Из истории механики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из истории механики

Семен А. Николаев

Аннотация

В данной работе исследуются обоснованность и подлинность модели механики, которой мы пользуемся в настоящее время.

Ключевые слова: инерция, сила, Гюйгенс, Ньютон, модели механик, центростремительное ускорение, ускорение свободного падения, Кеплер, Галилей.

Основная часть

В конце 17 века было два учёных, у каждого из которых, как пишут в старых энциклопедиях, была своя механика. И эти механики были фундаментально противоположны друг другу. Этими учёными были Гюйгенс (1629 - 1695 г.) и Ньютон (1643 - 1727 г.).

У Ньютона не было новой модели механики, он продолжал дело Галилео Галилея (1564 - 1642 г.) и Рене Декарта (1596 - 1650 г.).

А Гюйгенс придумал новую модель механики.

Итак, две модели механики.

Одна модель механики основана на передаче инерции от одних тел или частиц другим телам или частицам в виде соударений. Для передачи взаимодействий на расстояние, эта модель механики предусматривала в качестве переносчика взаимодействий наличие определённой модели эфира (эту модель эфира в 1690 предложил Фатио, но её запретили к печати, об этом в конце статьи). Как видно, причина взаимодействия тел, частиц или зарядов в этой модели механики обязательно связана с соударениями тел или частиц между собой, или передачи инерции от эфирных частиц телам или зарядам, также в виде соударений. Материальным переносчиком взаимодействий на расстоянии являются эфирные частицы. Основателем такой модели механики считается Г.Галилей (1564 - 1642 г.). Поддержал его Декарт (1596 - 1650 г.) и Ньютон (1643 - 1727 г.).

Другая модель механики, в отличие от предыдущей модели, основана на ”некой“ силе . В качестве объяснения передачи взаимодействия на расстоянии через пустоту между телами, частицами или зарядами применяется ”некая“ сила. В данной модели механики отсутствует материальный переносчик взаимодействий. Другими словами отсутствует причина взаимодействий. Модель такой механики обходится без наличия эфира. Такую модель механики придумал Гюйгенс (1629 - 1695 г.). Поддержал его Лейбниц (1646 - 1716 г.), дав ей название ”живая“ сила.

Вернёмся в те времена и рассмотрим, как всё это было. (Тогда ещё никто не подозревал о существовании единичного взаимодействия, сейчас Вы называете это гравитационная постоянная).

Греки Аристарх Самосский (310 - 230 г. до н.э.) и Гиппарх из Никеи (190 - 120 г. до н.э.) определили размер Луны и расстояние до неё. Они сравнивали при затмении размеры тени Земли и Луны с их реальными размерами. Расстояние до Луны вышло 384.395 км, а Луна получалась в 4 раза меньше Земли.

Иоганн Кеплер (1571 - 1630 г.), используя материалы астрономических измерений Тихо Браге (1546 - 1601 г.), начертил орбиты планет. Исследуя движение планет по этим орбитам, Кеплер выявляет в 1609 г. три закономерности. С помощью этих закономерностей Кеплер определил относительные расстояния и схему Солнечной системы. Но её масштабы оставались пока не разгаданными, кроме расстояния до Луны. Много позже на помощь пришло простейшее изобретение - параллакс. Тогда повторно определили расстояние до Луны, а затем до планет и Солнца.

Нам понадобится третья закономерность Кеплера для орбит всех планет.

Ньютон (1643 - 1727 г.) проанализировал законы Кеплера (1571 - 1630 г.) и заметил закономерность, которую изложил в виде закона о гравитационном взаимодействии.

Как рассуждал Ньютон? Земле хочется лететь прямолинейно по инерции

,

где - - масса Земли,

- воображаемая линейная скорость.

Инерция, удерживающая Землю на орбите, направлена к Солнцу

,

где - воображаемая центростремительная скорость.

Это изображено на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1 Рис.2

Для этой инерции , удерживающей планеты на орбитах, Ньютон находит закономерность .

Вот как на самом деле могла звучать закономерность, открытая Ньютоном из законов Кеплера: “Инерция, удерживающая планеты на орбитах, прямо пропорциональна произведению массы центрального тела (Солнца) на массу планеты и обратно пропорциональна расстоянию между ними”.

