Логофизика. Вращение

Перевод статьи на английский язык, реферат статьи для использования в англоязычных публикациях, а также упоминание о статье в англоязычных публикациях без разрешения автора запрещается!


Логофизика. Вращение.

1. Вращение вокруг «внешнего» центра.

Объективно реальными движениями являются лишь прямолинейные движения материи. Поэтому мы обязаны рассматривать вращение физического тела вокруг внешнего центра или оси (разговор об этом был начат в публикации «Неинерциальные системы» http://www.proza.ru/2018/05/17/1752), как перемещение тела в совокупном множестве инерциальных систем, либо как вращение инерциальной системы вокруг центра неинерциальной системы. Последнее представить без дополнительных условий довольно сложно, поэтому в этой публикации рассматривается лишь обращение тела вокруг внешнего центра как последовательный переход из одной инерциальной системы в другую. При этом приложение силы в инерциальной системе необходимо рассматривать, конечно, на кратчайшем расстоянии действия, потому что постоянно меняется направление.

 Принятая современной физикой теория вращения пользуется для описания процесса угловыми величинами – угловым перемещением «ф» (греческая буква «фи»), угловой скоростью «w=ф/t» и угловым ускорением «э=(w1-w0)/t» («э» – греческая буква «ипсилон»), это допустимо, и необходимо, и нормально. Недопустимо и ненормально другое – при малых угловых перемещениях современная теория приравнивает расстояние «L» перемещения тела по окружности к расстоянию «h» линейного перемещения тела. Этого делать нельзя, так как эти перемещения являются разными процессами – объективным (линейное перемещение) и субъективным (вращение), – и эти процессы происходят в разных системах – инерциальной и вращательной. Уравнивание таких расстояний означает тождество длины окружности и суммы длин сторон многоугольника, вписанного в эту окружность, что было недопустимо со времён античных математиков до Галилея, который впервые допустил подобное тождество для многоугольника с бесконечным числом сторон, но он же его и отверг впоследствии.

Следствием недопустимого тождества стало неверное понимание понятия «линейная скорость» при движении по окружности, так как она стала отождествляться с постоянной скоростью прямолинейного движения тела. В действительности же линейная скорость является средней скоростью перемещения относительно центра при изменении направления, где направление есть элемент вращения тела.

Учитывая, что при угловом перемещении «ф» расстояние перемещения тела по дуге с «постоянной» средней скоростью выражается соотношением «L=фR=vt» (R – радиус окружности, t – длительность перемещения), связь между линейной и угловой скоростями будет выражаться соотношением «v=Rw», как и принято сейчас в классической физике, с той существенной разницей, что линейная скорость «v» является средней скоростью движения. Вследствие этого постоянства усреднения скорости, не может быть связи между угловым и линейным ускорениями в виде «а=эR», которая принята в настоящее время в теории вращения при ускоренном перемещении тела по дуге, поскольку ускорение «а=(v1-v0)/t», согласно закону инерции, подразумевает изменение постоянной скорости прямолинейного движения. А перед нами изменение средних скоростей от значения «v0» до значения «v1» на дуге, а не на прямой, и они постоянны лишь в том смысле, что каждая из скоростей стабильно изменяется возле какого-то постоянного значения, «v0=(v00+v01)/2» и «v1=(v10+v11)/2».
Таким образом, «линейное ускорение» в теории вращения является необоснованным понятием, поскольку не отражает реальное движение. Реальное угловое ускорение представляет собой последовательность изменяющих направление и значение ускорений физического тела и является следствием последовательно прилагаемых тангенциальных сил, каждый раз изменяющих не только своё значение, но и направление. Поэтому о каком-то линейном ускорении во вращательной системе речи быть не может.

Теперь заострим внимание на кратчайшем расстоянии в направлении действия силы во вращательной системе отсчёта, независимо от природы этой возникшей силы, то есть независимо от «принудительности» или «самостоятельности» вращения физического тела вокруг какого-либо центра.
Так как на каждом участке окружности равнодействующая сила «Fр», которую мы рассматриваем в качестве величины воздействия на тело при его вращении, образована одновременным действием перпендикулярных друг другу тангенциальной «Fт» и центростремительной «Fц» сил, соотношение сил на любом участке вращательной системы можно представить в виде прямоугольного треугольника (рис.1). В любом таком треугольнике любая из сторон, отражая расстояние в направлении приложения силы, должна выражаться целым числом минимальных длин «d», потому что длина любого отрезка в реальном пространстве должна быть кратна диаметру пространственной ячейки (о квантах пространства читать в статье «Очерки материального мира»).
Чем больше радиус вращения, тем короче расстояние «а» относительно радиуса R в направлении приложения центростремительной силы и относительно расстояния «b» в направлении приложения тангенциальной силы (рис.2), и также меньше угловое перемещение «ф» физического тела во вращательной системе. Эти величины связаны постоянным соотношением (рис.3)
а=(b+1)^2/2R=2R*sin^2(ф/2)=R*(1-соs ф),
где «b+1=с» – расстояние в направлении приложения к физическому телу равнодействующей силы, то есть протяжённость «разового» воздействия на тело при его вращении. Это расстояние есть ни что иное, как длина «h» линейного перемещения тела без изменения направления, рассматриваемая как расстояние перемещения тела в инерциальной системе, и которую современная физика с подачи математики необоснованно приравнивает к расстоянию движения «L» по окружности при малом угловом перемещении (рис.1), о чём речь уже шла выше.
2018/12/26


2. Логофизика. Количество вращения.


