Неизвестная механика

На сегодняшний день сила гравитационного взаимодействия между телами измерена только на поверхности Земли, что явно недостаточно для обоснования закона, претендующего на звание всемирного.

Тем не менее, «закон всемирного тяготения» претендует на определение силы взаимодействия тел и этим в корне отличается от 3-го закона Кеплера. Поэтому, «закон всемирного тяготения» не может быть, строго математически, выведен из 3-го закона Кеплера.

И действительно, из 3-го закона Кеплера можно вывести лишь выражение для определения центростремительного ускорения планет (выражение 13). А вот перемножение выражения (13) и массы тела - акт совершенно произвольный, не подтверждённый никакими опытами, и сделанный Ньютоном, очевидно, по аналогии со своим 2-м законом.

Так что, «закон всемирного тяготения», по существу, является гипотезой. А всеобщее мнение о том, что этот закон выполняется и применяется для расчётов в масштабах Солнечной системы - глубокое заблуждение. В практических расчётах по определению траекторий небесных тел и искусственных спутников применяется не сам «закон всемирного тяготения», выраженный формулой (10) и определяющий силу взаимодействия тел, а лишь его часть, то есть формула (13) или её модификации.

Рассмотрим подробнее выражения для определения ускорения тел, в результате их гравитационного взаимодействия.

Если мы имеем два тела и , то, как уже отмечалось, тело сообщает телу

ускорение , равное

;(13)

А тело сообщает телу ускорение , равное

;(14)

Где: и - абсолютные ускорения. То есть, ускорения относительно далёких, «неподвижных» звёзд.

Суммарное, то есть, относительное ускорение масс и (обозначим его ) будет равно

=+;(15)

Подставляя в (15) выражения (13) и (14), получим.

;(16)

Это последнее выражение вполне можно назвать законом всемирного ускорения.

Если массы и значительно различаются, как например масса Солнца и масса какой-нибудь планеты, то есть, если >>, то можно не учитывать. И тогда, относительное ускорение будет, примерно, равно

;(17)

Используя выражение для центростремительного ускорения, выведенное ещё Гюйгенсом

;(18)

Где, - окружная скорость;R - радиус окружности

Для планет, обращающихся по круговым орбитам, можно показать, что выражения (13) и (17) сводятся к 3-му закону Кеплера

;(19)

А выражение (16) сводится к 3-му уточнённому закону Кеплера

;(20)

Где М - масса, вокруг которой обращаются тела и .

В процессе этих преобразований сокращается и это значит, что 3-й закон Кеплера (и простой и уточнённый) допускает существование гравитационной постоянной, хотя и не может ничего сказать о точности её определения.

Формула (19) выводится следующим образом.

Длина орбиты, радиуса , будет равна

Период обращения первой планеты , найдётся из выражения:

;(21)

Где, - окружная скорость первой планеты.

Возведём в квадрат обе части этого выражения, получим:

;(22)

- определится из выражения центростремительного ускорения, для тела движущегося по окружности:

;(23)

Откуда,;(24)

Подставляя (24) в (22), получим:

;(25)

Подставляя значение из формулы обратных квадратов (17), получим:

;(26)

Для планеты , обращающейся по радиусу , можно по аналогии записать:

;(27)

Разделив почленно выражения (26) и (27) получим формулу 3-го закона Кеплера (19). Аналогично выводится формула 3-го уточнённого закона Кеплера (20)

Рассмотрение движения тел в гравитационном поле, признание реальности силы инерции и, в частности, признание реальности силы сопротивления поля (силы инерции) даже при свободном падении тела, а также анализ 2-го закона Ньютона, надеюсь, заставили уже привыкнуть к мысли, что ускорение и сила - это не одно и то же. Что, закон изменения ускорения свободного падения не может быть одновременно законом изменения силы или напряжённости гравитационного поля, какой либо гравитирующей массы.

Если, к тому же, принять во внимание естественное соображение, что в более разряжённом гравитационном поле для ускорения тела потребуется меньшая сила. То, отсюда, можно сделать вывод, что величина силы притяжения должна уменьшаться быстрее, чем ускорение свободного падения.

И если закон для силы гравитационного притяжения тел можно выразить через обратную степенную функцию, то показатель степени при R должен быть больше 2-х. И закон всемирного тяготения будет выглядеть так:

;(28)

Где,n >2; - гравитационная постоянная, значения которой мы пока не знаем. Ибо, значение гравитационной постоянной, которое определил Кавендиш, не верно уже только потому, что при её расчёте пользовались формулой обратных квадратов. Кроме того, опыты по определению гравитационной постоянной проводились на поверхности Земли, при воздействии сильного внешнего гравитационного поля Земли. И если бы убрать это внешнее поле, то при замеренной величине силы взаимодействия пробных тел, ускорение было бы больше.