Пишут, что законы Ньютона были на латыни. Это понятно.

И ещё пишут, что они якобы не имели буквенных обозначений? А это что-то сомнительно? Это похоже на обман.

ПРИМЕЧАНИЕ. Во времена Гюйгенса и Ньютона гравитационная постоянная ещё не была определена, поэтому везде будет стоять знак пропорциональности .

Для системы Солнце - планеты:

и ,

где - инерция, удерживающая планеты на орбите,

- масса планеты,

- масса Солнца,

- центростремительная скорость планеты или начальная скорость свободного падения, направленная к Солнцу.

Для системы Земля - Луна:

и ,

где - масса Луны,

- масса Земли.

ПРИМЕЧАНИЕ. Сначала закон Ньютона был применим только для планет Солнечной системы. Закон стал применим для всей физики только тогда, когда в формулу была введена, экспериментально вычисленная, гравитационная постоянная.

Гюйгенс (1629 - 1695 г.) тоже проанализировал закономерности Кеплера. И вот что он заметил. Если в равенство вставить и , то получим ту же закономерность, но записанную в другом виде: тоже для всех планет. Что это за постоянное число ?

Не трудно было догадаться, что это число характеризует массу центрального тела, управляющую орбитами планет.

Например, Солнце в системе Солнце - планеты или Землю в системе Земля - Луна. Вот как это выглядело:

и .

Гюйгенс в формуле Ньютона Земля-Луна

заменяет массу Земли найденным им выражением .

Вот что получается: .

После произведённых сокращений остаётся .

А - это начальная скорость ускорения свободного падения .

Но эта формула применима только для устойчивых орбит планет, когда почти вся масса в таких системах должна находиться в центре системы. Только в такой системе будут действовать законы Кеплера и данная формула ускорения свободного падения на устойчивых орбитах планет.

Гюйгенс предлагает ускорение свободного падения одновременно считать и центростремительным ускорением .

Затем вместо инерции вводит в модель механики силу , где пока ещё только центростремительное ускорение. Чтобы распространить действие формулы на всю физику, Гюйгенс ищет способы доказательства в фальшивых рассуждениях с подгонкой под эту формулу .

Чтобы Вас окончательно запутать, в формулах Ньютона и даже Галилея вместо инерции , везде пишут силу . Однако, Гюйгенс смог получить формулу ускорения свободного падения и ”ввести“ её в механику под названием центростремительное ускорение, а вместе с ней и силу, только после того, как Ньютон предложил формулу закона о гравитационном взаимодействии. Поэтому никакой силы у Ньютона, а тем более у Галилея, не было. В своих работах Ньютон не вводил единиц измерения силы потому, что её у него просто не было.

Да и зачем двум гениальным и честным учёным нужна была сила , если всё в природе объясняется инерцией , что намного проще. Эксперимент с определением гравитационной постоянной (единичной инерции) подтвердил закон Ньютона. В дальнейшем из астрономии закон Ньютона распространился на всю физику. А формула центростремительного ускорения , кроме доказательства с фальшивыми рассуждениями и подгонкой, ничего не имеет. Вот пример.

Чтобы ввести в механику силу , Гюйгенс формулу ускорения свободного падения назвал центростремительным ускорением, заявив, что это одно и то же.

Однако, это не одно и то же. Давайте проверим это расчётами. На орбите Луны ускорение свободного падения равно якобы центростремительному ускорению ,

где - расстояние от центра Луны до центра масс системы Земля-Луна, механика инерция гюйгенс ускорение

- скорость Луны на орбите.

Тогда на поверхности Земли ускорение свободного падения должно быть равно центростремительному ускорению точек поверхности Земли. Рассчитаем центростремительное ускорение точек поверхности Земли

.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли экспериментально измерено .

Численно центростремительное ускорение точек поверхности Земли не совпало с ускорением свободного падения ? .

Это не одно и то же.

Значит, центростремительного ускорения не существует. То, что мы пытались рассчитать, это центростремительная скорость точек поверхности Земли, которая, ко всему прочему, рассчитывается по другим формулам.

