» движения свидетельствуют в пользу того, что такой механизм в природе существует, как существует и сама мировая материальная среда.
Главным недостатком всех известных моделей инерцоидов является сложность получения «безопорного» ускорения. На стр. 16 Толчин так описывает характерный способ перемещения инерцоида: «Корпус механизма обязан дважды за такт останавливаться, потому что сначала он перемещается с ускорением, а потом с равновеликим замедлением. Сначала идет вперед, а потом отходит назад. Следовательно, инерцоид по завершении такта не может двигаться по инерции, не может перемещаться дальше без повторного включения двигателя. Таков оригинальный характер перемещения одноактного инерцоида».
С разгоном грузов инерцоид, образно говоря, как бы забрасывает якорь, т.е. точку опоры вперед и назад, а затем только подтягивается к ней. При этом поступательное перемещение инерцоида осуществляется за счёт разницы заброски точки опоры, обусловленной разной центробежной силой в передней и задней полуплоскости вращения грузов. Однако упершись в каждой полуплоскости на центр масс, к которому одновременно подтягивается и заброшенный якорь, инерцоид вынужден каждый раз останавливаться. Но если в каждом такте сохранить инерционное движение без остановки, то на фоне сохранённого инерционного движения можно добиться ускоренного поступательного движения инерцоида.
В. Н. Толчин решал эту проблему с помощью детектирующей тележки. В главе «О так называемом действии неуравновешенных центробежных сил» на стр. 89 он пишет: «В одноактном инерцоиде можно продетектировать задний импульс в переднем направлении. В результате возникает некомпенсированное равновеликим замедлением ускорение корпуса механизма. Перемещение инерцоида становится безостановочным. Возникает движение его по инерции». В мощном инерцоиде Толчина при длине рычагов 300 мм по данным, приведенным в его книге «Инерцоид» ход вперед без детектора составляет 450 мм, а с детектором – 650 мм.
Это свидетельствует о том, что инерцоид в пределах каждого такта способен не только подтягиваться к заброшенному центру масс, но и преодолевать его и даже точку заброса «якоря». Следовательно, центр масс инерцоида, как единой замкнутой системы всё-таки движется по инерции и следовательно способен развивать некоторое ускорение на фоне достигнутого движения по инерции. Правда, Толчин ничего не говорит об ускорении центра масс инерцоида с детектором, а только отмечает его непрерывное движение по инерции. Однако если в конечном итоге центр масс перед каждым новым тактом смещается дальше заброшенного якоря более, чем вдвое дальше расстояния заброски равного длине рычагов, то факт, как говорится налицо. Причиной этого может быть очень малое интегрированное ускорение инерцоида за счёт несовершенства детектора. Как отмечает сам Толчин на стр. 89, что: «В будущем найденное решение может быть значительно усовершенствовано».
Поскольку по опыту Толчина чем больше инерционность грузов в передней полуплоскости и чем меньше она в задней полуплоскости, тем эффективнее работает инерцоид, то добиться ускорения инерцоида можно следующим образом. С увеличением инерционности грузов они имеют большую эквивалентную массу чем тележка. Следовательно, в этом случае во взаимодействии грузов с тележкой вдоль продольной оси инерцоида, тележка запасает большую энергию чем грузы. Если по рекомендации №2 С. Д. Иванова и Г. Н. Чернышева научиться в нужный момент равномерно не упруго возвращать превышение продольной энергии тележки в общую систему инерцоида, то теоретически можно добиться устойчивого и заметного ускорения всей системы.
Как известно, возможности управления угловой скоростью инерцоида Толчина ограничены сложностями разгона и торможения в пределах каждого цикла, т.е. в пределах всего одной окружности. Для повышения эффекта приходится увеличивать массу грузов. Однако это утяжеляет общую массу инерцоида и соответственно ухудшает его способность к поступательному перемещению. Интересный эффект может получиться, если грузы заменить гироскопами. При вращении таких грузов центробежная сила возрастёт за счёт гироскопических сил, т.к. ось гироскопов будет вращаться с угловой скоростью рычагов. При этом общая масса гироскопа останется прежней. Причём в поступательном движении гироскопов его ось не подвержена повороту, т.е. дополнительного сопротивления поступательному движению не будет.
Принципиально такой инерцоид не будет отличаться от инерцоида Толчина. Грузы-гироскопы можно закреплять на рычагах так, что их главная ось симметрии будет являться радиальным продолжением самих рычагов или же перпендикулярно рычагам. Схему такого инерцоида мы представим в следующем подразделе настоящей главы.
12.4. Обзор конструкций инерцоидов
Мы приводим обзор конструкций инерцоидов не только для популяризации новых идей в физике, которые в любом случае нельзя отвергать с порога, но и для проверки наших поправок в классическую физику, изложенных в настоящей работе.
На Рис.12.4.1 изображен инерцоид К. Э. Циолковского. В 1873 году у К. Э. Циолковского, 16-летнего подростка, учившегося самостоятельно, появилась идея центробежного механизма, который состоял из привода и двух перевернутых маятников, принудительно циркулирующих вверх-вниз. При дальнейшем размышлении будущий основоположник современной космонавтики отказался от своей идеи.
В 1899 году подобный аппарат все же был построен 17-летним американцем Р. Годдардом, впоследствии одним из пионеров ракетной техники. Однако его модель не заработала. Возвращаясь к машине подобного типа, П. Колосов из Томской области полагает, что центробежные силы реальны и устройства, работающие на их основе, смогут заменить самолеты.
Рис. 12.4.1
Против такой модели инерцоидов есть стандартные возражения противников. Якобы в инерцоиде К. Э. Циолковского не учтено равное действие сил, прижимающих аппарат к земле при ускорении грузов. Противники считают, что аппарат может только подпрыгнуть, оттолкнувшись от земли, но в воздухе опоры нет. Однако в соответствии с изложенным механизмом работы инерцоидов разгон и торможение не влияют на изменение суммарного импульса инерцоидов. Реактивное взаимодействие реальных масс грузов и тележки взаимно компенсируется. Поэтому теоретически инерцоид Циолковского ничем принципиально не отличается от инерцоида Толчина. Просто в нём на фоне реактивных сил привода очень сложно выделить импрульс поступательного движения в чистом виде.
***
На Рис. (12.4.2 а) изображен инерцоид с изменяемой длиной рычагов. В. Околотин комментирует такую конструкцию следующим образом: «При росте длины плеча и постоянных оборотах центробежные силы вырастут, но их уравновесят силы реакции в приводе». Это стандартный аргумент противников безопорного движения, как пример голословного отрицания явления при полном отсутствии понимания его сути и какого-либо желания разобраться в ней. Такие аргументы, как правило, основаны исключительно только на авторитете мнения официальной науки. А точнее на авторитете мнения представителей официальной науки, которые так однобоко её понимают.
