Предисловие.
Мы знаем, что при расчёте ускорения тела все действующие на него силы надо заменить одной силой, называемой равнодействующей, – это геометрическая сумма всех сил, действующих на тело. Но, вопреки этому правилу, вместо расчёта ускорения тела в направлении его движения по окружности, нас учат рассчитывать центростремительное ускорение тела, направленное к центру вращательной системы. Нас учили, что гравитация и магнетизм – это какое-то всемирное тяготение или неясное магнитное притяжение. Но, докапываясь до причин, выясняем, что притяжение и тяготение – это уже следствие гравитации и магнетизма. Мы думали, что пространство и время – равноценные континуумы, но, оказывается, ни того, ни другого просто не существует – это всего лишь наше представление об условиях нашего же существования. Мы пока ещё уверены, что атом имеет «планетарную структуру», и электроны кружатся вокруг ядра, но…
Глава 1. Возможность соответствия взглядов Аристотеля механике Ньютона.
Воздействие, как явление, выступает нарушением покоя либо нарушением равномерности движения физического тела в инерциальной системе отсчёта. Равномерное движение физического тела свидетельствует о сохранении его импульса. Импульс, как количество движения, показывает скорость перемещения в пространстве такого количества материи, которое соответствует массе физического тела.
Представления Аристотеля (IV в. до н.э.) о силе как о Воздействии, причине движения, поддерживались в течение почти двух тысячелетий. Некоторые несоответствия причин движения в природе с взглядами Аристотеля попытался устранить в XVII веке Исаак Ньютон, используя для описания силы математические методы, но не смог устранить окончательно, не сумев выяснить природу времени и гравитации. Механика Ньютона оставалась общепринятой на протяжении трехсот лет, но с начала XX века, вследствие внедрения теорий относительности Альберта Эйнштейна, излишнего использования математики и недостаточного использования логики, была незаслуженно отвергнута при изучении множества явлений, что заставило теоретическую физику осваивать ряд тупиковых направлений.
Не определив чётко двусмысленное понятие «инерция», Ньютон предположил, что каждый массивный объект имеет определенный запас инерции, и, как следствие этого предположения, считал движение «естественным состоянием» объекта. Эта идея, по мнению многих учёных, отрицает взгляд Аристотеля, который рассматривал покой «естественным состоянием» объекта. Тем более что первый закон Ньютона противоречит Аристотелевой физике, одним из положений которой является утверждение о том, что тело может двигаться с постоянной скоростью лишь под действием силы.
К настоящему времени с позиций развивающейся логической физики выяснилось, что естественными состояниями для физического тела являются как движение, так и покой – состояние тела зависит только от выбора системы отсчёта. И не надо забывать, что три закона Ньютона справедливы лишь для инерциальных систем, то есть для неинерциальных систем вполне могут быть справедливы взгляды Аристотеля. А с учётом того, что любая неинерциальная система может быть представлена совокупностью инерциальных систем, возникает необходимость рассматривать движение в любой системе, учитывая взгляды обоих учёных.
Криволинейное равномерное движение физического тела – движение по окружности или по спирали, – если его представлять как движение в постоянно сменяющих друг друга инерциальных системах, свидетельствует о том, что воздействие на тело возобновляется с постоянной частотой. Это позволяет сохранить импульс тела при переходах из одной инерциальной системы в другую. И это соответствует представлениям Аристотеля, считавшего, что равномерное движение без приложения силы невозможно.
Прямолинейное равномерное движение тела также можно рассматривать с этой точки зрения (так, например, перемещается шагами человек) – тогда оно свидетельствует о том, что воздействие на тело постоянно возобновляется в одном направлении, что позволяет сохранить импульс тела (и соответствует представлениям Аристотеля). Но мы уже привыкли относиться к прямолинейному движению с постоянной скоростью с точки зрения Ньютона – что такое движение возможно, когда все воздействия на тело взаимно уравновешены (на этом, кстати, основано измерение величины воздействия, то есть когда сила компенсируется силой, величина которой известна), и импульс тела не изменяется.
Исходя из таких взглядов на равномерное движение, силу, или произведение ускорения и массы тела, необходимо считать величиной (мерой) воздействия, которая выражает
а) скорость изменения импульса тела при прямолинейном движении, при этом ускорение «a» выступает как частота изменения скорости движения тела на постоянную величину при постоянном направлении, или
2) все воздействия на тело взаимно уравновешены (на этом, кстати, основано измерение величины воздействия, то есть когда сила компенсируется силой, величина которой известна), что способствует сохранению импульса тела. Это соответствует представлениям Ньютона.
Сила, или произведение ускорения и массы – это величина (мера) воздействия, отражающая
а) скорость изменения импульса тела при прямолинейном движении, где ускорение «a» выступает как частота изменения скорости движения тела на постоянную величину при постоянном направлении, или
б) скорость перенаправления импульса (или иначе – частоту сохранения (восстановления) импульса) тела при равномерном криволинейном движении, где ускорение «b» выступает как частота изменения направления движения тела на постоянный угол при постоянной скорости.
С появлением такого определения силы – его нет в учебниках и Википедии – сразу проявляются некоторые ошибки, возникшие в физике в результате недобросовестного использования математики и пренебрежения логикой.
Мы знаем, что при расчёте ускорения тела все действующие на него силы заменяют одной силой, называемой равнодействующей. Это геометрическая сумма всех сил, действующих на тело. Но, вопреки этому правилу, кто-то придумал рассчитывать центростремительное ускорение тела, вместо расчёта ускорения тела в направлении его движения по окружности. Мало того, это ускорение ещё и рассчитывается приблизительно, то есть «на глазок», хотя для точного расчёта ускорения тела по окружности нет никаких препон.