Центростремительное ускорение - это очередная и очевидная ошибка, введённая специально в физику. В энциклопедиях написано, что первым к этому приложил руку Гюйгенс. Пускай будет Гюйгенс. Давайте, разберёмся, как и зачем он это сделал?

Таким образом, рассмотрение данного вопроса сведётся к рассмотрению вопроса: каковы были основания у Гюйгенса для введения в модель механики центростремительного ускорения, а вместе с ним и силы? Как рассуждал Гюйгенс, выводя формулу для центростремительного ускорения?

Рассуждения Гюйгенса взяты из энциклопедии.

Тело движется равномерно по окружности с радиусом и со скоростью . В данный момент времени тело находится в точке и имеет скорость . Это изображено на рис. 3.

Рис. 3 Рис. 1

Тело хочет двигаться прямолинейно по инерции, но центростремительная сила возвращает его на линию окружности. Гюйгенс предлагает, пусть путь будет движением вперёд, а отрезок будет возвратом тела на линию окружности.

Тогда из треугольника по закону Пифагора

,

, , .

Подставим эти обозначения в теорему Пифагора.

.

Так как время очень маленькое, то последним членом можно пренебречь. Тогда после преобразования этого выражения получится

,

где - линейная скорость тела,

- центростремительное ускорение.

Этот процесс Гюйгенс смоделировал и описал мягко сказать неправильно, ошибочно. В чём ошибки Гюйгенса?

Первая ошибка. На участке движения тела Гюйгенс применяет в качестве характеристики перемещения скорость . А на участке вдруг применяет ускорение .

Оснований это делать нет. Это просто неприемлемо и несерьёзно. А как должно быть на самом деле? Это изображено на рис. 1. Всё происходит одновременно, и никакого возврата нет, тело всё время движется, имея результирующий вектор .

- реальная скорость, которая измеряется согласно перемещению тела, вектор реальной скорости всегда направлен к линии окружности и всегда касается линии окружности.

- линейная скорость, вектор которой является касательной к окружности.

- центростремительная скорость, вектор которой направлен к центру окружности.

Если тело движется по окружности, то скорости , и связаны между собой соотношением . На участке скорость надо представить, как линейную , а скорость, направленную к центру, как центростремительную скорость . Никаких ускорений нет. Все перемещения характеризуются скоростями перемещения. В рассмотренном процессе две скорости , и их результирующая скорость .

Или даже точнее, Вы сами вектор скорости реального движения раскладываете на составляющие и .

Вторая ошибка. Далее. Линейную скорость Гюйгенс посчитал известной измеряемой величиной. Однако это не так. Линейная скорость (или ), вектор которой является касательной к окружности, это воображаемая скорость, то есть измерить её невозможно. А, что мы тогда измеряем? Мы измеряем реальную скорость , связанную с конкретным перемещением тела в пространстве. Это изображено на рис 1. Например, если по окружности движется тело, то реальная скорость перемещения тела по окружности будет . Если рассматриваем движение планеты, тогда-то же самое. Вчера планета была в точке А, а сегодня находится уже в точке С. Астрономы расстояние АС делят на время и получают скорость перемещения .

Третья ошибка. Рисунок модели процесса, представленный Гюйгенсом (рис. 3), ошибочен, он не соответствует действительности. На рис. 1 по-новому размещены векторы скоростей данного процесса. Вот заблуждение Гюйгенса. Он утверждает, что тело хочет двигаться прямолинейно по инерции, но центростремительная сила возвращает его на линию окружности. Однако это не так. Дело в том, что случаев движения тел по окружности много. Поэтому рассмотрим некоторые основные и дадим заключение: может ли тело сначала улетать за линию окружности, как нарисовано у Гюйгенса рис. 3, а потом возвращаться?

Первый случай. Если движение тела не связано с гравитацией, то чтобы тело двигалось по окружности, оно должно быть обязательно жёстко связано с центром вращения (тело на верёвке, тело на жёсткой спице или сплошное тело). Телу хочется лететь по инерции со скоростью по касательной, но верёвка или спица будут ограничивать траекторию движения тела, создавая инерцию со скоростью , направленную к центру. В результате тело движется с результирующей инерцией со скоростью , которая связана зависимостью

и .