Рис.12.4.2
Вы только вдумайтесь в смысл фразы В. Околотина: «…центробежные силы вырастут, но их уравновесят силы реакции в приводе». Но центробежные силы уже сами по себе в классической физике являются силами реакции! Какая ещё реакция может быть на силу реакции? Можно, конечно предположить, что В. Околотин просто оговорился, но тогда зачем же ему вообще понадобилось упоминать об уравновешивании центробежных сил инерции, если силы инерции в классической физике в любом случае считаются фиктивными, т.е. несуществующими силами, которые не могут ничего двигать независимо от того уравновешены они или нет?! Скорее всего, по существу Околотину возразить просто нечего. Он не может конкретно сказать, что там чего уравновешивает. Поэтому он просто слепо опирается на общие догмы классической физики, запрещающие изменение импульса в классической замкнутой системе. Не может быть, потому что нельзя. Однако даже замкнутая система не всегда замкнута (см. выше).
В любом действующем инерцоиде силы привода всегда уравновешены силами реакции ответных тел, к которым они приложены, но при этом инерцоид, тем не менее, изменяет импульс своего движения за счет инерции движения грузов, а вовсе не за счет реактивных сил проявляющихся при работе привода. В конструкции, изображённой на рисунке (12.4.2 а), грузы фактически движутся по строго круговой направляющей. При этом центробежная сила направлена не вдоль рычагов, а вдоль геометрического радиуса, который в передней и задней полуплоскости один и тот же. Поэтому при постоянной угловой скорости вращения грузов никакой тяги не будет, т.к. центробежная сила в обеих полуплоскостях будет одинаковой.
У Толчина грузы относительно тележки так же движутся строго по кругу. Но у него это не помеха, т.к. разность ЦБ сил в его инерцоиде возникает за счёт разной угловой скорости. Теоретически разность ЦБ сил можно получить и при постоянной угловой скорости за счёт разных радиусов. Но разные рычаги предполагают и разные окружности, как показано на (12.4.2 б). Однако в такой конструкции получить импульс поступательного движения в чистом виде так же трудно, как и в инерцоиде Циолковского, т.к. техническая реализация таких механизмов очень ограничена. В таких механизмах возникают очень сильные холостые механические напряжения, которые делают их крайне неэффективными и неработоспособными.
***
В центрифугальном космолете Ф. Сулимкина (Рис.12.4.3) по мнению автора, тяга появляется при встречной раскрутке масс или при ударе брошенных масс в торец корабля. Можно использовать эти силы порознь или вместе. При ускоряющейся раскрутке тяга появится точно так же, как она появляется при замедлении вращения. Однако ускорение вращения должно происходить только в передней полуплоскости по ходу прямолинейного движения. Но замедлять или ускорять вращение в непрерывном режиме можно очень ограниченное время, так что космолет из данной конструкции не получится. А бросание масс это чисто реактивное взаимодействие, которое не влияет на изменение импульса движения системы при упругом ударе.
Рис. 12.4.3
Можно, конечно же, обеспечить неупругое воссоединение грузов и корпуса космолета. Но тогда необходимо разработать конструкцию возвращения грузов в исходное состояние без уменьшения прямого импульса.
***
Р. Чуркин (Московская обл.) а.с. №365938 предложил создать параметрический инерционный привод в виде жесткого замкнутого трубопровода (Рис.12.4.4), частично заполненного вязкой электропроводной массой. Эта масса толкается электромагнитным полем и, проходя мембрану с пневматическим дросселем, должна создать направленное импульсное поступательное движение.
Рис.12.4.4
Будет ли такой инерцоид реально двигаться, можно определить, только просчитав импульс центробежной силы в каждой полуплоскости в соответствии с описанным выше механизмом. В едь в этой констукции не только изменяется угловая скорость рабочего тела, но и его масса.
***
Сергей Макухин из Ангарска в статье «Неизвестные особенности механики» предлагает конструкцию безопорного двигателя, основанную на изменении момента инерции (см. Рис. 12.4.5).
Рис. 12.4.5
Принцип действия механизма понятен из рисунка. Такая конструкция, как и движитель с изменяемой длиной рычага, изображенный на рисунке 12.4.2, не противоречит принципу изменения центра масс системы за счет изменения количества инертности.
***
На рисунке 12.4.6 и 12.4.7 изображен инерцоид, в котором эффект изменения инерционности грузов при их линейном взаимодействии обеспечивается вращением грузов вокруг собственной оси вращения. Задний зеленый маховик, жестко соединен с корпусом. Передний синий маховик имеет возможность линейного перемещения вдоль продольной оси корпуса.
Рис. 12.4.6
В каждом полутакте линейного взаимодействия грузы вращаются только в своем направлении, что обеспечивается муфтами свободного хода разной направленности. При встречном линейном движении грузов вращается только передний синий маховик. Задний маховик участвует во встречном взаимодействии без вращения. В результате в первом полутакте работы механизма, импульс его движения изменяется в прямом направлении – синяя стрелка короче зелёной (см. Рис. 12.4.6)..
Во втором полутакте грузы расходятся (см. Рис. 12.4.7). При этом муфта свободного хода переднего маховика отключается, а муфта заднего маховика включается. Таким образом, при расхождении грузов дополнительное количество инерционности получает задний зеленый маховик. В результате во втором полутакте вся система снова изменяет импульс в прямом направлении – зелёная стрелка короче синей.
Рис. 12.4.7
Такая схема позволяет сделать оба полутакта рабочими, хотя наличие второго маховика утяжеляет инерцоид. Для экономии энергии на торможение вращающихся грузов при подготовке их к следующему рабочему ходу, грузы можно совместить с генератором электрического тока, который будет заряжать аккумулятор, питающий электропривод. Если установить на другом торце каждого маховика зубчатые муфты свободного хода с приводом от маховика и соответствующие зубчатые рейки так, чтобы вращающийся маховик после рабочего полутакта вновь возвращал изъятую в рабочем полутакте энергию линейного взаимодействия в линейное взаимодействие при его обратном ходе, то можно повысить КПД и мощность инерцоида.
Подвижный относительно корпуса в линейном направлении маховик имеет малую по сравнению с остальным механизмом массу, что снижает эффективность поступательного продвижения инерцоида. Однако за счет большей относительной скорости подвижного маховика он получит и большую скорость вращения, что позволяет компенсировать пониженную эффективность линейного взаимодействия. Эффект компенсации малой массы можно усилить за счет увеличения передаточного числа зубчатой передачи подвижного маховика и таким образом увеличении скорости его вращения, что увеличит его эффективную массу (инерцию). Кроме того, за счет большей линейной скорости и соответственно большей кинетической энергии подвижного маховика в данной конструкции появляется возможность использовать эффект движения инерцоида за счет избыточной энергии переднего маховика при соответствующем возвращении его в систему.
***
На рисунке (12.4.8) изображён инерцоид Толчина с грузами-гироскопами. Принципиально такой инерцоид не отличается от инерцоида Толчина. Грузы-гироскопы можно закреплять на рычагах так, что их главная ось симметрии будет являться радиальным продолжением самих рычагов (Рис. 12.4.8 б) или же перпендикулярно рычагам (Рис. 12.4.8 а).