«Закон всемирного тяготения» Ньютона - представляет собой разновидность 2-го закона Ньютона.

«Закон всемирного тяготения» не имеет опытного обоснования и не может быть, строго математически, выведен из 3-го закона Кеплера. Третьему закону Кеплера соответствует лишь один из сомножителей в формуле «закона всемирного тяготения», а именно выражение центростремительного ускорения взаимодействующих тел.

Ньютон, без всяких на то оснований, приравнял силу притяжения масс произведению одной из масс на её ускорение свободного падения. В построении этой формулы прослеживается явная аналогия с формулой 2-го закона Ньютона. В этом и заключается основная ошибка Ньютона. Он, по сути, без проведения экспериментов, расширил действие 2-го закона на всю Вселенную.

Значение гравитационной постоянной, входящей в формулу «Закона всемирного тяготения, также требует уточнения.

«Закон всемирного тяготения» - это не более чем слабая гипотеза, который прекратит своё существование и как гипотеза, после проведения экспериментов по определению области действия 2-го закона Ньютона.

4. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И СХЕМЫ ОПЫТНЫХ УСТАНОВОК

Рассмотрение только самых очевидных свойств гравитационного поля позволило уже сделать довольно много далеко идущих утверждений:

- о единстве гравитационной и инерционной масс;

- об изотропных и анизотропных свойствах гравитационного поля;

- об ограниченности области действия «принципа эквивалентности Эйнштейна»;

- об ограниченности области действия 2-го закона Ньютона;

- о несостоятельности «закона всемирного тяготения»

И, хотя мы ещё не ответили на все вопросы, поставленные в начале статьи, всё же, учитывая важность уже сделанных утверждений, затрагивающих фундаментальные физические законы, есть смысл пока прервать теоретические исследования и заняться рассмотрением схем опытных установок для проверок, сформулированных утверждений.

Ставя перед собой цель: обосновать такое большое количество утверждений, лучше остановить свой выбор на универсальном приборе, который может быть использован для получения опытных эффектов, подтверждающих сразу несколько утверждений. Для этих целей, в принципе, подходит метод, который использовал Ньютон для вывода своего 2-го закона. Метод этот заключается в измерении ускорения тела массы m под воздействием силы F. Различие с опытами Ньютона будет заключаться только в том, что данные опыты надо проводить при различных параметрах гравитационного поля, то есть, на орбитах различной высоты.

Таким образом можно установить зависимость величины ускорения от расстояния до центра Земли и, тем самым, доказать ограниченность 2-го закона Ньютона. Вместе с тем, изменяя направление действия силы F относительно радиус-вектора, проведённого из центра Земли к пробному телу, и, опять же, измеряя величины ускорения, можно доказать анизотропность свойств гравитационного поля и, соответственно, ограниченность области действия ЭПЭ. Однако, этот метод не единственный и не самый удобный.

Можно избежать многих технических сложностей, если заниматься проверкой не непосредственно 2-го закона Ньютона, выраженного формулой:

;(10)

А его интегрального варианта, то есть формулы кинетической энергии:

;(29)

Где,- кинетическая энергия, сообщённая массе m;

v - скорость, которую приобрела масса m.

Формула кинетической энергии математически строго выводится из формулы 2-го закона Ньютона, поэтому она с полным основанием может быть подвергнута экспериментальной проверке, вместо 2-го закона Ньютона.

Необходимость же такой замены объясняется тем, что скорость тела замерить значительно проще, чем ускорение, и сделать это можно точнее.

Для сообщения массе m строго определённой порции кинетической энергии можно использовать энергию сжатой пружины или энергию порохового заряда.

Очевидно, что энергия пружины или порохового заряда не должна зависеть от параметров гравитационного поля.

Такой прибор можно назвать «кинетической пушкой». Схема прибора показана на рисунке 7.

Где,1- пружина;2 - шарик массы m;3 - источники света; 4- фотоэлементы, фиксирующие прохождение шарика через сечения 1-1; 2-2.

Корпус прибора должен быть установлен в рамке, и иметь две степени свободы, чтобы «пушку» можно было ориентировать под различными углами к радиус-вектору Земли (или другой большой гравитирующей массы).

При проведении опытов в зоне преимущественного влияния Земли, ожидается получение зависимости типа:

;(30)

Или

;(4)

Где, - функция зависящая от расстояния до центра гравитирующей массы, от величины массы и от направления действующей силы F;

- угол между вектором скорости массы m и радиус-вектором гравитирующей массы;

v - Скорость пробного тела; скорость сравнительно небольшая (примерно, на два порядка меньше первой космической скорости) чтобы можно было пользоваться простой формулой основного закона механики (4)

Если опыты покажут, что на удалении от поверхности Земли функция не равна единице, то это будет означать, что 2-й закон Ньютона ограничен областью пространства, имеющего такие же параметры гравитационного поля, как на поверхности Земли.