Совершенно очевидно, что тело не может в данном случае улетать за линию окружности, а затем возвращаться. Тело всё время движется по окружности, имея результирующий вектор . Никакой центростремительной силы не существует. Если верёвка порвётся, то тело полетит по касательной с линейной скоростью , которую можно измерить. Связи с радиусом эти скорости не имеют. Рисунок, рассуждения и формула Гюйгенса, которой пользовались, ошибочны. Точнее, это подгонка под конкретную формулу ускорения свободного падения для планет, находящихся на устойчивых орбитах.

Второй случай. Движение незакреплённых тел в центрифуге. Можете повторить известный эксперимент, снятый на плёнку, а потом просматриваемый на замедленной скорости. Расположите шарики на дне горизонтальной центрифуги на разном расстоянии от центра. Произведите съёмку при включении центрифуги. В момент начала вращения центрифуги, все шарики двигались по касательной. Достигнув стенки барабана центрифуги, они стали вращаться вместе с центрифугой как единое целое. Стенка центрифуги ограничила траекторию движения шариков линией окружности. Если мысленно убрать стенку центрифуги, то шарики снова стали бы улетать по касательной.

Попробуйте для первого и второго случаев применить схему Гюйгенса (рис. 3) для объяснения центростремительного ускорения. Например, шарики улетают из барабана центрифуги по касательной, согласно рис. 3 Гюйгенса. Потом центростремительная сила возвращает их на линию окружности. Как шарики могут через стенку барабана улететь, а затем вернуться назад снова через стенку барабана центрифуги? В описываемом процессе движения тела по окружности, есть линейная, центростремительная и результирующая этих скоростей, а ускорений никаких нет и, в частности, центростремительного. Линейная скорость, также как и центростремительная скорость, расчётные величины. Измеряется только реальная скорость, которая является результирующей от этих скоростей.

Зачем всё это придумывать с улётом и прилётом?

А вот зачем. Перед Гюйгенсом была поставлена задача, создать ещё одну модель механики, более сложную и запутанную. Эта модель механики основана на силе . И что получается, если есть центростремительное ускорение , то есть и центростремительная сила . Поэтому во что бы то ни стало, надо было подогнать вывод формулы под это ускорение.

Вывод. Таким образом, ни центростремительных, ни центробежных сил не существует. Существует центростремительная скорость, которая рассчитывается в разных случаях по-разному.

Третий случай. Движение звёзд вокруг центра масс галактики. В Солнечной системе все планеты движутся вокруг Солнца согласно законам Кеплера. Это случай, когда почти вся масса системы расположена в центре. В звёздных системах (в галактиках) звёзды и их массы распределены по всему объёму галактики. Как показывают наблюдения, звёзды в галактике не могут двигаться по законам Кеплера, как в Солнечной системе. Иначе спирали были бы все закручены на большое количество оборотов и наблюдаемого узора в виде спирали мы не наблюдали бы. Звёзды в галактиках обращаются не по законам Кеплера, а, вероятно, по закону близкому к движению сплошного тела.

Четвёртый случай. Движение планет вокруг Солнца под действием гравитационного взаимодействия. Инерцию для удержания Земли и планет на орбитах вокруг Солнца непрерывно создаёт эфир. Это мы называем притяжением. На самом деле эфирные частицы приталкивают Землю и Солнце друг к другу с внешних сторон, передавая им свою суммарную инерцию. Эти две суммарные инерции равны и направлены встречно друг к другу

или .

Суммарная инерция эфирных частиц, передаваемая Земле с массой , сообщает ей центростремительную скорость (при каком-то определённом )

,

где - суммарная инерция, передаваемая эфирными частицами каждому телу (Земле и Солнцу) с внешних сторон, эти инерции равны, но направлены встречно,

- суммарная масса эфирных частиц (нейтриников), участвующих в гравитационном взаимодействии с внешней стороны Земли, - масса Земли,

- скорость эфирных частиц (нейтриников),

- центростремительная скорость Земли или начальная скорость свободного падения Земли на Солнце (начальная скорость свободного падения численно равна ускорению свободного падения ).