Рис. 12.4.8 Инерцоид Толчина с грузами-гироскопами.
Как известно, возможности управления угловой скоростью инерцоида Толчина ограничены сложностями разгона и торможения в пределах каждого цикла, т.е. в пределах всего одной окружности. Для повышения эффекта приходится увеличивать массу грузов. Однако это утяжеляет общую массу инерцоида и соответственно ухудшает его способность к поступательному перемещению за счёт центробежных сил вращения грузов относительно оси инерцоида. Интересный эффект может получиться, если грузы заменить гироскопами.
При вращении таких грузов движущая центробежная сила возрастёт за счёт гироскопических сил, увеличивающих эквивалентную массу грузов, т.к. ось гироскопов будет вращаться с уговой скоростью рычагов. При этом общая масса гироскопа останется прежней. Причём в поступательном движении гироскопов его ось не подвержена повороту, т.е. дополнительного сопротивления поступательному движению инерцоида не будет.
В варианте (Рис. 12.4.8а) рычаги будут испытывать переменную нагрузку в вертикальной плоскости за счет прецессии при воздействии переменной угловой скорости рычагов. В варианте (Рис. 12.4.8б) этот недостаток можно преодолеть, если закрепить гироскопы не жестко, а предоставить им возможность вращаться вдоль оси, совпадающей с продольной осью рычагов.
***
В. Ю. Кашуба (Белореченск, Краснодарский край) предлагает антигравитационный инерцоид, изображённый на рисунке (12.4.9). По мнению автора, центробежная сила кольца, вращающегося в плоскости перпендикулярной радиусу Земли, обеспечит инерцоиду антигравитационную силу, направленную против силы тяготения Земли.
Рис. 12.4.9
Обозначения на рисунке:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r – центробежная сила инерции материальной точки на кольце
P -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g – сила тяжести материальной точки на кольце
V – окружная скорость вращения кольца
Rз = 6371 км – радиус Земли
По замыслу автора для того чтобы материальная точка находилась в невесомости должно выполняться условие:
m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g – F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos β = 0
Если вращение происходит близко к поверхности Земли, то:
Cos β = sin γ = r / R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
тогда:
F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos β = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* (V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ r) * (r / R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) = m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
/ R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
Условие (m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* g – F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
* cos β = 0) выполняется при V, равной первой космической (V = V -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
= (g * R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
).
Как видно анти гравитационная сила инерцоида Кашубы не зависит от радиуса кольца, что следует из вывода самого автора Кашубы. Это совершенно естественный вывод из расчётов, приведённых автором, т.к. хотя центробежная сила инерции вопреки утверждению классической физики и не является фиктивной силой, в чём мы полностью согласны с автором, но её суммарное действие в плоскости кольца равно нулю.
Это означает, что анти гравитационную силу фактически создаёт не центробежная сила, образующаяся относительно центра кольца в плоскости его вращения, а центробежная сила относительно центра Земли в плоскости орбиты.
Таким образом, никакой необходимости определять проекции кольцевой центробежной силы на вертикаль при помощи тригонометрии нет. Достаточно было определить центробежную силу относительно Земли, которая проявляется непосредственно вдоль вертикали. При этом расчёт значительно упрощается, а явление приобретает свой истинный смысл, соответствующий физическому смыслу вращательного движения в небесной механике.
Это очередной пример того факта, что математика неразрывно связана с физикой. Поэтому правильная математика даже без понимания природы физических процессов всегда приводит к правильным физическим результатам, если, конечно же, в дело не вмешаются неправильные начальные условия – постулаты. Но для того чтобы из правильного результата сделать правильные выводы необходимо всё-таки докопаться до природы вещей, в чём мы и попробуем помочь автору.
Главное преимущество идеи такого антигравилёта над спутниками, запускаемыми с помощью ракет, состоит в том, что кольцо можно раскрутить до нужной скорости без выброса массы. Однако это не безопорное движение, а обычная небесная механика Ньютона, в соответствии с которой летают все спутники после выведения их на орбиту. Хотя поскольку во вращательном движении в небесной механике жесткие связи отсутствуют, то такое движение в некотором смысле можно считать безопорным. Но дело собственно не в этом.
Главный вопрос в том, будет ли такой спутник висеть над Землёй, не двигаясь по орбите и тем более летать? Автор утверждает, что будет. Он ссылается на данные реальных опытов с гироскопами, в которых зафиксирована небольшая потеря веса. Очень бы хотелось, чтобы эта идея работала. Однако не всё так просто, как кажется на первый взгляд. Реально существующие гироскопы почему-то упорно не хотят летать даже в соответствии с, безусловно, правильным количественным расчётом, представленным автором. Но на одном количестве правильную теорию не построить.
Пусть радиус гироскопа – 0,2 м.
Линейная скорость орбитального движения вблизи Земли нам известна (V = 7900 м / с).
Тогда, для того чтобы такой гироскоп в соответствии с теорией автора полностью потерял вес, его угловая скорость должна быть равна:
ω = V / 2* π * r = 7900 / (6,28 * 0,2) = 6290 [об /с] = 377389 [об / мин]
Это вполне достижимая для гироскопов скорость вращения, по крайней мере, для экспериментальных гироскопов. Однако ни один земной гироскоп ещё не полетел и не повис над лабораторным столом. А изменение веса гироскопов, зафиксированное в опытах при их свободном падении, настолько мало, что его трудно даже зафиксировать. Так что экспериментаторы, которые получили эти данные, объясняют их не центробежной силой относительно центра вращения гироскопов и даже не небесной механикой Ньютона, а якобы неизвестным пока физике влиянием поля инерции гироскопа на поле тяготения. И это влияние, если оно действительно есть, как показывают опыты, очень слабое для полёта.
По нашему мнению гироскопы не летают по следующей причине.
Теоретически каждый массовый элемент гироскопа, удаляясь от Земли, создаёт подъёмную центробежную силу, например, удаляясь от вертикальной осевой линии в плоскости рисунка (Рис. 12.4.9). Однако в полёте по замкнутому кругу, повернув на 90 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
перпендикулярно плоскости рисунка, он с такой же силой приближается к Земле. Кроме того, когда один массовый элемент кольца удаляется от вертикальной осевой в плоскости рисунка, то другой массовый элемент с противоположного конца приближается к этой же осевой, т.е. их силы взаимно уничтожаются. Так что полёт гироскопа – это путешествие по замкнутому кругу. Дальше своего круга он никуда не улетит.
***
В институте НИИ КС им. А. А. Максимова были разработаны и созданы макеты (модели) твердотельных и жидкостных движителей с целью получения тяги без выброса реактивной массы, разработан и введен в эксплуатацию испытательный стенд, на котором проводились испытания и исследования характеристик макетов.
