MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Мои статьи

Абсолютное ускорение произвольного движения. Часть 1.

 

Яндекс.Метрика

Абсолютное ускорение произвольного движения.

Понятие движение не совместимо с понятием одной точки. Движение это непрерывная смена точек пространства в процессе движения материи. В точке может быть только остановленное движение. Поэтому мгновенных, т.е. фактически остановленных динамических и кинематических параметров движения в точке просто не существует. Это всего лишь академический (учебный) приём для условной фиксации непрерывно изменяющихся параметров движения в точке. Однако для сбора обобщённой статистики этих изменений и определения по ним средней фиксированной величины параметров изменяющегося движения в точке необходимо вполне определённое время и соответственно вполне определённая траектория («точка»).

Сам термин бесконечность означает недостижимость всего того, к чему он применяется. Поэтому под геометрической точкой, в стремящемся к нулю интервале времени, и фактически, и теоретически подразумевается участок траектории движения конечной малости. Причём разные затраты одной и той же силы на прямолинейное и на криволинейное движение в пределах одинаковой по абсолютной величине длины траектории свидетельствуют о том, что ускорение прямолинейного движения может быть определено только в академической «прямолинейной точке» конечной малости, а криволинейного движения соответственно только в академической «криволинейной точке».

Кроме того, поскольку криволинейных сил и криволинейных взаимодействий в природе не существует, то статическое напряжение любого точечного взаимодействия изначально, пока рядом нет других взаимодействий, преобразуется исключительно только в прямолинейное движение во всех радиальных направлениях от центра взаимодействия. Поэтому ускорение в геометрической точке, не имеющей геометрических размеров, это всегда ускорение прямолинейного движения в любом из выбранных радиальных направлений, которое является базовой характеристикой всех видов механического движения. Тем не менее, динамику прямолинейного движения, котором все точки тела движутся в одном из направлений взаимодействия, исчерпывающим образом отражает ускорение даже в одной геометрической точке.

Как известно, прямую линию однозначно определяют только две точки. Однако с учётом природной прямолинейности распространения единичного точечного взаимодействия, прямую линию может определять и одна точка совместно с условно академическим прямолинейным вектором силы точечного взаимодействия. Но поскольку мгновенное ускорение в любом случае может быть определено только как среднее ускорение на участке конечной малости, то измерительным эталоном абсолютного ускорения прямолинейного движения фактически является ускорение равноускоренного прямолинейного движения в усреднённой «прямолинейной точке».

Однако для определения динамики криволинейного движения этого не достаточно, т.к. кривую определяют, как минимум три точки. При этом необходимые три точки могут содержаться только в криволинейном векторе силы. Однако криволинейных векторов не существует не только в природе, но и в классической физике, пусть даже академически. Поэтому ускорение криволинейного движения может быть определено только в академической «криволинейной» точке, как среднее ускорение этой точки. Но «криволинейная» точка с усреднёнными геометрическими и динамическими параметрами это есть не что иное, как дуга окружности равномерного вращательного движения, усреднённым ускорением которого является центростремительное ускорение.

С любым участком произвольного криволинейного движения всегда можно сопоставить дугу окружности равномерного вращательного движения, геометрические, динамические и кинематические параметры которого будут мало, чем отличаться от параметров соответствующего участка. При этом центростремительное ускорение этого вписанного равномерного вращательного движения будет достоверно отражать ускорение произвольного криволинейного движения на этом участке (см. Рис. 7.3.1). Вопрос только в точности этого сопоставления, который легко решается с уменьшением величины сопоставляемых участков.

Рис. 7.3.1

Таким образом, совершенно аналогично прямолинейному движению, эталоном которого является ускорение равноускоренного прямолинейного движения, естественным эталоном (или индивидуальным измерительным калибром) «мгновенного» ускорения произвольного криволинейного движения является центростремительное ускорение равномерного вращательного движения по вписанной окружности.

Классическая физика решает проблему отсутствия криволинейных сил и ускорений в природе или правильнее сказать безуспешно пытается уйти от истинного решения этой проблемы двумя основными путями. Абсолютное ускорение произвольного криволинейного движения определяется в классической физике либо по теореме о проекции ускорения, как сумма нормального и тангенциального ускорения, либо по теореме Кориолиса о сложении ускорений.