Вернёмся к принятой в современной физике теории вращения. Неверно понятый смысл линейной скорости и отсутствующее в реальном вращении линейное ускорение – не единственные, к сожалению, недостатки классической теории. Серьёзные промахи вскрываются в ней из-за полного непонимания учёными сути такого понятия, как «инерция», и недопонимания термина «энергия».

ИНЕРЦИЯ И ВРАЩЕНИЕ
В своё время Ньютон предположил, что каждое физическое тело имеет определенный запас инерции, характеризующий «естественное состояние» движения этого тела. Что такое инерция, Ньютон не знал, но предполагал, что это какое-то неисчезаемое свойство тел, связанное с их массой в движении.
С тех пор наука так и не выяснила суть инерции, поэтому нынешние учёные ошибочно отождествляют инерцию с неопределённым свойством материи – инертностью, которая позволяет физическим телам двигаться, – это что-то вроде энергии, но не энергия, а какой-то «запас движения», зависящий, как и энергия, от массы тела. Есть даже такие необоснованные утверждения, что масса является мерой инерции. Это непонимание привело к тому, что вращение стало считаться таким же следствием инерции («запаса движения»), как и прямолинейное движение. И, чтобы охарактеризовать крутящееся тело на наличие-отсутствие энергии, пришлось придумывать «момент инерции» – с его помощью к вращающемуся на одном месте телу «прицепили» несвойственную ему кинетическую энергию.
Ньютон, хоть и не постиг суть инерции, но интуитивно считал инерцию связанной только с прямолинейным движением, поэтому различал вращающиеся системы и инерциальные. Инерциальная система – это система прямолинейного движения, то есть, по Ньютону, тело не может вращаться по инерции! И в этом он полностью оказался прав. По инерции – то есть по направлению – можно перемещаться только прямолинейно.

Инерция – это направление передачи способности к движению, элемент воздействия одного объекта на центр тяжести другого объекта. Это явление заключается в том, что в процессе воздействия физическое тело направляется воздействующим на него телом в определённую сторону с определённой скоростью – получает направление и скорость движения. В сравнении с понятиями, принятыми в современной физике, инерция – это «заряженный» вектор, то есть вектор, имеющий скорость движения. Величина инерции – инерционный заряд (подробнее в публикации «Бытие субъекта. Инерция и Давление» http://www.proza.ru/2018/05/15/1703).

С позиции логофизики, воздействие на тело характеризуется количественно (величина) и качественно (направление), где величина есть сила, а направление – инерция. Изменение любого элемента – величины или направления – означает новое воздействие, которое должно рассматриваться в новой инерциальной системе. А непрерывное изменение направления и (или) величины указывает на процесс, состоящий из множества последовательных воздействий, который должен рассматриваться как движение в различных, сменяющих друг друга, инерциальных системах. При изучении таких процессов необходимо в каждой инерциальной системе рассматривать воздействие, осуществлённое в предыдущей инерциальной системе, как проекцию, а воздействие, осуществлённое в этой инерциальной системе, рассматривать как проекцию на следующую систему. Этого условия современная теория вращения не предусматривает вовсе, пытаясь «притянутые за уши» законы Ньютона применить во вращательных системах.

Важно уяснить, что, если физическое тело никуда не перемещается, но вращается на месте вокруг своей оси, его центр тяжести находится в покое. Это значит, что об инерции системы, связанной с вращающимся телом, говорить нельзя. Из этого также следует, что такое вращающееся вокруг своей оси тело не может иметь способности к движению в виде кинетической энергии, так как у него нет скорости перемещения.
При движении по окружности – обращении физического тела вокруг внешнего центра – его собственный центр тяжести постоянно меняет направление движения, то есть в этом случае об инерции тела во вращательной системе говорить также нельзя. Но можно учитывать постоянно изменяющуюся инерцию тела в малых угловых перемещениях по окружности на расстояния, стремящиеся к нулю. Поэтому движущееся по окружности вокруг неподвижного центра системы тело в каждый момент своего движения в виде малых перемещений в одном направлении, стремящихся к нулю, но рассматриваемых как прямолинейные, находится в одной из сменяющихся инерциальных систем и имеет способность к движению в виде кинетической энергии относительно инерциальной системы, принадлежащей данной вращательной системе.

КОЛИЧЕСТВО ВРАЩЕНИЯ
Мир устроен просто и логично. Так утверждает логическая физика (логофизика) – новейшее направление физики на стыке классической механики, логики и простейшей философии. Эта совокупность позволяет не только объяснять практически все неопределённые или недостаточно определённые понятия и явления нашего мира, но и выстроить с их помощью непротиворечивую теорию – Логическую теорию относительности (ЛТО), которая с успехом заменяет используемые ныне парадоксальные и противоречивые Общую (ОТО) и Специальную (СТО) теории относительности. Логофизика использует накопленный опыт науки и пользуется теми её определениями, которые отражают объективную реальность и логически непротиворечивы.
Основным утверждением ЛТО является определение Мира как относительности Покоя и Движения, что позволяет выделить в мире два объекта – Вселенную и Бытие. Вселенная являет собой Движение Материи в Пространстве, то есть объективное движение. Бытие можно определить как «пространство движущейся материи» или «покой материи в движении», то есть субъективный покой в виде пространства некоторой материальной системы. «Быть» – это, конечно, не «двигаться» в прямом смысле, но всё же слово выражает отношение к чему-либо, то есть в какой-то мере «бытие» есть «относительное действие». Поэтому также правомерно будет называть Бытие субъективным движением, «движением в материи» – ведь только субъект своим ощущением определяет разницу между субъективным покоем и субъективным движением.