Жидкостные движители системы С. Полякова ГД 1—2/0 и другие показали тягу до 100 г длительностью 40 с..
С целью подтверждения качества проведения экспериментов с жидкостными движителями был проведен ряд мероприятий, направленных на выявление влияния внешних факторов на результаты испытаний, которые показали, что влияние, например, таких факторов, как действие реактивной струи вентилятора электродвигателя макета или подъемной силы нагретого воздуха на результаты испытаний является весьма незначительным.
Твёрдотельные движители.
Гироскопный движитель ДТГ-1 разработки А. Черняева показал тягу до 25 г, а движитель ДТГ-2 – тягу в 2 г.
Движитель ДТ-1 разработки НИИ КС показал тягу до 3 г. ДТ 1/1, ДТ-2 показали длительную тягу до 8 г.
Испытания движителей проводились как на рычажных весах, так и на воде.
***
«Гироскоп для передвижения в пространстве». Линевич Э. И., Владивосток, 11.03.2006г., е-mail: edvid@mail.ru, (см. Рис. 12.4.11). Рисунки скопированы из работы автора, которую вы можете найти в сети. В сети так же есть «Коментарии Богомолова В. И. (с опорой на математическую модель Бронского О. Н.) к реферату Линевича Э. И. на тему: „Гироскоп для передвижения в пространстве“».
Вступление Богомолова к статье:
«На сайте Линевича Э. И. http://www.dlinevitch.narod.ru я обнаружил много ценных идей и интересных мыслей, которые обогащают современную парадигму физики, в том числе, нашел эту статью. В ней, краткой по форме и ёмкой по содержанию, просто и доходчиво (гениальное – всё „просто“) излагается суть его диссертации, доказательство теоретической возможности использования механических устройств на практике, использования физического „эффекта прецессия“, для без реактивного перемещения в пространстве».
Мы приведём свой комментарий.
Курсивом в кавычках приведены пояснения самого автора. Принцип движения гиросистемы автор поясняет с помощью рисунка (8), у нас – (12.4.11), не требующего, как он пишет, дополнительных пояснений. Для тех, кто хоть немного знаком с классической теорией гироскопа это действительно так. Но в том-то всё и дело, что доверять классической теории гироскопа, а значит и основанной на ней теории Э. И. Линевича, нельзя. Поэтому дополнительные пояснения всё же потребуются. Приведём на суд читателя наши пояснения идеи Линевича.
Рис. 12.4.11
Автор пишет: «Физическую суть перемещения гиродвижителя кратко можно описать следующим образом. Гиросистема в любой момент прецессии имеет два геометрически не совпадающих центра давления: активный и пассивный, которые периодически меняются местами в пространстве. Гироскопом, входящим в систему, в момент начала прецессии осуществляется мгновенный перенос центра масс системы в точку пространства, которая совпадает с активным центром давления. Относительно последнего, в течение времени прецессии, осуществляется безреактивный перенос пассивного центра давления в другую точку пространства. После чего цикл прецессии повторяется уже относительно этой новой точки пространства, которая становится активным центром давления».
Основными звеньями в этом объснении является безреактивный перенос центра давления гироскопа между двумя концами его оси, который Линевич ассоциирует с переносом центра масс гироскопа. И второе звено: активная сила может заменить материальную опору без изменения динамики прецессии. Но эти основополагающие звенья теоретического обоснования безопорного поступательного движения гиросистемы одновременно являются и самыми слабыми его звеньями. Есть основания полагать, что перенос центра давления прецессирующего гироскопа на один из концов его оси, не означает переноса его центра масс на этот конец оси. И второе, активная сила не эквивалентна внешней опоре. Давайте вместе рассмотрим эти не совсем очевидные на первый взгляд вопросы.
Рис. 12.4.12
По мнению автора, если свободный конец оси прецессирующего гироскопа не падает под действием силы тяжести (G) (см. Рис 12.4.12 – Рис. 5а), значит, центр масс гироскопа перемещается на опору, находящуюся под другим концом оси. Причём если вместо жесткой опоры, расположенной снизу, ось гироскопа подвесить на нити, закреплённой вверху (на рисунке не показано), то можно увидеть, что такой перенос не сопровождается отклонением нити навстречу центру масс гироскопа. Из этого автор заключил, что масса переносится безреактивно и мгновенно. И второе, автор полагает, что в соответствии с третьим законом Ньютона эффект безреактивного переноса массы справедлив и при замене силы тяжести силой инерции (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
), возникающей при воздействии на ось активной силой (F) (см. Рис 12.4.12 – Рис. 5в).
А вот теперь, давайте подумаем, почему автор решил, что переносится центр масс, хотя можно сделать и другой менее парадоксальный вывод: центр масс никуда не переносится, просто появляется дополнительная динамическая опора под свободным концом оси гироскопа. При этом реакция нити, безусловно, есть, но она не видна невооружённым взглядом.
Центр масс это воображаемая точка, в которой без искажения динамики движения тела, может быть реально сосредоточена вся его масса. По Линевичу получается, что вся масса гироскопа может быть сосредоточена в опоре или в точке приложения актиной силы. Но тогда следует считать, что прецессирует безмассовое образование остальной и основной части гироскопа, чего не может быть в принципе! Ведь прецессию вызывает сила Кориолиса, которую порождают именно элементы массы (dm) диска гироскопа (см главу 4.7.). Таким образом, мы не можем перенести массу гироскопа на одну из опор без искажения его динамики и физического смысла достигнутых на сегодняшний день знаний о природе.
Масса – это и есть сама материя (косвенный признак материи), значит, с переносом массы должен перенестись и сам гироскоп, но визуально мы видим, что гироскоп никуда не переносится, он только начинает прецессировать, что свидетельствует, что с его массой всё в порядке. В главе 4.7 приведено непротиворечивое объяснение прецессии, в том числе и за счёт внутренней кинетической энергии быстрого вращения гироскопа, которая при этом затрачивается. Правда, классическая физика с этим не согласна, но Э. И. Линевич в этом отношении консерватором не является. Его, изобретателя многочисленных инерцоидов, безопорным движением не смутишь. Тем не менее, в данном случае он отвергает одно безопорное движение только для того, чтобы обосновать другое. А это противоречит уже не только классической физике, но и физике, в которую верит сам Линевич.