Однако, как это ни странно, эти два метода, фактически призванные в классической физике решать одну и ту же задачу, физически противоречат друг другу. Это свидетельствует о том, что проблема определения динамики произвольного криволинейного движения до сих пор не решена в классической физике. Рассмотрим подробнее эти противоречия. Теорема о полном ускорении точки на траектории (далее: теорема о проекции ускорения) сформулирована следующим образом:

«Проекция полного ускорения на тангенциальное направление равна производной от величины скорости по времени, а проекция полного ускорения на главную нормаль к траектории равна квадрату скорости, делённому на радиус кривизны траектории данной точки» (см. Жуковский Н. Е. «Теоретическая механика», издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, МОСКВА-ЛЕНИНГРАД, 1952 г., параграф 10, стр. 44 или см. гл. 3.2 настоящей работы)

Доказательство этой теоремы, грубо говоря, но иначе и не скажешь «притянуто за уши». Очевидно, сначала на основании векторной геометрии была придумана внешне вполне логичная и очевидная классическая теория произвольного криволинейного движения, абсолютное ускорение которого якобы равно сумме нормального и тангенциального ускорений. А затем эту теорию попытались облечь в якобы строгие рамки математического доказательства.

Однако за математическое доказательство этой теоремы в классической физике была фактически принята грубейшая тавтология, т.к. всё, что утверждается в формулировке теоремы доказывается на основании того же, что и утверждается. Вначале методом тавтологии доказывается теорема о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа полному ускорению точки на траектории (далее: теорема о геометрическом равенстве), а затем на этом основании доказывается уже сама теорема о проекции ускорения. При этом полное геометрическое равенство в теореме о геометрическом равенстве остаётся недокзанным. Фактически оно вытекает из классического определения годографа, которое само не обосновано физически.

Жуковский даёт следующее определение годографа: «Годограф скорости есть кривая, проходящая через концы векторов, проведённых из начала, равных и параллельных скоростям движущейся точки». Естественно, что при параллельном переносе векторов скорости в любую точку системы координат, а не только в её начало, приращение координат всех его векторов будет одинаковым. Изменяется только начало отсчёта этого приращения, что не влияет ни на абсолютную величину, ни на направление самого этого приращения и соответственно на абсолютную величину и направление ускорения, определённого по этому приращению.

Однако о полном геометрическом равенстве скорости соответственной точки годографа и абсолютного ускорения точки, как базового аргумента доказательства теоремы о проекции ускорения, можно говорить только в одном единственном случае - при наличии доказательства, что такое расположение годографа является единственно возможным, а не просто вытекает из фактически постулированного классического определения годографа. Такого доказательства в рассматриваемых теоремах нет, и не может быть в принципе, т.к. физическая сущность годографа не зависит от его ориентации в пространстве по направлению и от координат его расположения в пространстве.

Годограф не перестанет быть годографом и в произвольной точке пространства с произвольным разворотом его векторов. Главное, чтобы для всех векторов был соблюдён одинаковый произвольный угол их переноса в произвольную точку пространства. Однако в этом случае сохраняется только абсолютная величина приращения скорости. При этом направление скорости соответственной точки годографа вовсе не обязательно должно соответствовать полному ускорению точки геометрически. Это может быть только в частном случае, указанном в классическом определении годографа, т.е. при построении годографа методом параллельного переноса векторов скорости в какую-либо точку системы отсчёта. Однако частный случай естественно не является доказательством, что это единственно возможный вариант расположения годографа в пространстве.

О несоответствии действительности классической версии полного ускорения точки на криволинейной траектории свидетельствуют так же и противоречия между теоремой о проекции ускорения и теоремой о сложении ускорений Кориолиса. В первой из них центростремительное и тангенциальное ускорение направлены вдоль главной нормали и вдоль главной касательной к траектории соответственно. При этом в теореме Кориолиса они направлены вдоль нормали и вдоль касательной к переносному движению. Естественно, что в этом случае полное ускорение точки на траектории в каждой из этих теорем будет разным, как по направлению, так и возможно по абсолютной величине, что будет показано ниже.

Выход из всех этих принципиально неразрешимых в классической физике противоречий, обозначенных выше, есть только в нашей теории полного ускорения точки на траектории произвольного криволинейного движения, которая неотделима от нашей версии модели равномерного вращательного движения, нашей версии явления Кориолиса и истинного физического смысла годографа.