Если опыты покажут, что величина функции , к тому же, зависит от угла , то это будет означать, что анизотропность гравитационного поля на значительном удалении от Земли доказана, а также доказана и несостоятельность ЭПЭ, при этих условиях.

Подробные изменения позволят определить конкретный вид функции.

При проведении опытов на значительном удалении от Земли, где ощутимо влияние других небесных тел (Луны, Солнца, планет) можно определить конкретный вид функции в формуле основного закона механики:

F=;(31)

Анализ уже проведённых и новых экспериментов по ускорению заряженных частиц в циклотронах и синхроциклотронах позволит определить коэффициенты при первой, второй и более высоких производных ускорения. То есть, позволит определить зависимость силы сопротивления (силы инерции) от первой, второй и более высоких производных ускорения. Анализ скорости снижения искусственных спутников Земли, позволит определить коэффициент скорости (позволит определить зависимость силы инерции от скорости движения тела относительно гравитационного поля Земли).

Всё это позволит определить конкретный вид полной формулы основного закона механики.

;(6)

Если будет получено опытное обоснование ограниченности области действия 2-го закона Ньютона, то несостоятельность «закона всемирного тяготения» можно считать доказанной.

Однако можно предложить и специальный метод проверки «закона всемирного тяготения», интересный, прежде всего, своей простотой.

Этот метод заключается во взвешивании на пружинных весах известной массы на поверхности, скажем, Луны. Где, как известно, гравитационное поле значительно слабее, чем на Земле.

Экспериментально установлено, что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше земного. С «лёгкой руки» Ньютона считается, что и вес на Луне тоже в 6 раз меньше земного.

Но, предлагаемый опыт должен показать, что это не так, что вес на Луне более чем в 6 раз меньше земного. Действительно, ведь для того, чтобы разогнать тело в более разряженном гравитационном поле потребуется меньшая сила.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ Принципа Даламбера показывает, что этот принцип является физическим законом, отображающим реальные физические процессы, а не, просто, математическим приёмом призванным облегчить вычисления, как это представляет академическая наука. В соответствии с этим, произведение массы на ускорение, стоящее в правой части формулы 2-го закона Ньютона, представляет собой силу сопротивления (силу инерции), со стороны гравитационного поля Земли, направленную противоположно действующей силе F, стоящей в левой части формулы.

2. Сила инерции действует на все ускоряющиеся тела, в том числе и на тела, совершающие свободное падение под действием силы тяжести. Этот последний вывод был сделан ещё Бальяни и опубликован им за 50 лет до выхода в свет «Начал» Ньютона.

3. Такое понимание физических процессов в совокупности с объективным анализом Принципа эквивалентности позволяет сделать вывод, что гравитационное поле Земли, в близи поверхности, обладает изотропными свойствами, чем и объясняется выполнение Принципа эквивалентности гравитационной и инерционной масс. Изотропные свойства поля обусловлены его структурой. Этот факт можно геометрически представить так, что при любом направлении движения, пробное тело пересекает одинаковое количество силовых линий гравитационного поля.

4. Очевидно, что гравитационные поля других больших гравитирующих масс (других небесных тел) обладают аналогичными свойствами. И эти поля формируют законы движения пробных тел в своих зонах влияния. Следовательно, системы отсчёта, связанные с большими гравитирующими массами, являются привилегированными системами отсчёта.

5. Математические вычисления показывают, что распределение излучения гравитационного поля, имеющего равные проекции на перпендикулярные плоскости и потому обладающего изотропными свойствами, близко к косинусоидальному распределению:

;(2)

6. При удалении от поверхности, изотропность гравитационного поля нарушается - это должны показать предлагаемые опыты по проверке области действия 2-го закона Ньютона, на различных околоземных орбитах. Эти же опыты должны показать и несостоятельность Принципа эквивалентности Эйнштейна, на удалении от поверхности большой гравитирующей массы.

7. Объективный анализ общеизвестных опытных данных и достижений научно- технического прогресса позволяет сделать вывод о том, что 2-й закон Ньютона, выраженный формулой, , является лишь частным случаем более общей зависимости:

; (6)

Где: величина коэффициента k, при первой производной скорости, принята равной единице;

величины коэффициентов: , при второй, третьей и более высоких производных скорости, определятся из анализа экспериментов по ускорению частиц высоких энергий;

величина коэффициента k - определится из анализа параметров орбит искусственных спутников Земли и скорости их снижения. конкретный вид функции определится после проведения, предложенных выше, экспериментов по проверке 2-го закона Ньютона.