Движение относительно покоя возможно либо вдоль, либо вокруг, то есть прямолинейное (перемещение) или вращательное (поворот). Перемещение – это движение относительно общего покоя, относительно любой неподвижной точки, относительно пространства «вообще», это движение в каком-то направлении, то есть простое движение без поворотов, зигзагов и извилин. Поворот – это движение относительно конкретного покоя, вокруг одной конкретной неподвижной точки (центра), это движение с изменением направления, то есть движение сложное или производное.
Таким образом, любой поворот должен рассматриваться или как сумма трёх движений – «перемещение плюс изменение направления плюс перемещение», или как произведение движений – «перемещение с одновременным изменением направления». В любом случае перемещение является объективным движением, которое может осуществляться объектом в пространстве Вселенной (как инерциальной системы) без участия других объектов. А изменение направления мы должны признать движением субъективным, потому что без участия другого объекта направление собственного перемещения в инерциальной системе может изменить только субъект, объект на это не способен. Но тогда поворот и любое вращение станет определяться как сумма или произведение различных по происхождению движений – объективного и субъективного, движения во Вселенной и движения в Бытии.
Чтобы избежать такой «неопределённости» в определении вращения, необходимо всего лишь придать материальным объектам немного субъективности – именно материальным, а не любым объектам, потому что во Вселенной движется именно материя, то есть именно её объекты перемещаются, а не чьи-то ещё. А если материальные объекты субъективны, и, значит, имеют в какой-то степени способности субъекта, то они способны не только перемещаться, но и изменять направление собственного перемещения!
Признавая материю субъективной, мы можем считать вращение, наряду с перемещением, реальным объективным движением, с той лишь разницей, что любое перемещение мы можем объективно рассматривать в пространстве Вселенной относительно любых покоящихся или движущихся систем отсчёта, а вращение возможно рассмотреть объективно только в пространстве одной конкретной системы отсчёта относительно центра этой системы. Именно поэтому основной объективной мерой (величиной) движения мы признаём скорость прямолинейного перемещения, а угловая скорость вращения является для нас лишь частотой (частной скоростью) процесса, хоть она и не менее важна для нас и для любого субъекта системы.

Уравнение вращения с объективным движением в пределах системы позволяет предположить, что, если перемещение физического тела можно выразить количеством движения, то вращение физического тела можно аналогично выразить соответствующим «количеством вращения». Тем более что, зная радиус системы и угловую скорость вращения тела, несложно одно «количество» перевести в другое. Таким образом, мы можем в пространстве любой системы отсчёта различать два вида импульса – относительно этой системы как инерциальной и относительно неё же как вращательной системы, – вследствие разного отношения физического тела к пространству системы.

Импульс – мера отношения физического тела к системе отсчёта координат, в которой оно движется.
Система отсчёта может быть либо инерциальная, либо вращательная, то есть неинерциальная. Необходимо лишь сделать важное уточнение, которое современная наука полностью игнорирует, – что любая рассматриваемая система отсчёта координат подразумевает своё «внутреннее» пространство и пространство «внешнее» или «окружающее», в котором  эта система располагается. И, говоря об инерциальных системах, существование которых определено первым законом Ньютона, мы имеем в виду, что «внутреннее» пространство такой системы неподвижно, а границы с «внешним» пространством не определены – именно эти обстоятельства объясняют тот факт, что в инерциальных системах «тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий» (Википедия). А пространство любой неинерциальной системы ограничено радиусом действий и движется вокруг конкретной точки – центра. То есть вращается вокруг центра не только физическое тело, но и его связь с центром – радиус вращения, а также сектор излучения (сектор влияния центра), направленного из центра на физическое тело в этой системе (это будет подробно показано в следующих публикациях при разборе понятий об энергии и информации).

Импульс направленный (количество движения) – мера отношения физического тела к инерциальной системе, величина, постоянно производимая массой физического тела на постоянной скорости движения, то есть равная произведению массы тела и скорости его прямолинейного перемещения. Произведение массы и скорости следует именно из прямолинейности движения и означает, что направленный импульс любой физической системы равен сумме направленных импульсов всех материальных объектов, составляющих эту систему, так как все объекты физической системы перемещаются в рассматриваемой инерциальной системе в одном направлении с одинаковой скоростью. Направленный импульс выражает независимость физического тела от начала координат системы и от направления движения, так как все точки пространства относительно тела равноправны и неподвижны.
Понятие количества движения введено в физику Р.Декартом в первой половине XVII века, но смысл его объясняется только сейчас, благодаря появлению такого направления в науке, как логическая физика. Ввиду неопределённости понятия импульса, многие учёные вслед за Энгельсом считают импульс наряду с кинетической энергией мерой механического движения, что является ошибкой и следствием обыкновенного непонимания терминов «мера», «энергия», «движение» и т.п.