Видимо, автора смутило отсутствие реакции нити в случае подвески гироскопа сверху или отсутствие реакции тонкой или гибкой опоры снизу. Но всё это можно объяснить теорией гироскопа, изложенной в главе (4.7.) с позиций обычной динамики Ньютона. Начнём с отсутствия реакции нити (опоры) в вертикальном направлении. Приведём рисунок (4.7.3) из главы (4.7), только добавим гироскопу подвес за левый конец его оси:
Рис.4.7.3
Правый конец оси удерживает от падения момент (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). При этом сила (F -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) будет скомпенсирована силой реакции нити в вертикальном направлении. Естественно, что эту реакцию визуально определить сложно, т.к. растяжение нити может быть малозаметным, а боковой реакции нити от момента (М -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
) не будет. Теперь разберёмся с боковой (горизонтальной) реакцией нити. Приведём рисунок 4.7.1 с добавлением подвески за левый конец оси гироскопа:
Рис. 4.7.1
Прецессию вызывает момент (M -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------
). Он стремиться повернуть оба (два) конца оси, как раз из-за того, что центр масс всегда остаётся в центре симметрии фигуры гироскопа. Именно из-за попытки вращения подвешенного конца оси, нить обязательно должна отклониться в эту же сторону, что и ось, которая связана с нитью или в сторону противоположную отклонению другого конца оси. Поскольку чудес не бывает, то очевидно, именно так и происходит в реальной действительности.
Согласно теории гироскопа (см. гл. 4.7) инерция гироскопа проявляется только в пределах одного и каждого, но очень короткого по времени цикла прецессии, т.е. нутации. Поэтому отклонение нити очень мало. А поскольку прецессия есть движение старт-стопное, то к началу нового цикла нить очень быстро успевает вернуться в вертикальное положение. Но дрожание нити при желании можно легко обнаружить доступными для сегодняшней науки методами. Вот и всё объяснение кажущегося гипотетического переноса массы.
Теперь второй вопрос, связанный с заменой опоры активной силой. Если мы возьмём опору гироскопа в руку вместо силы (F), изображённой на рисунке (см. Рис 12.4.12 – Рис. 5в), то ось, которая опирается на эту, опору никуда не повернётся, т.к. в этом случае мы сами являемся внешней опорой. А вот если сила будет внутренняя, т.е. будет находится на самой оси, как в схеме Линевича, то ось, конечно же, будет прецессировать. Однако центр масс гиросистемы с места не сдвинется, т.к. в отсутствие внешней закреплённой опоры во вращение прецессии придут оба конца оси гироскопа. Тем более что устройство Линевича остаётся симметричным относительно центра масс гироскопа (поршни одинаковые).
Таким образом, с центром масс гироскопа всё в порядке, он никуда не переносится. При этом реакция опоры так же никуда не исчезает. Просто она происходит на уровне и с частотой нутаций, которые в регулярной прецессии визуально практически не обнаруживаются. Чтобы определить правильность нашей теории гироскопа или опровергнуть её теорией Линевича и подтвердить его теорию, необходим действующий опытный образец его гиродвижителя. Будем благодарны всем, кто такой опыт проведёт и сообщит его результаты. Будем очень рады победе теории Линевича, уж очень хочется верить в чудо.
12.5 Результаты опытов по получению безопорного движения в космосе
В мае 2008 г. в России был запущен малый космический аппарат (МКА) спутник Юбилейный, на котором был установлен роторно-инерционный движитель твердотельный экспериментальный (ДТЭ), основанный на инерции несбалансированного по скорости вращения грузов, разработанный в НИИ КС.

Основные характеристики движителя ДТЭ:
сила тяги 1…3 Г при разбросах бортового напряжения питания спутника в диапазоне 10…13 В;
масса 1,7 кг;
габариты 200х82х120 мм;
потребляемая мощность до 8 Вт при напряжении 12 В.
Масса спутника составила около 50 кг. С целью уменьшения возмущающего влияния атмосферы спутник был выведен на рабочую около круговую орбиту высотой 1500 км и наклонением 82,5º.
Спутник Юбилейный
Эксперименты по проверке наличия тяги движителя и ее количественной оценке проводились в сентябре – ноябре 2008 г.
В связи с тем, что спутник имеет одноосную гравитационную ориентацию – по радиусу– вектору к центру Земли – вектор тяги движителя ДТЭ был направлен по оси ориентации и проходил через центр масс спутника. Движитель ДТЭ включался по команде с Земли (НИЛАКТ РОСТО) после предварительного уточнения параметров рабочей орбиты спутника по навигационным измерениям. После окончания работы движителя проводились повторные навигационные измерения параметров орбиты спутника и оценка тяги силами НИИ КС.
Вследствие использования на КА гравитационной системы ориентации, тяга ДТЭ направлялась по радиусу, а не вдоль орбиты, и в этом случае управляющее ускорение по радиусу вызывает лишь периодические возмущения параметров орбиты по радиусу и бинормали и слабое вековое возмущение вдоль орбиты. Поэтому причины эволюции орбиты достоверно выявить не удалось. То ли это погрешности измерений и обработки данных или последствия включения ДТЭ? Это официальное заключение специалистов.
С нашей точки зрения причина отсутствия нужных результатов связана не столько с направлением тяги, сколько с её очень малым значением и малой длительностью её воздействия. Для сколько—нибудь заметного изменения орбиты необходимо достаточно длительное воздействие ДТЭ на протяжении нескольких витков.
Читатель Влад Кузмин считает, что причина в принципиальном отсутствии ускорения ДТЭ:
«Вот прочитал статью http://alaa.ucoz.ru/publ/fizika_i_matematika/moi_stati/sputnik_jubilejnyj_gravicapa/2-1-0-118 на вашем сайте. По моему скромному мнению причина неудачи с „юбилейным“ немного банальнее. Судя по фото, инерциоид установленный на спутнике был толчинской схемы. А у толчинского инерциоида, да и у прочих дисбалансных инерциоидных схем, есть одно неприятное НО. Они все двигаются неускорено, то есть с некой средней скоростью определяемой количеством рабочих циклов за единицу времени. Если кратко, то это по сути шаговый безопорный движитель. У толчинских моделей „шаги“ за цикл составляли сантиметры, и это при сопоставимых массах дисбалансов и остальной „мертвой“ массы модели инерциоида. При добавлении „мертвой“ массы длина „шагов“ инерциоида уменьшается. Тоже самое при уменьшении длинны рычагов дисбалансов. А что мы имеем на „юбилейном“? „Мертвая“ масса присоединенная к инерциоиду 50 кило и это при смехотворной длине рычагов дисбалансов судя по фото рабочий радиус не более ~ 30 мм, и ко всему прочему вес дисбалансов тоже незначителен. В итоге „рабочий шаг“ за цикл, если грубо прикинуть будет едва ли сотые доли миллиметра. Сомневаюсь, что при этом спутник смог бы сколько-нибудь заметно для ЦУПа „сползти“ с орбиты».
По информации в интернете на Юбилейном был установлен не Толчинский инерцоид, а инерцоид с жидким рабочим телом ртутью, который способен двигаться у небольшим ускорением. На испытаниях «гравицапы» в земных условиях на рычажных весах была зафиксирована потеря веса. Однако, хотя для эффективности изменения орбиты ускорение, конечно же, очень важно, сам факт перемещения инерцоидов в пространстве также должен принципиально влиять на изменение орбиты. Ведь даже если средняя скорость инерцоида постоянная, сам факт её возникновения в каждом цикле свидетельствует об ускорении инерцоида внутри цикла.