У нас имеется ещё одна формула гравитационного взаимодействия, в которой взаимодействие связано с расстоянием. Это формула Ньютона. Заменим в формуле Ньютона силу на инерцию , ускорение свободного падения на начальную скорость свободного падения . Получим две формулы, инерции в которых равны. Инерции и равны,

где - единичная инерция, возникающая при взаимодействии масс равных по 1 кг каждая и расстоянии 1 м между ними, численно эта инерция равна гравитационной постоянной , а размерность её будет .

Приравняем инерцию, передаваемую эфирными частицами с внешней стороны Земли, но записанную разными формулами

или .

Раз в данном процессе нет центростремительного ускорения, то, соответственно, нет и центростремительной силы.

Мы только что рассмотрели и выяснили, что гравитационное взаимодействие характеризуется не силой, а инерцией, которую переносит и передаёт эфир. Это намного проще и неошибочно.

Из всего рассмотренного надо сделать общий вывод.

1. Формула , открытая Гюйгенсом, обозначает ускорение свободного падения и применима только для орбит в планетных системах, в которых почти вся масса сосредоточена в центре. Эта формула выведена Гюйгенсом из законов Кеплера и закона всемирного тяготения Ньютона. Гюйгенс сформулировал закон Кеплера в другой интерпретации. Скорость планеты на орбите жёстко связана с массой центрального тела и расстоянием до него. То есть масса центрального тела устанавливает, какая будет скорость планет в зависимости от расстояния.

2. Центростремительного ускорения в природе не существует. В механике есть только центростремительная скорость. Применение формулы ускорения свободного падения в качестве центростремительного ускорения просто невежество.

3. Раз центростремительного ускорения не существует, то не существует и центростремительной силы.

4. Модель механики, основанная на силе, ошибочна. Чтобы воспользоваться моделью механики Галилея-Ньютона, основанной на инерции, надо силу (или мощность) заменить инерцией, а ускорение начальной скоростью движения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Оказывается, гравитация была описана ещё во времена Ньютона. В 1690 году швейцарский математик Николас Фатио из Женевы предложил теорию эфира, которая объясняла гравитационное взаимодействие, описанное Ньютоном

,

где - инерция, передаваемая эфирными частицами каждому телу, с внешних сторон,

и - массы тел,

- расстояние между телами.

Объяснение было очень простым и материалистичным. Эфирные частицы летят во всех направлениях Вселенной и передают свою инерцию телам, приталкивая тела, друг к другу. Не вызывает сомнений, что описанное Фатио словами, совпадает с законом Ньютона (кстати, закон Ньютона, как пишут в старых энциклопедиях, был на латыни и без обозначений). Всё объяснялось механикой. Всё простое и объяснимое, в конце концов, побеждает. Так было и с открытием Коперника. Но не тут-то было. На этот раз руководство масонской ложи во время углядело опасность в таком открытии. Это не входило в планы масонов. Труды Фатио остались не напечатанными.

Спустя более полувека в 1748 или в 1756 году бумаги с работой Фатио находит другой швейцарский учёный тоже уроженец Женевы Ле Саж. Но ситуация не изменилась. Данная теория находилась под негласным, как и всё связанное с масонской ложей, запретом. Ле Саж также не смог опубликовать эту теорию. Когда умудрились опубликовать о том, что такая теория существовала, разобраться теперь трудно. Одни уверяют, что в начале 20 века, другие, что в конце 19 века. Вероятно, в конце 19 века, так как пишут, что сам Максвелл опровергал эту теорию. Точно нам уже об этом не узнать.

Скрыть о том, что такая теория была и что её не печатали, трудно и поэтому об этом упоминают, но под своим соусом. Вот об этом в ВИКИПЕДИИ http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%E5%EE%F0%E8%FF_%E3%F0%E0%E2%E8%F2%E0%F6%E8%E8_%CB%E5%F1%E0%E6%E0

Используемые источники

1. Николаев С.А. “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”. 6-ое издание, СПб, 2010 г., 320 с.

2. Николаев С.А. ”Ошибочный перевод Эйлера законов Ньютона“. СПб, 2011 г., 44 с.

3. Николаев С.А. “Постоянна ли скорость света? Конечно, нет”, СПб, 2012 г., 40 с.

4. Энциклопедии.

Размещено на Allbest.ru