Импульс вращательный (количество вращения, термин вводится впервые, 2019 год) – мера отношения физического тела к неинерциальной системе, величина, производимая массой физического тела с постоянной частотой на определённом расстоянии от центра системы, то есть равная произведению массы тела, скорости его углового перемещения и радиуса описываемой в пространстве окружности. Произведение радиуса и угловой скорости следует из изменчивости направления движения и означает, что вращательный импульс любого тела как физической системы рассматривается на конкретном расстоянии от центра вращательной системы, то есть «сконцентрирован» в одной движущейся точке физической системы, называемой «материальной точкой». А произведение массы тела и произведения угловой скорости и расстояния материальной точки от центра вращательной системы следует из «цельности» физической системы как определённого физического тела и означает, что вращательный импульс любой физической системы в каждый момент движения равен сумме направленных импульсов всех материальных объектов, составляющих эту систему, так как все объекты физической системы перемещаются одновременно в одном направлении с одинаковой скоростью. Вращательный импульс выражает зависимость физического тела от центра системы как начала координат и от направлений движения относительно центра как единственной неподвижной точки вращательной системы.
К примеру, если тело массой «М» равномерно движется со скоростью «v» относительно центра системы, которая вращается с постоянной угловой скоростью «w», то оно имеет в какой-то точке пространства направленный импульс «р=Мv» относительно пространства неподвижной инерциальной системы с началом координат в центре вращательной системы и вращательный импульс «Р=МRw» относительно центра вращательной системы. Если движение тела полностью зависимо от центра, и оно только вращается с угловой скоростью «w», то его вращательный и направленный импульс при удалении от рассматриваемой точки равны «р=Р=Мv=МRw». Если же тело движется независимо или не полностью зависимо от центра системы, то при приближении к центру системы его направленный импульс «р=Мv» не изменяется, зато вращательный импульс «Р=МRw» относительно центра системы уменьшается, поскольку угловая скорость «w» системы постоянна, а радиус «R» уменьшается. И если тело достигнет центра системы, то его вращательный импульс окажется равным нулю при неизменности направленного импульса относительно этой же точки.

Так как произведение угловой скорости и радиуса вращения тела представляет собой его линейную скорость при вращении, то вращательный импульс тела равен произведению массы тела на среднюю линейную скорость его движения по окружности и, конечно, имеет одинаковую размерность с количеством движения. Линейная скорость в данном случае может быть только усреднённой (средней), так как она изменяется на каждом участке окружности, вследствие постоянных изменений направления. Усреднение линейной скорости, кроме всего прочего, указывает на субъективность её определения во вращательном процессе, потому что её значение зависит от точки зрения субъекта, а субъект определяет значение скорости как отношение длины пути к его длительности. В реальном мире физическое тело движется прямолинейно, поэтому в любой системе тело реально перемещается не по дуге, а по стороне многоугольника, вписанного в окружность. Но длительность этого движения, определённая как отношение длины стороны к средней скорости движения тела на ней, равна длительности наблюдения субъекта за движением тела вокруг центра, то есть длительности движения тела по окружности. Скорость движения тела по окружности, таким образом, определяется отношением длины дуги к субъективной длительности наблюдения, то есть к длительности движения по стороне многоугольника.

Высказанное выше определение вращательного импульса как показателя зависимости физического тела от направления его движения относительно неподвижного центра вращательной системы предполагает обращение тела вокруг внешнего центра или оси, так как в случае вращения вокруг собственной оси (центра) тело никуда не сдвигается, то есть не имеет направления движения. Однако при собственном вращении тела неинерциальную систему, связанную только с телом, можно рассматривать как равномерно заполненное веществом пространство тела, каждая точка которого движется перпендикулярно радиусу, проведённому к этой точке от неподвижной оси вращения, то есть в каждом поперечном сечении тела движение точек на радиусе сечения относительно неподвижного центра сечения направлено всегда одинаково. В этом случае при вращении тела вокруг своей оси его вращательный импульс можно определить как меру отношения физического тела к своей форме – это величина, производимая массой тела с постоянной частотой, зависимой от формы тела и его среднего сечения. К такому определению приводит следующая последовательность логических заключений.

1) Если тело изменяет скорость движения на отрезке пути, то средней скоростью движения тела на этом отрезке будет половина суммы начальной и конечной скоростей.
2) Если два тела движутся параллельно с разными скоростями, то о средней скорости движения тел безотносительно к системе отсчёта рассуждать нельзя. Если представить, что тела движутся в инерциальной системе, потому что восприняли одно на двоих воздействие, то их разная скорость может быть обусловлена только их разной массой.
3) Если два тела движутся вокруг общего центра с одинаковой угловой скоростью по одной окружности, но в разных её точках, они имеют одинаковую линейную скорость. При одинаковых массах тела имеют одинаковые вращательные импульсы. При расположении на окружности рядом эти тела образуют систему из двух тел, вращательный импульс которой равен сумме импульсов тел – произведению суммарной массы тел, угловой скорости и радиуса вращения.

4) Если два одинаковых тела движутся в одной плоскости вокруг общего центра с одинаковой угловой скоростью «w» по разным окружностям, они имеют разные линейные скорости. Но эти скорости зависят от радиусов движения тел, так что можно говорить о средней линейной скорости движения системы из двух тел вокруг общего центра, равной произведению угловой скорости и усреднённого относительно масс тел радиуса вращения системы. При одинаковых массах тел и жёсткой связи тел между собой центр тяжести системы двух тел имеет вращательный импульс, равный произведению суммарной массы (М=m1+m2=2m1) тел, угловой скорости и среднего радиуса (половины суммы двух радиусов)
Р=МRw=Мw*(m1*r1+m2*r2)/(m1+m2)= Мw*(r1+r2)/2,
а при разных массах тел центр тяжести системы двух тел смещается в сторону более тяжёлого тела и его вращательный импульс равен произведению угловой скорости и суммы произведений радиусов и масс каждого тела
Р=w*(m1*r1+m2*r2).

5) Если все точки тела движутся вокруг общего центра с одинаковой угловой скоростью по одной окружности, занимая все точки окружности, то есть тело является кольцом, то можно говорить о линейной скорости кольца вокруг общего центра, равной линейной скорости движения каждой точки кольца. При равномерном распределении массы кольцо имеет вращательный импульс, равный сумме импульсов всех точек на окружности – произведению массы кольца, угловой скорости и радиуса вращения.