Как показано выше, ускорением криволинейного движения является центростремительное ускорение равномерного вращательного движения «криволинейной» точки с усреднёнными геометрическими и динамическими параметрами, вписанной в траекторию. При этом центростремительное ускорение, равно как и само равномерное вращательное движение, может проявляться только в одном случае, когда ни какое тангенциальное ускорение и ни какие-либо другие ускорения не будут ему, центростремительному ускорению и равномерному вращательному движению в этом мешать. А не мешают центростремительному ускорению равномерного вращательного движения только те ускорения, которые оно в его родной «криволинейной точке» и обобщает, т.е. его собственные составляющие.

Отсюда следует, что в «криволинейной» точке не может одновременно проявляться нормальное центростремительное ускорение и какое-либо постороннее внешнее тангенциальное ускорение, не входящее в состав центростремительного ускорения, уже обобщающего все возможные ускорения в этой усреднённой «криволинейной» точке. Это означает, что теорема о проекции ускорения построена на абсолютно бездоказательной тавтологии, с помощью которой классическая физика, к тому же, пытается совместить откровенно несовместимые вещи: «криволинейную» и «прямолинейную» точку без их слияния в одну общую усреднённую «криволинейную» точку и в одно общее центростремительное ускорение равномерного вращательного движения в этой «криволинейной» точке.

В классической физике, конечно же, не существует никаких «криволинейных» и «прямолинейных» точек. Однако, как показано выше, в безразмерной геометрической точке просто не может быть определено не только обобщённое центростремительное ускорение, но и вообще какое-либо ускорение в принципе, т.к. одна точка не определяет никакого приращения движения. Конечно же, геометрическая точка сама по себе не отменяет движение, которое ней реально наблюдается, если оно есть. Однако если уж мы всё-таки определили какое-то ускорение в точке, то это может быть только среднее ускорение в усреднённой точке, конечной малости, т.к. в геометрической точке никакое ускорение определить невозможно ни практически, ни теоретически. При этом в усреднённой «криволинейной» точке не может быть никакого другого ускорения, кроме центростремительного.

Поскольку обобщённое центростремительное ускорение в классической физике академически является линейным ускорением, то, так же, как и все линейные вектора, оно подчиняется законам векторной геометрии, т.е. его можно складывать с любыми другими линейными векторами, но только с некоторой оговоркой. Необходимо помнить, что складываются не только ускорения, но и движения. Поэтому сумма центростремительного и тангенциального ускорений, начало сложения которых в одной какой-то пусть даже геометрической точке, проявляется уже не в этой точке и даже не в криволинейной и прямолинейной точке составляющих движений, а в общей новой «криволинейной» точке абсолютной траектории произвольного криволинейного движения. Именно это фактически и доказывает классическая же теорема Кориолиса.

Из этого следует, что центростремительное ускорение вдоль главной нормали в теореме о проекции ускорения это фактически есть не что иное, как полное абсолютное ускорение в текущей абсолютной «криволинейной» точке, в которой нет никаких посторонних, не входящих в неё тангенциальных и прочих ускорений. При возникновении же нового тангенциального воздействия и нового потенциального ускорения Кориолиса эта точка остаётся позади нового образующегося движения, превращаясь из точки старого абсолютного движения в «криволинейную» точку нового переносного движения. При этом в «криволинейной» точке нового образующегося суммарного абсолютного движения можно опять же определить только одно единственное обобщённое центростремительное ускорение без каких-либо посторонних составляющих. И так далее.

Причём, как показано в (гл. 4) классическое ускорение Кориолиса при поддержании постоянной угловой скорости переносного движения завышено вдвое по отношению к реальной действительности (см. гл. 4). Поэтому полное ускорение точки суммарного абсолютного движения в соответствии с теоремой Кориолиса направлено не вдоль главной нормали, а отклоняется от неё сторону движения точки, точно так же, как и в теореме о проекции ускорения. В этом отношении эти две классические теоремы хорошо согласуются между собой, но только внешне, а не принципиально.

Это совпадение не только взаимно не подтверждает каждую из этих теорем и их соответствие истине. Наоборот, оно свидетельствует об их обоюдной ошибочности. Хотя главная нормаль в новой абсолютной «криволинейной» точке по теореме Кориолиса о сложении ускорений и отклоняется от главной нормали в предыдущей точке, как и в теореме о проекции ускорений, однако она не может отклониться отклоняться от самой себя При этом:

 

Во-первых, обобщённое центростремительное ускорение в новой точке не может иметь никаких тангенциальных проекций. Оно так и останется однонаправленным к новому центру нового усреднённого равномерного вращательного движения центростремительным ускорением. При этом изменение пространственной ориентации главной нормали нового вращения можно объяснить только ускорениями высших порядков, которые только и проявляются в любом криволинейном движении. В фиксированной же точке, хоть в криволинейной, хоть в геометрической может проявляться только фиксированное среднее ускорение в этой точке, которое определяет двльнейшее движение только в качестве одного из его начальных условий.