Нас пытаются убедить в учебниках физики, что равномерное движение тела по окружности является движением с ускорением. Но можно ли двигаться равномерно, ускоряясь? Да, но только если это ускорение проявляется периодически в направлении движения для выравнивания периодически падающей скорости, и тогда постоянная средняя скорость движения «v» позволит считать движение равномерным. Но такого объяснения в учебнике нет.
Вместо этого утверждается, что ускорение направлено по радиусу к центру окружности, из-за чего его и называют нормальным или центростремительным. А модуль этого ускорения якобы связан с линейной скоростью соотношением «а=v^2/R».
Для доказательства этого выражения рассматривается (рисунок) изменение вектора скорости «дельта v = v(В)-v(А)» за малый промежуток времени «t», и используется определение ускорения «а = дельта v / t». Но помилуйте, модули скоростей «v(В)» и «v(А)» одинаковы, то есть «дельта v = 0», а значит и ускорение «а=0»! Конечно, у вектора, кроме модуля, ещё есть направление, и оно изменяется за малый промежуток времени «t». Но тогда в числителе выражения для определения ускорения должно стоять не изменение скорости «дельта v», а «изменение направления», обозначенное другой буквой. И тогда мы станем определять не ускорение «а» в привычном для нас смысле как частоту изменения скорости, а ускорение как частоту «b» изменения направления. И это было бы правильно.
Но нас пытаются убедить, что изменение направления идентично изменению скорости, что 0 – это не отсутствие величины изменения скорости, а «отсутствующая» величина такого изменения. И если с «нулевой» величиной изменения скорости ещё как-то можно попытаться примириться, то с тем, что сторона АВ треугольника ОАВ приблизительно равна дуге (АВ), и из этой «приблизительности» при помощи пропорций ОА/АВ=ВС/СD, следующих из подобия треугольников ОАВ и ВСD, выводится «а=v^2/R», примириться нельзя. И это называется «точная наука математика»!
Вышеприведённое доказательство в корне ошибочно, величина центростремительного ускорения ничтожно мала, не равна заявленной, и не должна нами рассматриваться, потому что должно рассматриваться ускорение тела при приложенной к нему равнодействующей силе. И эта сила направлена по ходу движения тела, то есть по окружности – это равнодействующая тангенциальной и центростремительной сил.
На самом деле расстояние «s» (сторона АВ треугольника ОАВ) всегда меньше длины дуги L (АВ), и отношение «L/s=п/Кsin п/К» (где К=2пR/L – количество участков периодических воздействий и ускорений тела на окружности, R – радиус окружности, п - число «пи») позволяет вычислить точное значение частоты сохранения (восстановления) импульса тела при равномерном криволинейном движении, где ускорение «b» (чтобы не путать с привычным ускорением «а») выступает как частота изменения направления движения тела с постоянной скоростью «b = (v^2/R)*(s/L) = (v^2/R)*(sin п/К)*К/п».
Что значит, что величина центростремительного ускорения ничтожно мала? А то, что не сила притяжения к центру является главенствующей в движении тела по окружности, а сила тангенциальная, приложенная к телу по касательной к окружности. Центростремительная сила в любой неинерциальной системе, в том числе и в Солнечной системе, лишь «корректирует» направление тангенциальной силы, способствуя возникновению силы равнодействующей, которую мы и обязаны определять, вместо силы центростремительной и мифической силы «всемирного тяготения».
Читаем в Википедии: «Второй закон Ньютона позволяет измерять величину силы. Например, знание массы планеты и её центростремительного ускорения при движении по орбите позволяет вычислить величину силы гравитационного притяжения, действующую на эту планету со стороны Солнца». На самом деле вычисляется не сила гравитационного притяжения, а действующая на планету «солнечная» сила, толкающая эту планету перемещаться по своей орбите, и позволяет вычислить эту величину не центростремительное ускорение «а», а частота изменения направления движения планеты «b» – при большом значении К коэффициент «(sin п/К)*К/п» близок к 1, поэтому значение «b» практически равно «v^2/R».
Снова читаем Википедию: «Третий закон Ньютона утверждает, что для любых двух тел (назовем их тела 1 и 2) сила действия тела 1 на тело 2 сопровождается появлением равной по модулю, но противоположной по направлению силы, действующей на тело 1 со стороны тела 2… Этот закон означает, что силы всегда возникают парами «действие-противодействие». Если тело 1 и тело 2 находятся в одной системе, то суммарная сила в системе, обусловленная взаимодействием этих тел равна нулю…» Почему-то не уточняется, что это утверждение справедливо только для инерциальных систем. То есть это утверждение неприменимо в целом, к примеру, к взаимодействиям между планетами Солнечной системы, между планетами и Солнцем, между Землёй и Луной и т.д., поскольку и Солнечная система, и Земная система являются неинерциальными. В частностях – например, когда планета сталкивается с астероидом – это, конечно применимо, и столкновение можно рассматривать в инерциальной системе. Но если бы это утверждение выполнялось в целом в неинерциальных системах, то человек не смог бы запустить космический аппарат на земном топливе за пределы замкнутой системы Земли и отправить его к другой планете.
И последнее в этой главе. Википедия нам сообщает: «Гравитация (сила тяготения) – универсальное взаимодействие между любыми видами материи. В рамках классической механики описывается законом всемирного тяготения, сформулированным Исааком Ньютоном…». В другой статье Википедии немного иначе: «Гравитация (от лат. gravitas – «тяжесть») – притяжение, всемирное тяготение, тяготение – универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами». Так всё же тяготение или сила тяготения? Процесс, воздействие или величина воздействия? Это важно, потому что чёткое определение явления чаще всего помогает выявить причину возникновения этого явления.
Продолжение http://www.proza.ru/2018/10/26/1730.