6) Если все точки тела движутся вокруг общего центра с одинаковой угловой скоростью по нескольким рядом расположенным (вложенным друг в друга) окружностям, занимая все точки окружностей, то есть тело является круговой полосой (плоским кольцом), то можно говорить о средней линейной скорости полосы вокруг общего центра, равной линейной скорости движения точек тела, расположенных на «средней» окружности, радиус которой больше половины суммы минимального и максимального радиуса полосы. При равномерном распределении массы (постоянной плотности) полоса имеет вращательный импульс, равный сумме импульсов всех точек на полосе – произведению массы полосы, угловой скорости и радиуса, вычисляемого как квадратный корень из половины суммы квадратов минимального и максимального радиусов полосы
Р=МRw=Мw*((r1^2+r2^2)/2)^(1/2).

7) Если все точки тела движутся в одной плоскости с одинаковой угловой скоростью вокруг центра тяжести тела (вокруг одной неподвижной точки), то есть тело является вращающимся диском, то можно говорить о средней линейной скорости диска вокруг своего центра, представив диск как плоское кольцо с минимальным радиусом, равным фундаментальной длине. Ввиду незначительности фундаментальной длины относительно радиуса диска, при равномерном распределении массы в плоскости диск имеет вращательный импульс, равный произведению массы диска, угловой скорости и «усреднённого» радиуса, вычисляемого как квадратный корень из половины квадрата радиуса диска
Р=Мw*((r^2+d^2)/2)^(1/2)=Мwr/2^(1/2).

8) Если все точки тела движутся с одинаковой угловой скоростью вокруг оси, проходящей через центр тяжести тела (вокруг отрезка, состоящего из неподвижных точек), то есть тело вращается вокруг своей оси, то можно говорить о средней линейной скорости тела вокруг своей оси, равной произведению квадратного корня из 2, угловой скорости и половины радиуса среднего сечения тела, перпендикулярного оси вращения и вычисленного, в зависимости от формы тела, исходя из расположения тела по отношению к оси, как
- половины радиуса цилиндра, если ось вращения проходит через центры оснований цилиндра,
- четверти радиуса конуса, если ось вращения проходит через вершину и основание конуса,
- части радиуса шара, равной квадратному корню из 1/6, если ось вращения проходит через центр шара и т.д.
При одинаковой плотности вещества по всему объёму тело имеет вращательный импульс, равный произведению массы тела, квадратного корня из 2, угловой скорости и половины радиуса среднего сечения тела. То есть, мы пришли  к определению вращательного импульса тела, вращающегося вокруг своей оси, данного выше, – это величина, производимая массой тела с постоянной частотой, зависимой от формы тела и его среднего сечения, то есть равная произведению массы тела, частоты вращения и отношения среднего радиуса тела от оси вращения к квадратному корню из 2.

Итак, если движение физического тела в системе отсчёта зависит каким-либо образом от центра системы, то тело принадлежит пространству этой системы. В случае, когда тело обращается вокруг внешней оси, оно принадлежит пространству системы, вокруг центра которой ему приходится кружиться. И хотя в любой рассматриваемой точке своей орбиты (окружности обращения) тело имеет направленный импульс, то есть представляется независимо движущимся в пространстве, тут же в этой точке направление его движения изменяется, так как система изменяет направление перемещения своего пространства – вращает своё пространство вместе с движущемся в нём телом, – и тело, имея уже вращательный импульс, проявляет свою зависимость от неподвижного центра системы.
Принадлежность тела пространству системы означает его зависимость от системы как материального объекта в целом, как «материальной точки», представляющей этот объект, и эта зависимость ни в коем случае не распространяется на жёстко связанные между собой составные части объекта. Но в случае, когда тело вращается вокруг собственной оси, оно принадлежит пространству собственной вращательной системы, так сказать, само себе, поэтому у него есть «внутреннее Я», которое постоянно его напрягает и заставляет вращаться связанные между собой составные части объекта.

Если движущееся физическое тело имеет направленный импульс и движется в пространстве системы независимо от её центра, то оно не принадлежит системе, система не влияет на его движение ни в одной точке своего пространства. Именно так, к примеру, движется Луна в пространстве Солнечной системы – в каждой точке орбиты своего движения вокруг Земли она имеет свой направленный импульс относительно центра Земли, а Солнце напрямую на её движение никак не влияет, потому что оно является центром своей, Солнечной системы, и управляет лишь движением планет, но не их спутников.
Подобным примером могут служить также время от времени появляющиеся в атмосфере Земли так называемые «НЛО». Эти неопознанные летающие объекты не принадлежат земной системе – Лунно-Земному эллипсоиду, поэтому Земля не может влиять на их движение. Нам же поэтому кажутся необъяснимыми их почти мгновенные повороты и увеличения скоростей.
2019/02/01


3. Логофизика. Способность к вращению.


Рассмотренное выше отношение физического тела к пространству системы отсчёта, в которой оно движется, имеет и обратную сторону – отношение системы отсчёта к физическому телу. Когда система не имеет отношения к телу, тело движется в пространстве в соответствии с возможностями и собственными способностями. Если же система хоть в какой-то мере имеет отношение к физическому телу, то его возможности и способности, или часть из них, зависят от системы отсчёта. То есть отношение системы к телу (игнорирование тела, влияние системы на тело или обладание телом) определяет не только наличие у физического тела конкретной способности к движению в этой системе, но и величину этой способности – энергию. Это значит, в свою очередь, что энергия тела изменяется, в зависимости от системы отсчёта, так же, как масса, импульс и скорость. Скорость движения, масса, а соответственно, импульс и энергия одного и того же тела, наблюдаемого в одно и то же время, но в разных системах отсчёта, будут различаться.

