В реальном мире Материя воздействует прямолинейно и перемещается невозвратно. В объективной реальности ни один материальный объект не может вернуться в пройденную точку Пространства. Планеты вращаются вокруг Солнца, а Солнечная система вращается вокруг центра Галактики, которая вращается вокруг центра Метагалактики и т.д. При нашем уровне развития нам не дано знать, есть ли «конечный» центр, вокруг которого вращается «всё», или это «всё» куда-то движется прямолинейно, поэтому в нашей объективной реальности ни одна точка Пространства в движении не повторяется.
А в нашей субъективной реальности не только предметы вращающихся устройств, но и мы сами постоянно возвращаемся в одно и то же пространство – в точку на поверхности Земли, в точку на орбите Земли и т.д., в зависимости от выбора системы, в которой находимся. И это лишь потому, что мы любую последовательность коротких прямолинейных движений воспринимаем как протяжённое криволинейное движение – перемещение по дуге или окружности.
Вращательное движение, как один из процессов идеального мира, является движением возвратным, возвращающим объект в пройденную точку его пространства. Таким образом, вращательное движение, кроме того, что оно свидетельствует о движении тел в неинерциальной системе («Логофизика. Неинерциальные системы» http://www.proza.ru/2018/05/17/1752), всегда подразумевает наличие в Пространстве материальной системы – определённой системы материальных объектов с «собственным» внутренним пространством. И в зависимости от точки зрения, такую систему можно считать: а) находящейся в Покое, если относительно других систем она движется вместе с ними в Пространстве прямолинейно и равномерно с одной скоростью в одном направлении, или б) находящейся в движении, если рассматривать объекты системы как движущиеся по криволинейным траекториям.
Материальной системой является система материальных объектов, имеющая центральный материальный объект, вокруг которого вращаются или могут вращаться все материальные объекты этой системы. Если центральный материальный объект имеет протяжённость в одном направлении, он называется осью. К примеру, для системы «Солнце и планеты» центральным объектом является Солнце, для системы «Земля и деревья» центральным объектом является ось вращения Земли, для системы «Земля и Луна» центральным объектом является Земля, для системы «Луна и лунные кратеры» центральным объектом является ось вращения Луны, для системы «карусель и лошадки» центральным объектом будет ось вращения карусели, для системы «рука и праща» центральным объектом будет удерживающая пращу кисть руки и т.д.
Есть предположение, что самостоятельное вращение физического тела вокруг пустоты, то есть в отсутствие материального объекта в центре, создаёт такой материальный объект, то есть вращением создаётся система. Повторение движений при вращении в материальной системе вызывает у физического тела «привычку», устойчивый рефлекс, стабильную реакцию на определённое расположение в материальной системе. Повтор движения в материальной системе относительно начала координат формирует память, или это, возможно, и есть память. Но это тема будущих статей о процессах, приведших к возникновению так называемой «живой» материи.
Физическое тело само на «себя целиком» не воздействует, на него воздействуют другие тела, а значит, физическое тело не может начать вращать себя целиком – его вращают воздействующие на него тела. Подтверждение этого факта видно на каждом шагу – вал вращает колесо автомобиля, сам вал вращается от мотора через цепную передачу. Колесо телеги вращают земля и лошадь, которые толкают колесо в разные стороны. И так же вращают падающий с горы валун крутая поверхность горы и сила тяжести. Фигурист, чтобы раскрутиться, сначала отталкивается ногой ото льда, то есть его нога раскручивает его же остальные части тела. Очевидно, что и планеты не сами начали сразу вращаться вокруг Солнца.
Чтобы тело начало вращаться вокруг какого-либо центра или оси, на него необходимо воздействовать в присутствии поперечного, перпендикулярно направленного воздействия, то есть приложить тангенциальную силу одновременно с силой центростремительной. К примеру, можно раскрутить карусель, прикладывая тангенциальную силу, то есть, толкая любую карусельную лошадку. Так как все лошадки карусели связаны жёстко с центром и диском карусели, то силы, направленные к оси карусели при движении не дают лошадкам двигаться по-другому и смещаться в стороны, и лошадки вращаются вокруг центра. В этом случае обе силы приложены в плоскости диска карусели. Точно так же в одной плоскости будут приложены обе силы, если мальчик будет возить свою игрушечную машину по кругу – он сам прикладывает к машинке и тангенциальную, и центростремительную силу, поворачивая машину. В этих случаях для лошадок и машинок вращение является принудительным, а для человека – самостоятельным. То есть при принудительном вращении тела воздействие на него оказывается другим телом, а при самостоятельном вращении воздействие оказывается на себя своими же частями тела.