Таким образом, длительное воздействие ДТЭ в любом направлении непременно должно сказаться и на параметрах орбиты. Наблюдать же движение инерцоида в условиях невесомости на орбите в течение короткого времени, можно только в кабине космического корабля. Остаётся только надеяться, что когда-нибудь такой эксперимент будет проведён.
12.6. Законы природы и законы физики
На наш взгляд, никакого противоречия законом сохранения импульса, с законом сохранения энергии и с законами Ньютона в безопорном движении нет. Вращательное движение само по себе представляет собой загадку. Оно одновременно может являться и равноускоренным движением и равномерным движением. Вращательное движение характеризуется центростремительным ускорением и в то же время движение к центру в нем отсутствует. Все эти кажущиеся на первый взгляд противоречия не у кого не вызывают вопросов, потому что вращательное движение существует и никто не может этого отрицать. Его худо-бедно описали, установили количественные зависимости и на этом успокоились. Однако никто не попытался установить физическую сущность вращательного движения.
Кинематика рассматривает законы движения без установления причин, вызывающих это движение. Динамика, казалось бы, должна установить причины и механизм возникновения вращательного движения, но в классической физике все опять же ограничивается количественным описанием сил и моментов сил. Когда появился новый феномен вращательного движения, демонстрируемый инерцоидами, ученые-физики восприняли его как нарушение фундаментальных законов природы. Хотя феномен безопорного движения не более противоречив, чем все остальные кажущиеся противоречия вращательного движения. Этот феномен трудно наблюдать в обычной повседневной действительности потому что:
Во-первых: устройств типа инерцоидов в природе в чистом виде не существует, хотя отдельные элементы безопорного движения, по-видимому, встречаются. Например, при падении вперед человек инстинктивно отбрасывает руки назад и сообщает им ускоренное вращательное движение.
Во-вторых: существующие в технике устройства довольно часто содержат механизмы, напоминающие конструкцию инерцоидов. Но разглядеть среди множества мешающих факторов преобразование вращательного движения в поступательное очень сложно. Действительно наблюдать явление безопорного движения в природе очень трудно, однако с появлением инерцоидов не замечать этого явления нельзя.
Нарушения законов природы не может быть в принципе. Все, что происходит в природе, происходит только в соответствии с законами природы или не происходит вообще. Нарушения могут быть только в нашем понимании законов природы, а понимание бывает не всегда. Закон сохранения импульса справедлив и для реальных масс и для эквивалентных масс, но при определении общего изменения импульса необходимо рассматривать эквивалентные массы с учетом инерции движения взаимодействующих тел.
Вот что пишет по поводу инерцоидов и безопорного движения на сайте N-T.ru В. Околотин:
«Многие века люди относились к массивным телам как своеобразным складам движения – сколько в них вложишь, столько и вернешь. Но вот родилась дерзкая надежда превратить склады в источники: нельзя ли так пошевелить грузами на тележке, чтобы та поехала сама собой, за счет внутренних сил?
Такие экипажи можно называть по-разному: инерцоидами, дебалансными механизмами, безопорными движителями… Заставить инерцию работать – дело полезное, однако сама возможность создания безопорных движителей предельно сомнительна.
Сначала слово энтузиастам. Например, вот что говорит, обрисовывая сложное положение по нестандартной поисковой проблеме инерцоидов, Б. Романенко (г. Химки Московской обл.), организатор и руководитель общественной лаборатории механоинверсии: «Сейчас нас 120 человек. Мы не можем ждать, пока появится кто-то, кто нам все разъяснит и укажет истину. Тем более что пока ничего вразумительного по теории инерции слышать не приходилось. Одни говорят, что центробежные силы (ЦБС) есть, другие их отрицают. Теория эта запутанна, во многом непонятна. Поэтому приходится надеяться на свой инженерный опыт, на свои руки и головы. Мы работаем, думаем, строим модели вот уже в течение 15 лет…».
А вот как описывает состояние дел инженер М. Денисов из города Рудного Кустанайской области: «О силах инерции прошли две широкие дискуссии, опубликовано немало статей и книг, но ясность все еще не достигнута. Изобретатели не стали ждать решения спора: в 1926 году Г. Шиферштейн получил патент №10467 на повозку с колеблющимся грузом, которая может двигаться по снегу, земле и воде.
В 1934 году М. Колмаков из Челябинска предложил повозку (а.с. №45781), которая двинется, как считает автор, за счет ЦБС. А потому она не нуждается в дороге и в сцеплении с поверхностью пути, напоминая что-то вроде центробежной ракеты.
С. Купцов и К. Карпухин (1961 год, а.с. №151574) придумали плоскую самоходную систему с эксцентриками, создающими центробежные силы. Через десять лет похожие прыгающие механизмы построили М. Чернин и Ю. Подпругин…».
Что же можно сказать сегодня по существу дела? Ссылаясь на теоретическую механику, специалисты-преподаватели отрицают возможность работы безопорных движителей. Однако некоторые модели перемещаются, хотя причины движения теоретики видят в особенностях сцепления тележек с дорогой».
Позиция В. Околотина и других исследователей, отрицающих безопорное движение несколько странная. Если они видят, в чем инерцоиды противоречат фундаментальным законам природы, то неплохо бы дать детальный теоретический разбор замеченных ими противоречий и поставить на этом точку. Неплохо бы так же привести свои соображения по поводу значительного расхождения количественного расчета поступательного движения инерцоидов с учетом их взаимодействия с окружающей средой с практическими результатами действующих моделей.
Если В. Околотин выступает только как обозреватель, то можно было привести конкретные детальные мнения ученых, которые занимаются проблемой безопорного движения. Если же серьезных трудов на эту тему нет, то нет и никакого смысла голословно все отрицать. Феномен инерцоидов существует и пока что опровергает доводы всех скептиков на практике.
Напрасно В. Околотин иронизирует, что «…если подобное удастся (имеется в виду осуществление „безопорного“ движения), содрогнется не только техника, а и вся наука, ибо на сохранении импульса базируются все знания человечества». Подобное уже давно удалось. Инерцоиды существуют уже без малого целый век, но мир от этого не содрогнулся и не перевернулся, потому что:
Во-первых: инерцоиды движутся не вопреки законам природы, а в полном соответствии с ними, в том числе и с законом сохранения импульса. Паника, поднятая официальной наукой по поводу крушения физических законов и законов природы, носит чисто субъективный характер. Так называемое «безопорное» движение в реальной действительности вовсе таковым не является. В природе не существует ни замкнутых систем, ни исключительно внутренних сил. Все материальные образования в природе тесно взаимосвязаны между собой через мировую материальную среду.
Об этом догадывались еще наши далекие предки. Локальные замкнутые системы это математическая абстракция, на основе которой современная наука пытается судить о реальной действительности. Отрицая возможность изменения линейного импульса инерцоидов без видимого взаимодействия с окружающей средой, официальная наука отстаивает и защищает не законы природы, а собственные идеализированные представления о ней.