ВЕЛИЧИНА СПОСОБНОСТИ К ДВИЖЕНИЮ
У любого физического тела есть возможность двигаться в пространстве. Также и у каждой частицы, находящейся в составе физического тела или материальной среды, есть возможность двигаться в пространстве тела или среды. Эта возможность в обоих случаях – как для частицы, так и для тела – либо реальна в рассматриваемой системе, либо нет. Объективная реальность возможности физического тела двигаться – это способность тела к движению. Величиной способности, как уже сказано, является энергия.
В современной теоретической физике и других естественных науках энергия определяется невнятно, как «мера различных форм движения и взаимодействия материи», то есть налицо недопонимание термина «энергия», вследствие неопределённости термина «движение», потому что понятие «форма» применимо к пространству, но неприменимо к движению. А если под «формой» в данном случае подразумевается вид или способ движения, то мерой любых видов движения можно признать только скорость (линейную, угловую) или, в крайнем случае, частоту как меру процесса. Из-за этого недопонимания часто в естественнонаучных публикациях рассматривается «энергия движения», «энергия вещества», «гравитационная энергия», «информационная энергия» и прочая бессмыслица. В логофизике понятие энергии определяется проще, и в то же время, объёмнее, чем в современной теоретической физике.

Энергия – это мера способности материи к движению в рассматриваемой системе отсчёта координат.

То есть энергия является физической величиной, количественной характеристикой способности к движению, к действию. Способностью к движению могут обладать только материальные объекты, а значит, можно говорить о способности физического тела, частицы или конкретной (ограниченной) материальной среды. Больше ничего – ни гравитация, ни информация, ни движение – вообще ничто, кроме материи, способности к движению иметь не может. Например, если в математике мы говорим, что ветви графика параболы поднимаются или опускаются, то мы не подразумеваем, что эти объекты (графики) объективно совершают какие-то действия (поднимаются), так как они являются объектами Бытия, но не Вселенной, они нематериальны и способностью к движению не обладают.
Под движением понимается любое действие или процесс, любое изменение объективной или субъективной реальности в виде последовательных или периодичных, совместных или совокупных действий – изменение условий, изменение местоположения, изменение качества или количества и т.п. Но только движение материи есть объективная реальность. Движения любых других (нематериальных) объектов субъективны и являются только представлением (предположением, размышлением) субъекта.

В рассматриваемой системе отсчёта у физического тела способность к движению всего одна, то есть тело либо способно двигаться в данной системе, либо неспособно и находится в покое. Но физическое тело всегда, с точки зрения наблюдателя, находится не в одной системе отсчёта, а одновременно в разных – этих систем столько, сколько рассматривает наблюдатель, и в каждой системе способности к движению у тела различны. Например, можно сказать, что автомобиль движется горизонтально относительно неподвижного дерева, то есть имеет способность в инерциальной системе отсчёта, связанной с земной поверхностью. Также он движется и вертикально в подобной системе, проезжая вверх по крутому переулку, относительно определённого горизонтального уровня городских улиц. Однако он движется относительно своего места постоянной городской стоянки, то есть имеет способность в неинерциальной системе, связанной с центром (стоянкой), вокруг которого он ежедневно обращается. В то же время автомобиль вращается вокруг центра Земли, то есть имеет способность к движению во вращательной земной системе. При гололёде и резком торможении на скользкой дороге этот же автомобиль одновременно ко всем этим движениям вращается вокруг собственной оси, то есть имеет ещё одну способность, но связанную уже только с центром тяжести своего корпуса. Причём разные части автомобиля движутся по-разному (колёса, руль, корпус, водитель), то есть их способности, как суммарную способность машины, тоже одновременно можно рассматривать в системах отсчёта, связанных с корпусом машины или земной поверхностью.

Таким образом, наблюдатель в любой момент может отметить у любого физического тела несколько различных способностей к движению, в зависимости от того, сколько систем отсчёта он будет рассматривать. Но движение, как было показано в предыдущей статье, бывает лишь прямолинейным и вращательным. Принимая во внимание наличие двух видов систем отсчёта – инерциальной и вращательной, – а также двух видов скорости (линейной и угловой) и импульса (направленного и вращательного), можно сделать предположение, что способностей к движению должно быть также две – способность к перемещению и способность к вращению.
Имея в арсенале теоретической физики некоторые представления о механической энергии, включающей в себя энергию кинетическую и энергию потенциальную, знакомые всем со школьной скамьи, мы можем вполне уверенно использовать эти термины. Тогда величиной способности к перемещению необходимо «назначить» кинетическую энергию, поскольку эта величина определяется скоростью линейного перемещения физического тела в выбранной системе отсчёта. Величиной способности к вращению, в таком случае, можно считать энергию потенциальную, и тогда она характеризует способность тела к движению относительно центра системы отсчёта, в которой расположено это физическое тело.

Кинетическая энергия – мера способности физического тела к прямолинейному перемещению в инерциальной системе отсчёта координат.
Ек = М*v^2/2,
где М – масса физического тела, v – постоянная скорость прямолинейного движения тела в пространстве рассматриваемой системы отсчёта координат.
Из этого определения следует, что тело, вращающееся на одном месте вокруг собственного центра тяжести или своей оси, не имеет кинетической энергии. А физическое тело, вращающееся вокруг внешней оси или центра, обладает кинетической энергией относительно неподвижного центра системы только на прямолинейных участках между изменениями направления движения.