А можно раскрутить предмет на прочной нити. Это можно сделать двумя способами. В одном случае надо вращаться самому в одной точке, раскручивая предмет на нити, то есть служить осью вращения. Тогда предмет вращается по круговой орбите, тангенциальные и центростремительные силы к предмету человек прикладывает посредством нити, перемещая свой конец нити по кругу. В другом случае надо над головой раскручивать предмет на нити рукой. Тогда положение руки, удерживающей нить в одной плоскости, постоянно будет меняться, то есть будет сдвигаться расположение центра вращения, и предмет будет двигаться по эллиптической, а не круговой траектории. Изменение положения центра вращения создаёт дополнительные тангенциальные силы и периодические ускорения предмета.
В любом случае, чтобы раскрутить тело в плоскости, прикладывается сила либо непосредственно к телу в этой плоскости, либо в параллельной плоскости к «вороту» определённого диаметра, жестко связанному с осью вращения, перпендикулярной этим плоскостям, и которая определённым образом (жестко или упруго) связана с физическим телом и вращает его в созданной таким образом материальной системе. Ось должна быть устойчива, например, как в условиях гравитации на земной поверхности, поскольку в условиях невесомости приложение силы к «вороту» вызовет противодействующую силу от «ворота».
Линейная скорость физического тела при движении по окружности не может быть выше предельной, и, значит, минимальное время одного оборота любой материальной системы уже ограничивается радиусом вращения (период Т=2пR/с, где с – предельная скорость, или скорость света, R – радиус вращения, п – число «пи»). Кроме того, предельная скорость свойственна лишь прямолинейному движению, следовательно при движении по окружности можно говорить только о скорости передачи энергии от частицы рядом расположенной частице, а значит, время одного оборота объекта в материальной системе ограничено ещё и условиями передачи энергии (минимальный период Т(min)=4пR/с, так как скорость непрямолинейной передачи энергии ограничена величиной v=c/2). В таком случае предельная для системы радиуса R угловая скорость вращения физического тела (w(max)=2п/Т=с/2R, где w(max) – предельная угловая скорость вращения) будет максимальной и для оси вращения материальной системы.
Один и тот же предел угловой скорости для системы и её центра означает, что материальная система всегда ограничена в размерах радиусом, по окружности которого хоть одно тело этой системы может перемещаться с предельной линейной скоростью. Для Солнечной системы, например, учитывая, что Солнце делает оборот вокруг своей оси за 27 дней (w=1/2332800 сек), и принимая эту угловую скорость за предельную в Солнечной системе, максимальным радиусом является расстояние в 350 миллиардов километров (R=с/2w(max)=(300 000 км/сек)*(2332800 сек)/2=349 920 000 000 км), поскольку при такой угловой скорости на этом расстоянии от Солнца материальный объект теоретически уже может вращаться вокруг нашего светила с линейной скоростью света, если считать, что он притягивается Солнцем. Ограничение системы в размерах означает и ограниченность влияния центра, то есть гравитация Солнца имеет радиус конкретной длины. А сила притяжения Земли, с этой точки зрения, должна распространяться почти на 13 миллиардов км (R=с/2w(max)=(300 000 км/сек)*(86400 сек)/2=12 960 000 000 км, если принять угловую скорость вращения Земли в один оборот в сутки за предельную в системе Земли.
Когда дети на санках спускаются по ледяной горке, их тащит вниз равнодействующая двух сил – постоянной земной силы притяжения и силы опоры поверхности, поэтому, чем круче горка, тем больше величина равнодействующей силы, и тем больше скорость санок. Так как ускорение свободного падения независимо от массы, то масса не влияет на скорость санок, точнее – скорость санок от их массы будет зависеть лишь в том смысле, что сила трения о поверхность больше при движении более тяжёлых санок, поэтому лёгкие санки будут скользить чуть быстрей. И потому же более лёгкие санки чуть дальше уедут внизу по горизонтали – из-за меньшей силы трения, а не из-за своей массы.