8. Закон всемирного тяготения Ньютона является разновидностью его второго закона. 2-й закон Ньютона не учитывает зависимости силы от свойств гравитационного поля, которые при удалении от поверхности существенно меняются. Поэтому 2-й закон Ньютона справедлив только на поверхности Земли. По этой же причине и Закон всемирного тяготения выполняется лишь на поверхности Земли, что явно не достаточно для закона претендующего на звание «всемирного». Для определения силы притяжения небесных тел этот закон применять нельзя.

В целом, Закон всемирного тяготения - это не состоятельный закон.

9. Формулу, позволяющую определить силу гравитационного притяжения небесных тел, следует искать в виде:

;(28)

Где,n >2; - гравитационная постоянная, значения которой мы пока не знаем;

R - Расстояние между центрами взаимодействующих масс, или какое либо другое характерное расстояние.

НАПРАВЛЕНИЕ ДАЛЬНЕШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Признание существования привилегированных систем отсчёта противоречит Принципу относительности Галилея и Специальной теории относительности Эйнштейна. Следовательно, первым этапом дальнейших исследований должен стать анализ основных теорий относительности.

2. Если предложенные выше опыты покажут, что основной закон механики зависит от параметров и свойств гравитационного поля, то почему бы нам не предположить, что гравитационное поле определяет и законы распространения света, и не исследовать этот вопрос более подробно.

3. Признание существования привилегированных систем отсчёта, несомненно, умаляет значение Мировой системы отсчёта. Ибо, где бы мы ни выбрали начало Мировой системы отсчёта и как бы не повернули её оси координат, Мировая система не будет обладать своим индивидуальным полем и не сможет оказать никакого влияния на физические процессы. В какой бы точке Солнечной системы ни находилось пробное тело, его законы движения будут зависеть только от гравитационных полей привилегированных систем (планет, Солнца, Луны и т. д.), от их взаимного расположения, которое всё время меняется. В этой связи, существующая теория гироскопа представляется весьма не логичной. С какой стати «гироскоп должен сохранять своё положение в Мировом пространстве», если это пространство (Мировая система отсчёта) не обладает, какими либо, индивидуальными и постоянными физическими свойствами. Значит, существующая теория гироскопических и нутационных процессов требует пересмотра.

4. Признание несостоятельности закона всемирного тяготения Ньютона, ставит на повестку дня вопрос об определении конкретного вида новой формулы (28), более точно описывающей гравитационное притяжение небесных тел.

5. Ограничения области действия 2-го закона Ньютона и признание существования привилегированных систем отсчёта, ставят вопрос о пересмотре и уточнении теории реактивного движения (теории воздушно реактивных и ракетных двигателей)

Теоретическая часть некоторых, из выше упомянутых, проблем уже исследована и изложена в авторских статьях:

«Относительность без предрассудков и без прикрас»;

«Гироскоп и гравитация»;

«Математические упражнения в натуральной философии», - которые следует искать в Интернете.

Предложенные выше экспериментальные исследования в космосе возможны лишь при участии государственных институтов.

В заключение следует отметить, что данная статья не является историческим очерком. Путешествие в прошлое предпринято лишь за тем, чтобы проследить истоки правильной физической мысли, ныне забытые и искажённые.

На мой взгляд, в данной статье подняты проблемы современной физической науки. Но, со времени опубликования первой редакции статьи «Неизвестная механика» прошло уже 14 лет, а академическая наука никак на это не отреагировала. И, если развитие механики и дальше пойдёт такими же темпами, то, значит, данная статья отображает, скорее, проблемы науки будущего.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

механика закон физика

1. Гужеля Ю.А. «Неизвестная механика», журнал «Русская мысль» №1-6 за 1994 г, Москва «Общественная польза».

2. Гужеля Ю.А. «Относительность без предрассудков и без прикрас» - сайт «Новые идеи и гипотезы»

3. К. Уилл «Теория и эксперимент в гравитационной физике», Москва Энергоиздат 1985 г.

4. Н.В. Гулиа «Инерция», Москва «Наука» 1982 г.

5. Б. Робертсон, «Современная физика в прикладных науках» Москва «Мир» 1985 г.

6. Льоцци Марио «История физики» Москва «Мир» 1970 г.

7. Николаев Г.В. «К вопросу теории пространства физического вакуума» журнал «Русская мысль» за 1992 г, издательство «Общественная польза» г. Реутов, Московской области.

Размещено на Allbest.ru

...