Таким образом, понятие кинетической энергии в логической физике намного проще, но строже, чем употребляющееся в современной теоретической физике, потому что о кинетической энергии, с позиции логофизики, можно говорить только применительно к линейному движению материи. А общим для разных взглядов на эту величину является то, что кинетическая энергия физического тела всегда равна сумме кинетических энергий всех материальных объектов, входящих в состав этого тела, относительно инерциальной системы, в которой тело движется, – это следует из прямолинейности движения.
Намного больше различий у логической физики и официальной теоретической физики в подходе к определению потенциальной энергии. Можно даже сказать, что понятие о потенциальной энергии в логофизике не соответствует понятию о ней в классической механике.

Потенциальная энергия – мера способности физического тела к изменению положения своего центра тяжести относительно неподвижного центра системы отсчёта координат.
 Еп = М*R^2*w^2/2,
где М – масса физического тела, R – расстояние от центра тяжести тела до центра системы, w – угловая скорость вращения тела вокруг оси или центра системы отсчёта координат.
Из этого определения следует, с учётом предыдущего, что
1) в инерциальной системе отсчёта о потенциальной энергии тела можно говорить относительно любой точки, выбранной началом координат, и тогда данную систему следует рассматривать как неинерциальную,
2) если тело удаляется от центра системы в одном направлении, оно не имеет потенциальной энергии в этой системе, вследствие отсутствия угловой скорости вращения, и, следовательно, такая система отсчёта является инерциальной,
3) тело, обращающееся вокруг центра системы, с которым не совпадает собственный центр тяжести тела, обладает в этой неинерциальной системе потенциальной энергией, а также обладает кинетической энергией в инерциальной системе относительно любой неподвижной точки пространства между телом и неподвижным центром данной системы,
4) тело, вращающееся вокруг своего центра тяжести или своей оси и в рассматриваемой неинерциальной системе не перемещающееся, находится в состоянии покоя, то есть не имеет в данной системе ни кинетической, ни потенциальной энергии.

Величина способности к вращению, определяемая в таком виде, характеризует лишь способность физического тела к изменению направления своего движения относительно центра системы, то есть к обращению вокруг внешней оси (центра) неинерциальной системы. А способность к движению тела, упомянутого в пункте 4, вращающегося на одном месте вокруг своей оси или своего центра тяжести, необходимо рассматривать уже в системе отсчёта, связанной с центром тяжести тела. Поэтому её можно охарактеризовать суммой потенциальных энергий всех материальных объектов, заполняющих данное тело, то есть входящих во вращательную систему.
Такую суммарную величину способностей всех объектов системы к вращению относительно центра тяжести тела можно назвать потенциальной энергией вращательной системы – это мера способности физического тела к вращению вокруг собственной оси или собственного центра тяжести. В современной физике, в термодинамике и других разделах, эта величина иногда называется внутренней энергией или, чаще, подразумевается как часть внутренней энергии.

Термины «кинетическая» и «потенциальная энергия» введены в науку ещё в середине XIX-го века. Но до сего времени их смысл определён в физике недостаточно чётко и не совсем верно, вследствие того, что энергию, как «свойство» физических тел или среды, учёные в процессе технического и научного развития связывали, в основном, лишь со способностью совершать работу, а не вообще со способностью материи к движению. Поэтому в различных разделах науки выделены различные виды энергии. В числе прочих появился термин «полная механическая энергия», имеющий смыслом сумму потенциальной и кинетической энергий, «переходящих» друг в друга.
В действительности же, рассуждая о разных видах энергии в одной системе отсчёта координат, учёные имеют в виду одну и ту же способность физического тела к движению, рассматриваемую в разных системах отсчёта, инерциальной и неинерциальной, то есть с разных точек зрения, – как способность к перемещению или как способность к вращению. Любое перемещающееся в рассматриваемой системе отсчёта физическое тело обладает кинетической энергией как величиной способности к движению относительно начала координат или любой неподвижной точки пространства этой системы, принимаемой за инерциальную. Величина эта зависит от скорости перемещения тела в системе. Если же физическое тело движется по кривой относительно начала координат или какой-то другой неподвижной точки, как центра неинерциальной системы, то оно имеет уже потенциальную энергию, как величину способности к движению относительно центра системы. Величина эта в каждой точке обращения тела вокруг центра зависит от расстояния до центра системы и угловой скорости обращения тела.
Обе способности тела – к перемещению и к вращению – в рассматриваемой системе имеют одну и ту же величину, так как являются одной и той же способностью тела к движению. На каждом прямом участке физическое тело способно перемещаться, а в каждой точке поворота тело способно изменять направление движения. Правильнее сказать, что тело просто способно двигаться, оно имеет способность к движению. А наблюдатель выделяет в этом движении прямолинейные участки перемещения или моменты вращения и точки поворота. Таким образом, – это важно – любую систему отсчёта, в которой движется тело, мы можем представить, в зависимости от точки зрения, и как инерциальную, и как неинерциальную!

ПЕРЕДАЧА И ПОЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ
Наблюдая за тем, как, по словам философов, в мире «всё течёт, всё меняется», мы также видим, что, по словам тех же древних мудрецов, «вселенная не кончается» – планеты постоянно кружатся вокруг Солнца, Луна вокруг Земли, а вода совершает постоянный круговорот в природе. Следовательно, мы должны предположить, что, постоянно используя и растрачивая свои способности для своего же перемещения или вращения, физические тела должны каким-то образом эти свои способности восполнять, то есть величина способности тела к движению – его кинетическая и потенциальная энергия – не может быть постоянно однозначной и должна каким-то образом изменяться.
Так и есть. При воздействии физических тел друг на друга или при воздействии центра системы на вращающееся в ней физическое тело изменяются линейные или угловые скорости движения тел или же расстояния между центром системы и центром тяжести тела. В любом из этих случаев воздействующее тело или центр системы передаёт часть своей способности другому телу, а последнее эту способность получает.