Таким образом, если в ясную безветренную погоду приобрести скорость на спуске под действием силы тяжести, а затем двигаться по инерции по горизонтальной поверхности при перпендикулярно направленной к этой поверхности силе тяжести, приобретённая скорость будет теряться лишь за счёт противодействующей силы трения. Если представить, что сила трения отсутствует, можно предположить, что тело, движущееся по инерции при перпендикулярно приложенной к траектории его движения силе притяжения, будет двигаться с приобретённой скоростью бесконечно. Именно такую ошибку совершают некоторые учёные и исследователи, когда предполагают подобное, забывая, что вывод они делают из ситуации, когда тело движется прямолинейно. Делая акцент только на перпендикулярность силы притяжения, следующий вывод они делают такой, что тело движется по окружности с постоянной приобретённой скоростью также вечно по инерции, потому что центростремительная притягивающая сила всегда направлена перпендикулярно касательной, вдоль которой движется тело.
Ньютон, хотя и верил в несуществующую силу инерции («Под врождённою силою я разумею единственно только силу инерции. Она неизменна». И.Ньютон, «Математические начала…»), о которой написано в начале предыдущей статьи («Логофизика. Заряд неинерциальной системы» http://www.proza.ru/2018/05/26/811), такой вывод делать не стал, и, как настоящий учёный, предположил вечное движение по инерции в отсутствие внешних сил только в прямолинейном движении. Вечное, с точки зрения учёных того времени, движение планет вокруг Солнца он объяснил божественным вмешательством, потому что понимал, в отличие от многих даже современных учёных, что вращение тел само по себе вечным быть не может, то есть без сил, поддерживающих вращение, никакой «закон сохранения момента импульса» действовать в реальном мире не будет, поскольку для постоянной смены направления необходима дополнительная энергия, и без неё в процессе вращения скорость тела падает.
Говорить о моменте импульса можно лишь относительно вращения физического тела или системы тел. А относительно кванта материи, инерционной частицы, можно только представить постоянную передачу энергии частицами друг другу по окружности под действием силы, приложенной из центра, поскольку представлять кружащуюся самостоятельно или принудительно вокруг центра одну и ту же частицу нельзя, так как она может перемещаться лишь прямолинейно. Мы знаем, что из центра на плоскости в различных направлениях может воздействовать заряженная частица, это было показано в конце предыдущей статьи. Исходя из этого, уже можно однозначно утверждать, что гравитационное движение планет в Солнечной системе обусловлено инерционными зарядами, которыми обладают планеты, их спутники и Солнце, и которые служат причиной возникновения центростремительных сил притяжения и тангенциальных сил движения по орбитам, а массы Солнца и планет определяют скорости движения и ускорения на определённых участках орбит.
Но инерционные заряды планетам и другим физическим телам кто-то должен сообщать! Этот «кто-то» есть центральный материальный объект, вокруг которого вращаются все физические тела материальной системы. То есть планета за счёт своего вращения обеспечивает инерционными зарядами все свои спутники и материальные объекты, из которых она состоит, а солнце обеспечивает инерционными зарядами все планеты системы, а центр Галактики (физическое тело) обеспечивает инерционными зарядами все входящие в Галактику звёздные системы и т.д.
Момент импульса вычисляется произведением радиус-вектора вращающегося тела и его импульса, то есть в нём уже заложена постоянная Планка (произведение минимальной длины, минимальной массы и предельной скорости, подробнее в статье «Физический смысл постоянной Планка» http://www.proza.ru/2018/01/19/1663). Масса физического тела, движущегося в системе и не воздействующего в непосредственном контакте на другие тела, не изменяется, поэтому сохранение во времени величины его углового момента определяется лишь изменяемыми коэффициентами при минимальной длине и предельной скорости (L=М*v*R=(zm)*(хс)*(уd)=zh*ху=h*z*q^(1/2)/ф, где h=mcd –постоянная Планка, х=v/с=q^(1/2) – коэффициент отношения линейной скорости тела к предельной скорости «с», равный корню квадратному из величины инерционного заряда тела, у=R/d=1/ф – коэффициент отношения радиуса системы к минимальной длине «d», равный отношению к углу «ф» (греческая «фи») изменения направления движения на минимальном отрезке, z – количество минимальных масс в массе тела М). От массы движущегося по орбите тела зависит лишь величина силы, приложенной к этому телу, и чем меньше его масса, тем меньшую силу надо прикладывать к телу в каждой точке его траектории движения для поддержания угловой скорости его вращения. Получается, что закон сохранения момента импульса соблюдается только в условиях постоянного воздействия (постоянно приложенной силы). А при полном отсутствии внешнего воздействия на систему, как заявлено в законе, он, наоборот, соблюдаться не сможет.