Поэтому, «…если подобное удастся…» никто кроме подобных теоретиков, которые принимают абстрактные математические модели за реальную действительность, не содрогнется. Все остальное человечество только вздохнет с облегчением, поскольку наметится выход из искусственного тупика, в котором сегодня находится современная физика по воле ее сегодняшних идеологов.
Во-вторых: практическое применение устройств типа инерцоидов, на наш взгляд, ограничено их невысокой на сегодняшний день тягой и эффективностью. Для повышения тяги инерцоидов необходимо либо увеличивать массу грузов и длину рычагов, либо увеличивать скорость вращения. Оба этих варианта трудноосуществимы. Управлять скоростью вращения достаточно больших масс на больших радиусах и скоростях вращения да еще дважды за один оборот очень затруднительно.
Из-за большой инерции движения грузов начинать разгон и торможение нужно задолго до наиболее эффективных зон разгона и торможения, что само по себе снижает эффективность инерцоида. Как правило, на больших скоростях инерцоиды начинают работать значительно хуже из-за несоблюдения условий разгона и торможения вращающихся грузов.
Однако эти трудности в определенной степени вполне могут быть преодолены, если официальная наука перестанет абстрагироваться от реальной действительности, и займется поиском соответствующих технических решений.
Сегодня по непонятным с научной точки зрения причинам отвергается реальное явление, которое можно увидеть глазами, потрогать руками, сделать необходимые замеры и наблюдения только потому, что это явление не вписывается в идеализированную абстрактную математическую модель замкнутых систем.
В рамках этой модели изменение импульса замкнутых систем можно объяснить только силами трения, однако расчеты и практические исследования показывают, что одними только силами трения движение «замкнутых» систем объяснить невозможно.
Тем не менее, влияние мировой материальной среды современной наукой отвергается, т.к. не признается сама материальная среда. Но зато в современной теоретической физике спокойно существуют и обсуждаются на самом высоком научном уровне такие понятия, как:
«пространство-время»,
«искривление пространства и времени»,
«кручение пространства»,
«вибраторы-струны»,
«пятые, шестые и энные измерения»,
«бозоны Хиггса»
и т. д., и т. п.
Ни один физик на Земле и даже авторы этих понятий не смогут доходчиво объяснить непосвященному человеку, что это такое, потому что эти понятия не физические, а абстрактно философские. Приведённые выше понятия «понимают» только те, кто с ними заодно, то есть одной «веры». Но это уже не наука, а религия. Философия это наука о мудрости. Однако истинная мудрость должна подтверждаться объективными данными, поэтому не всякие мудрые рассуждения приводят к истине.
На наш взгляд физику нужно разделить на две части. В первой части подробно, доходчиво и человеческим языком излагать суть всех явлений. И только после исчерпывающих объяснений переходить к количественным соотношениям, чтобы теорию не подменять количественным описанием.
Если суть явлений объяснить не удается, то найденные эмпирическим путем количественные закономерности помещать во вторую часть физики с честным пояснением, что природа вещей еще не установлена, но есть такие-то и такие-то гипотезы. Гипотез должно быть несколько – две или три наиболее признанные.
Понятно, что на физику накладываются конъюнктурные соображения ученых: желание получить научное признание, ученую степень и т. д. Но, сколько же можно «искривлять и закручивать пространство», а заодно и мозги себе и всему остальному миру? Почему нельзя непонятное назвать непонятным, а если что-то непонятно всем, кроме автора, подробнейшим образом разъяснить свою точку зрения, а не прикрываться математическими формулами, которые зачастую к физике не имеют никакого отношения.
Человеческая логика, основанная на элементарных понятиях, не может объяснить сами элементарные понятия. Поэтому необходимо идти по пути сведения всех явлений природы к элементарным понятиям, а не предлагать считать новыми элементарными понятиями абстрактные искусственно выведенные математические зависимости. Любые математические зависимости должны отражать только сложную связь давно установленных элементарных понятий. Тогда они будут достаточно точно описывать природные явления.
В настоящей работе приведены многочисленные примеры, когда не вписывающиеся в классическую физику на первый взгляд явления природы находят у различных авторов вполне приемлемое объяснение, основанное на привычных элементарных понятиях. Наверное, современной наукой открыты еще не все элементарные инварианты. Однако возможности установления физической сущности всех известных на сегодняшний день явлений природы на основе существующих классических инвариантов еще далеко не исчерпаны.
Июнь 2006 г.
Астахов Александр Алексеевич
Aaa2158.yandex.ru
Alaa.ucoz.ru
mailto:Aaa2158@yandex.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика» издание второе. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД, 1952 г.
2. А. Н. Матвеев «Механика и теория относительности», 3-е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003 г.
3. А. Зоммерфельд. Механика. Москва. Ижевск. 2001 г.
4. Г. С. Ландсберг. «Элементарный учебник физики», Том 1, ФИЗМАТЛИТ. 2004 г.
5. Р. Фейман, Р. Лейтон, М. Сэндс, ФЕЙНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ, 2. ПРОСТРАНСТВО. ВРЕМЯ. ДВИЖЕНИЕ.
6. Н. В. Гулиа «Удивительная физика».
7. О. Ф. Кабардин «ФИЗИКА», МОСКВА, «ПРОСВЕЩЕНИЕ», 1991 г.
8. С. Э. Хайкин Общий курс физики. Т1, «Механика», издание второе, дополненное и переработанное, государственное издательство технико-теоретической литературы ОГИЗ, Москва, Ленинград 1947 г.
9. В. А. Ацюковский «Общая эфиродинамика», МОСКВА, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990 г.
10. В. А. Ацюковский «Критический анализ основ теории относительности» ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПЕТИТ», г. Жуковский, 1996 г.
11. Ю. Н. Иванов РИТМОДИНАМИКА, Издание 2-е переработанное, дополненное, издательство «ИАЦ Энергия», г. Москва 2007 г.
12. М. Планк. Введение в теоретическую физику, ч. 3. Электричество и магнетизм, §7, ГТТИ, 1933 г.
13. А. Зоммерфельд, Электродинамика, И.Л., 1958 г.
14. Ерохин В. В. «Абсолютная система физических единиц», сайт vev.50@narod.ru
15. Владимир Викулин «Система физических величин в размерности LT без подгоночных коэффициентов» v1.21, 04—08-2011 г., nfp-team@yandex.ru.
16. «Вращательное движение. Равномерное движение точки по окружности. Вектор угловой скорости. Угловое ускорение.», Mechanicshistori.ru Классическая механика.
17. С. Э. Хайкин «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ», издание второе, исправленное и дополненное, издательство «НАУКА» главная редакция физико-математической литературы МОСКВА 1971 г.
18. В. А. Кучин, М. В. Турышев и В. В. Шелихов «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА» https://goo.gl/xqSd49).
19. Х. Кухлинг, «Справочник по физике», МОСКВА, «МИР», 1983 г.20.