Во-вторых, при неизменной угловой скорости переносного вращения ускорение Кориолиса в классической физике завышено вдвое по сравнению с реальным геометрическим приращением тангенциального ускорения под действием силы, поддерживающей постоянную угловую скорость, т.к. половина поддерживающей силы затрачивается на компенсацию истинной силы Кориолиса (см. гл. 4). Поэтому величина отклонения главной нормали в каждой из этих теорем при одинаковой тангенциальной силе будет разная.

 

В реальной действительности и в нашей версии ускорения Кориолиса вектор тангенциального ускорения естественно будет вдвое меньше, чем в теореме о проекции ускорений при одинаковых тангенциальных силах и прочих условиях. Естественно, что при этом будет меньшим как угол отклонения новой главной нормали и соответственно полного ускорения точки, так и его абсолютная величина. Но как бы то ни было доказательство теоремы о проекции ускорения это не только тавтология, но и очередной «шедевр» классической физики, демонстрирующий, как из правильной математики делается не правильная физика!Ё!

На странице продолжения статьи см. опровержение теоремы о проекции ускорения, графическое подтверждение нашей версии полного ускорения точки на траектории и нашей версии явления Кориолиса.

 

Подробнее см. Астахов А. А. "Физика движения, гл. 7.3

 

Категория: Мои статьи | Добавил: aaa2158 (12.11.2015)
Просмотров: 577 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 1.0/1
Всего комментариев: 1
avatar
1
Здравствуйте Александр Алексеевич !
Нашел я эту поддерживающию силу Кориолиса. Она прячется за центробежную силу относительно основного центра вращения. И по направлению совпадает с ней. При переходном поворотном движении к центру центробежная сила пропорционально динамики движения тела к центру центробежная сила пропадает а взамен её возникает чисто обычная сила сопротивления при ускорении движения тела по прямой. Классическая физика вращения хоть и от части но она виртуальна. Сдесь один и тот же процесс можно описать разными путями . Главное правильно использовать все инструменты и ничего не пропустить. Потом долго спорить кто прав. И это будет вечный спор. Прав будет тот кто сможет описать процесс не отрываясь от реальной природы. Вот пример виртуальности. Можно сказать что центростремительное ускорение действует зеркально и именно она создает центробежную силу . От этого ничего в движении не изменится. Потому запишем её со знаком минус. Составим график изменения центростремительного ускорения при заданных параметрах вращения во времени при движений тела к центру. Если тело переместить к центру с ускорением со знаком плюс согласно этого графика то центробежная составляющая совсем пропадет и останется одна динамическая сила инерции движения тела по прямой. Похоже в этот момент движения вращение вообще прекратится и появится на конечной окружности.
Мне мало что понятно из описания. Научный язык я далеко не совершенно знаю. Но всеже приблизительная картинка нарисовалась . Направление энергетики движения тела в таких системах проверяется путем ликвидирования связи в рассматриваемой точке. Графически построил образно отражение фотона в теле от конца связи. При укорочении радиуса длина свободного движения фотона от отражения до отражения уменьшается следовательно угловая скорость падает. Угол падения уменьшается (нарисовал в конце радиус вектора перпендикулярный отрезок )следовательно центробежная сила падает. При отражении от конца вектора двигающегося к центру фотон получает дополнительный момент импульса. Отражение произойдет под большим углом и большей скоростью по траектории уже ближе к центру. Еще пару таких шагов и будет видно в каком направлении фотон продолжит свои путь при исчезновении связи. Этот путь будет совпадать с направлением последнего отражения По касательной к одной из окружностей основного центра сдесь и близко нет. По касательной к переходной окружности тоже нет. Скорее всего он пойдет после отражения на последней переходной окружности по касательной к новой окружности основного центра. Из построения видно что при определенной динамики движения к центру угол падения можно свести до нуля. Отражения не будет происходить и центробежная сила полностью исчезнет. Дальше у меня сомнения есть по сложению скоростей. Подождем до разрешения этого вопроса. С энергетикой проблема.
avatar