Неизменность или изменяемость угловой скорости физического тела обеспечивается воздействием из центра системы или из точки опоры оси вращения системы. Вспомним сказанное выше: «чтобы раскрутить тело в плоскости, прикладывается сила либо непосредственно к телу в этой плоскости, либо в параллельной плоскости к «вороту» определённого диаметра, связанному с перпендикулярной к плоскости осью вращения, которая жестко или упруго связана с физическим телом и вращает его в созданной таким образом материальной системе. Ось должна быть устойчива, то есть иметь точку опоры». Опять же вспомним, что, когда мы раскручиваем предмет на нити вокруг себя и служим осью вращения, или когда раскручиваем предмет на нити рукой над головой, и рука служит центром вращения, на предмет действует постоянная земная сила тяжести, которую предмет с нашей помощью преодолевает при увеличении угловой скорости. Эта сила тяжести и есть «постоянно приложенная сила» как «условия постоянного воздействия», в которых соблюдается закон сохранения углового момента.
Предположим, мы раскрутили вокруг себя предмет на нити, и, преодолевая силу тяжести, он по спирали перемещается из плоскости земной поверхности в плоскость вращения, параллельную земной поверхности, над нашей головой. При этом движение нити происходит по поверхности конуса, постепенно расширяющегося и в то же время уменьшающегося в объёме до плоского круга, с вершиной в кисти руки, то есть по спирали. Вертикальное, снизу вверх, перемещение плоскости вращения предмета (основание конуса) обусловлено постоянно возрастающей угловой скоростью, влекущей пропорциональное увеличение линейной скорости предмета и радиуса его вращения (w=v/R). При этом радиус увеличивается, потому что связан лишь с центром вращения на оси, не будучи связан непосредственно с воображаемой осью конуса в плоскости своего вращения, и лишь при постоянном увеличении приложенных к вращению сил, зависящих от массы предмета (очень тяжелый относительно себя предмет человек не сможет раскрутить так, чтобы он вращался вокруг головы). Максимальный радиус при этом ограничен длиной нити.
Если мы и далее продолжим прикладывать силы и увеличивать угловую скорость вращения предмета, то нить может порваться, когда приложенные силы превысят силу прочности нити. Или же, при неограниченной прочности нити относительно нами прилагаемых сил, предмет станет подниматься выше устойчивой плоскости вращения над нашей головой, уменьшая радиус вращения. В этом случае движение нити снова будет происходить по поверхности конуса с вершиной в кисти руки, как центре вращения, а предмет будет вращаться вокруг оси, являющейся осью конуса. Это будет похоже на то, что предмет, преодолев силу притяжения, «тянет» за собой источник сил, вращающих его.
Внимательный читатель сразу прервёт это рассуждение замечанием, что предмет станет подниматься выше устойчивой плоскости вращения лишь за счёт сопротивления воздуха – так лопасти вертолёта, вращаясь, поднимают за собой весь вертолёт. Это верно. Но в любом, в том числе безвоздушном космическом пространстве, как было выше показано, при достижении предельной для системы радиуса R угловой скорости вращения физического тела (w(max)=с/2R) эта угловая скорость будет максимальной также и для оси вращения материальной системы, причём эта ось всегда имеет точку опоры. И логика подсказывает, что приложение силы к любому телу системы, вращающейся с предельной угловой скоростью, или к её оси в точке опоры, с целью увеличения угловой скорости обязано повлечь движение всей системы вместе с осью.
Воздействие на физическое тело (приложение сил) с целью устойчивого вращения тела в плоскости системы имеет предел для этой системы, выше которого воздействие начинает осуществляться в том числе на центр системы перпендикулярно плоскости вращения. То есть при превышении предела величины приложенных сил система вместе с центром (осью) начинает перемещаться в пространстве перпендикулярно плоскости вращения в сторону приложения силы от точки опоры оси. С позиции передачи энергии это объясняется тем, что физическое тело при приложении к нему сил с целью вращения приобретает кинетическую энергию, которая относительно материальной системы является внутренней энергией системы. Если величина приложенных сил начинает превышать предел для этой системы, это означает, что величина внутренней энергии материальной системы достигла предела, при превышении которого система приобретает собственную способность к движению – кинетическую энергию системы, и, соответственно, инерционный заряд, и начинает своё движение в Пространстве.