20. Канарёв Ф. М. «КОРИОЛИСОВА СИЛА И КОРИОЛИСОВО УСКОРЕНИЕ» от 2.06.2010 г., источник: SciTecLibrary.ru. (E-mail: kanphil@mail.ru)
21. Сатья «Кориолисово ускорение», в разделе 1.2. «Физический смысл» http://dic.academic.ru.
22. Д. В. Сивухин, Общий курс физики, Механика, Т1, М., 1979 г., 520 с.
23. С. М. Тарг «Краткий курс теоретической механики», МОСКВА, ВЫСШАЯ ШКОЛА,1986 г.
24. И. М. Воронков в «Курс теоретической механики», ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, МОСКВА, 1954 г.
25. П. Аппель «Теоретическая механика», том первый ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, МОСКВА, 1960 г.
26. Учебник физики Л. Д. Ландау, А. И. Китайгородского, Наука, 1974 г.
27. Кандидат технических наук Степан Георгиевич Тигунцев «Эффект Кориолиса – это просто» от 29 апреля 2005г. stiguncev@yandex.ru.
28. Сергей Макухин «Космическое „антигравитационное“ – левитирующее средство» makss59@mail.ruдата публикации 28.10.2003 г. источникSciTecLibrary.ru.
29. Суханов Владимир Николаевич «Вывод полной формулы ускорения Кориолиса». Зарегистрировано во ВНТИЦ 01 декабря 2000 года под номером 72200000039 статья опубликована в книге "Изобретательское Творчество" в 2003 г.
30. Ф. М. Канарёв «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ТАЙНЫ КОРИОЛИСОВОЙ СИЛЫ».
31. В. Н. Толчин «Основные начала механики в материалистическом понимании», Пермь 1968 г.
32. В. Н. Толчин «Инерцоид. Силы инерции как источник поступательного движения» Пермское книжное издательство, 1977 г.
33. В. А. Алешкевич Университетский курс общей физики, «Механика твердого тела», Лекции, Москва, физический факультет МГУ, 1997г.
34.. О движении замкнутых систем, или при каких условиях не выполняется закон сохранения импульса. «Естественные и технические науки», №3 (29), 2007, ISSN 1684—2626, с.28—41.
https://goo.gl/KvDMSo.
35. В. А. Кучин, М. В. Турышев, В. В. Шелихов «Экспериментальная проверка закона сохранения импульса». https://goo.gl/xqSd49.
36. В. В. Шелихов, М. В. Турышев, В. А. Кучин «Энергия или импульс?»
https://goo.gl/aoy5C5.
37. М. В. Турышев, В. В. Шелихов, В. А. Кучин, В. И. Каширский, В.Г.Чичерин «Новые открытия в механике (динамике)». ©, 2008, http://www.shaping.ru/congress/download/cong06(030).pdf
http://ivanik3.narod.ru/linksTuryshevNewExper.html.
38. Илья Сухарев «Теория и факты о возможности „без опорного“ механического движения», г. Москва, май 2002 г. TON@DATELINE.RU.
39. Смирнов А. П. «Осознание знания – откровение XXI века».
40. С. Д. Иванов и Г. Н. Чернышев «ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОДТВЕРЖДЕНИИ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ПРОТОТИПА РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ ВЫБРОСА ВЕЩЕСТВА», журнал «Проблемы машиностроения и автоматизации», №3/2004, http://v1100.net/stat/prototype/prototype.shtml.
41. В. Ю. Кашуба, Белореченск, Краснодарский край, «Антигравитационная сила».
42. Линевич Э. И. «Гироскоп для передвижения в пространстве»., Владивосток, 11.03.2006г., е-mail: edvid@mail.ru.
43. Н. В. Гулиа «Алфизики ХХ века».
44. Линевич Э. И. «Явление антигравитации физических тел (ЯАФТ)», Хабаровск, ПКП, Март 1991 г., 20 с. (Россия).
45. Линевич Э. И. Геометрическое обоснование эксперимента Хаясака – Такеучи с вращающимися роторами.– Доклад на 2-ой СНГ Межнаучной конференции «Единая теория мира и ее практическое применение». 20 – 21 сентября 1993г., Петрозаводск. (Россия).
46. Иванов М. Г., «Безопорные двигатели космических аппаратов», Москва, издательство ЛКИ, 2008.
47. Приходовский Михаил Анатольевич (канд. физ.-матем. наук), «ВОЗМОЖНЫЕ ПРИНЦИПЫ АНТИГРАВИТАЦИИ И ГЛОБАЛЬНЫЕ СИЛЫ КОРИОЛИСА ВО ВСЕЛЕННОЙ», г. Томск, 07.04.04 www.INAUKA.ru, prihod1@mail.ru
48. В. Околотин «Впоисках инерцоида», N-T.ru / Текущие публикации / Техника сегодня
49. Ньютон И. «Математические начала натуральной философии». – М.: Наука, 1989. – 688 с.
50. Г. И. Шипов «Теория физического вакуума» М., Наука, 1997 г.
51. В. А. Меньшиков, В. К. Дедков «Тайны тяготения», М., НИИ КС, 2007 г., 332 с.
52. Поляков С. М., Поляков О. С. «Введение в экспериментальную гравитонику». М.: Прометей, 1991, 136с.
53. А. Зоммерфельд «Механика», РХД, Москва – Ижевск, 2001 г.
54. А. Ю. Животов, Ю. Г. Животов «Вынужденное вращательное и поступательное движение точки по окружности», Государственное конструкторское бюро «Южное», Днепропетровск
55. А. И. Сомсиков «ОПИСАНИЕ ВРАЩЕНИЯ», 3 сентября 2007 г., источник SciTecLibrary.ru, Контакт с автором: Somsikov@yandex.ru.
56. Гулиа Н. В. «Физика: Парадоксальная механика в вопросах и ответах».
57. В. С. Кузовков, кандидат технических наук, Подольск, Московская область, сатья «ГРАВИТАЦИОННАЯ ПОСТОЯННАЯ (ФОРМУЛА, ЗНАЧЕНИЕ)» 21.02 2011 г.
58. Л. Д. Ландау, А. И. Китайгородский, Учебник физики, Наука, 1974 г.
59. Ю. С. Юдин, к.т.н., статья «Две меры механической формы движения материи», научно-технический портал: WWW.NTPO.COM (ser.t-k.ru.).
60. В. А. Ацюковский, статья «Фундаментальные проблемы метрологии».
61. Г. Н. Яковлев, Высшая математика, Москва, «Просвещение», 1988 г.
62. Канарёв Ф. М. Кориолисова сила и кориолисово ускорение. E-mail: kanphil@mail.ru
63. И. Мисюченко и В. Викулин «ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИИ. Объяснение механизма гравитационного взаимодействия посредством явления поляризации физического вакуума». 2012 г.
64. И. Мисюченко «Последняя тайна бога». 2009 г.