В классической механике часть энергии физической системы или физического тела, переходящая в кинетическую энергию другого физического тела в данной системе отсчёта, и, таким образом, изменяющая величину способности тела к перемещению, называется работой равнодействующей силы, приложенной к телу. В логической физике способность к движению, переданная одним физическим телом (системой) и воспринятая другим физическим телом (системой), характеризуется величинами, которые именуются «инерционной» и «информативной» энергией. Из названий уже понятно, что инерционная энергия – это величина передаваемой или получаемой телом способности к движению в инерциальных системах, то есть величина изменения кинетической энергии тел, а информативная энергия рассматривается, соответственно, лишь в системах вращательных, как величина изменения потенциальной энергии тела или системы.

Например, если физическое тело в результате воздействия на него другого тела увеличило свою скорость движения и кинетическую энергию, то оно получило в этой системе «прибавку» к своей способности в виде инерционной (Еин) энергии
Еин = m*(v1^2-v0^2)/2,
где v0 и v1 – начальная и конечная скорости движения тела, m – его масса. Причём, зная расстояние «s», на котором произошла эта передача способности, можно узнать величину воздействия на тело – силу (F), равную отношению полученной энергии к расстоянию
F= Еин /s.
Для простоты будем предполагать ситуацию, когда движение тел происходит на прямой. Тогда, в свою очередь, воздействовавшее тело, отдавая часть своей способности к движению, уменьшило скорость своего движения и, соответственно, убавило свою кинетическую энергию, а «убыль» в виде этой же инерционной энергии составила
Еин = m*(v1^2-v0^2)/2 = M*(V0^2-V1^2)/2,
где V0 и V1 – начальная и конечная скорости, M – масса воздействовавшего тела. В данном примере не учитываются тепловые потери при столкновении.

Другой пример. В теоретической механике потенциальной энергией физического тела в поле тяготения Земли считается некий «запас энергии» этого тела, который идет на приобретение или изменение кинетической энергии тела за счет работы сил поля, которую тратит планета на притяжение этого тела. Если выразиться проще, то эта энергия – величина способности к движению, которую тело массой «М» получит при свободном падении с ускорением «g» с определённой высоты «h» на поверхность
Е = Mgh.
В инерциальной системе отсчёта, связанной с неподвижной земной или другой горизонтальной поверхностью, тело под действием своего веса падает вертикально. Поэтому при падении это тело, согласно выше данному определению в логофизике, не имеет потенциальной энергии, ведь, согласно определению, «если тело перемещается относительно центра системы в одном направлении, оно не имеет потенциальной энергии в этой системе». Значит, эта величина, в действительности, является кинетической энергией, которую приобретает тело при падении и столкновении с поверхностью. То есть рассматривается, с точки зрения логофизики, инерционная энергия как величина способности, передаваемой телу Землёй и получаемой телом от Земли:
Еин =Mgh =Ек = Мv^2/2,
где v – скорость перемещения тела относительно неподвижной поверхности в точке столкновения с поверхностью.

А настоящую потенциальную энергию тела, ещё не упавшего и находящегося над земной поверхностью, можно найти лишь относительно центра Земли, то есть уже в другой системе отсчёта:
Еп = М*(R+h)^2*w^2/2,
где М – масса физического тела, w – угловая скорость вращения Земли, R – расстояние от поверхности до центра Земли, h – высота расположения тела над поверхностью.
При этом, с позиции логической физики, инерционная энергия, передаваемая Землёй телу при его падении в инерциальной системе отсчёта, связанной с неподвижной земной поверхностью и неподвижным центром Земли, – это уже не приобретаемая телом кинетическая энергия, а величина изменения кинетической энергии тела. И она будет равна энергии, получаемой телом в неинерциальной системе отсчёта, связанной с центром Земли как центром вращательной системы, то есть величине изменения потенциальной энергии тела, которая в логофизике, как выше сказано, называется информативной (Еинф) энергией
Еинф =Еин = М*(v1^2-v0^2)/2 = М*(R+h)^2*w^2/2 – МR^2w^2/2= М*w^2*(2R+h)*h/2,
где v0 и v1 – начальная и конечная скорости движения тела в инерциальной системе отсчёта, связанной с центром Земли, то есть начальная скорость не равна нулю, как в рассматривавшейся ранее системе отсчёта, связанной с земной поверхностью. Причём, зная площадь «S» сечения тела, которое является площадью распределения в теле полученной от Земли способности к движению, можно узнать величину восприятия тела – информацию (I), равную отношению полученной энергии к площади сечения тела
I= Еинф /S.

Необходимо ещё пояснить следующее – почему с использованием терминов «инерционная» и «информативная энергия» отпадает необходимость использовать множество различных терминов, используемых в современной науке, типа «энергия связи», «ядерная энергия», «механическая энергия», «внутренняя энергия», «энергия взрыва» и т.п. Потому что все понятия, используемые в науке применительно к энергии, сводятся лишь к передаче и получению физическими телами (частицами) способности к движению. То есть для определения этих понятий достаточно двух терминов. Ведь и кинетическая энергия любого движущегося в рассматриваемой системе тела – эта суммарная инерционная энергия, полученная и растраченная телом с момента начала его движения в рассматриваемой инерциальной системе отсчёта. А потенциальная энергия любого вращающегося тела, соответственно, является суммой всех информативных энергий, полученных и отданных телом с момента начала вращения в данной неинерциальной системе.
2019/05/20