При этом, вероятно, не имеет значения, в какую сторону производится вращение. Если наша Солнечная система по ходу движения вращается по часовой стрелке, то это лишь означает, что по часовой она была закручена изначально в силу каких-то местных причин, и во Вселенной должно быть множество объектов с вращением против часовой по ходу своего движения.
Мера воздействия в инерциальной системе отсчёта – это сила, приложенная к физическому телу. Эта величина показывает скорость изменения импульса тела, причём изменение импульса – это процесс, он происходит в течение определённого времени на определённом расстоянии (не короче минимальной длины s(min)=d) как изменение направления движения и изменение линейной скорости:
F=(р(1)-р(0))/t=m(v(1)-v(0))/t=mа=m(v(1)^2-v(0)^2)/2s,
где р – начальный (0) и конечный (1) импульс тела, m – масса тела, s – расстояние, на которое распространяется действие силы, v – начальная (0) и конечная (1) скорости тела, t – время действия силы.
Мера воздействия в неинерциальной системе отсчёта, или мера принудительного вращения (раскручивания) – это энергия, затраченная силами внешней системы, приложенными к физическому телу в единичном угловом секторе его системы. Эта величина способности к движению по окружности (вращению), сообщаемая телу, показывает скорость изменения углового момента тела относительно центра (оси) системы. Строго говоря – это затраченная на вращение тел работа сил внешней системы, поэтому обозначать её можно, как работу, а не энергию.
Изменение величины углового момента является следствием изменения угловой скорости вращения тела вокруг центра. В таком случае, скорость изменения углового момента
а) при постоянной длине радиуса системы R:
где А – затраченная на вращение работа, L – угловой момент начальный (0) и конечный (1), t=ф/w(ср) – время изменения угловой скорости, ф=d/R – угол поворота («фи»), d – минимальная длина, w(ср)=(w(1)+w(0))/2 – средняя угловая скорость за время изменения, w(0)=v(0)/R – начальная угловая скорость, w(1)=v(1)/R – конечная угловая скорость, е=(w(1)-w(0))/t – угловое ускорение («ипсилон»).
Или, через линейные скорости,
=mR(v(1)-v(0))*(v(1)/R+v(0)/R)/2ф=m(v(1)^2-v(0)^2)/2ф,
где р – начальный (0) и конечный (1) импульс тела.
А также:
что можно интерпретировать, как мера воздействия на тело на протяжении минимальной длины посредством связи протяжённостью радиуса системы.
Предельная угловая скорость (w=c/2R) определяет минимальную величину работы, затраченной на вращение, на участке окружности с минимальной длиной (А=mс^2/8ф=ЕR/4d, где Е=mс^2/2 – квант способности к действию, минимальная энергия, а R не может быть меньше 4d, поскольку в противном случае работа будет меньше минимальной энергии, и вращения не начнётся).
б) при изменении длины радиуса системы (но не ниже R=4d):
2ф.
Как уже сказано выше, в реальном мире Материя перемещается в Пространстве и воздействует прямолинейно и невозвратно. В объективной реальности ни один материальный объект не может вернуться в пройденную точку Пространства. Это значит, что энергия, как величина способности к действию, постоянно передаётся от одних материальных объектов в Пространстве другим поступательно без возможности сохранения её в пройденных пространственных интервалах. То есть объективно никакого фундаментального закона сохранения энергии не может быть в принципе, потому что во Вселенной в принципе не существует замкнутых материальных систем – каждая система создаётся «питающей её» системой и контактирует с окружающими системами. Зато субъективно такой закон, конечно, есть, и не один, а в сочетании с законами сохранения импульса и сохранения углового момента. Это именно субъективные законы природы, справедливые для материальных систем человека относительно его человеческого времени и выведенные человечеством из существующего состояния своей системы, поскольку человек принимает Движение своей материальной системы в Пространстве как должное, как проявление действия некой божественной силы, исходящей из центра Галактики, или берущей начало от мифического Большого взрыва или Большого потопа или чего-то ещё. Объективно эти законы основаны на том, что какие бы процессы не происходили на Земле или вокруг неё, опорными процессами для них будут служить вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. Какие бы процессы ни происходили в Солнечной системе, опорными для них, исходными процессами будут служить вращение нашего светила вокруг своей оси и вокруг центра Галактики. То же можно сказать и про галактические процессы и т.д.