MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Мои статьи

Физический смысл гравитационной постоянной

Яндекс.Метрика

Физический смысл гравитационной постоянной.

Из приведенного механизма перераспределения энергии взаимодействия следует, что кроме энергии взаимодействия, сила для физических тел в значительной степени определяется количеством активно контактирующих, т.е. работающих элементов материи физических тел и материальной среды. Образно говоря, сила взаимодействия зависит от количества элементов, образующих «ветер» и «парус» взаимодействия.

Естественно, что полная масса взаимодействующих тел всегда больше массы их активно работающих элементов, т.к. не все элементарные массы активно участвуют во взаимодействии. Из этого следует, что тела с одинаковым количеством полного вещества, но с разным количеством работающих элементов при общей силе взаимодействия будут ускоряться по-разному, т.е. инертная масса без соответствующего коэффициента не является мерой полного количества вещества взаимодействующих тел!

Количество работающих элементов только пропорционально полной массе физического тела, из которого они выделяются. Однако эта пропорциональность не является строго фиксированной. Коэффициент пропорциональности может зависеть от физического состояния, от структуры, от химического состава и от величины физических тел, а также от типа взаимодействия. Все эти факторы могут влиять на количество свободных элементов материи физического тела, непосредственно определяющих силовые характеристики взаимодействия и соответственно на приращение движения взаимодействующих тел.

В соответствии с законом сохранения импульса меньшее тело получает большее ускорение и соответственно большую энергию. Это объясняется не только врождённым свойством инерции, которая строго пропорционально количеству вещества в массе, но меньшим сопротивлением мировой материальной среды со стороны меньшего тела, т.к. в нём образуется меньшее количество свободных элементов, оказывающих сопротивление движению тела в условиях мировой материальной среды.

Большее количество свободных элементов в большем теле не только обеспечивает ему большее инерционное сопротивление, но и приводит к преимущественному пере отражению свободных элементов в сторону меньшего тела. В результате меньшее тело в соответствии с приведённым выше механизмом явления инерции должно испытывать большую движущую силу. Но это означает, что большая сила будет действовать не только на меньшее тело, но и на тело с меньшим количеством работающих элементов независимо от общего количества его вещества!

Таким образом, при разном коэффициенте пропорциональности количества свободных элементов и общего количества вещества взаимодействующих тел одинаковое ускорение могут получить и разные полные массы и наоборот. При этом одинаковые по количеству вещества, но имеющие разную внутреннюю структуру, химический состав и соответственно разные внутренние связи материальные тела могут получать разные ускорения при взаимодействии между собой.

Из этого следует, что во всех типах взаимодействий масса взаимодействующих тел, определяемая по ускорению, не соответствует полному количеству их вещества. Следовательно, ни гравитационная масса, ни инертная масса не отражает истинное количество её вещества. Одним из примеров, подтверждающих этот факт, является численное несоответствие инертной и гравитационной массы одного и того же тела, хотя надо полагать, что полное списочное количество вещества в одном и том же теле не может изменяться в зависимости от вида его взаимодействия.

Считается, что гравитационная и инертная массы строго пропорциональны. Как известно, гравитационная масса приводится в соответствие с полной инертной массой только через коэффициент пропорциональности, который входит в состав фундаментальной физической величины – гравитационной постоянной. Присутствие в законе всемирного тяготения коэффициента пропорциональности, который непосредственно входит в состав гравитационной постоянной может быть вызвано двумя причинами:

 

Во-первых, количество активных работающих элементов тяготеющих тел еще в большей степени не соответствует полному количеству их вещества, чем в контактных взаимодействиях. Возможно, из-за малого паруса сила тяготения осуществляется на уровне близком к врождённым силам инерции.

Во-вторых, при выводе закона всемирного тяготения за эталон массы был принят эталон инертной массы, которая не соответствует инертности гравитационного взаимодействия. Если бы за эталон массы была принята гравитационная масса, понадобился бы коэффициент пропорциональности уже для инертной массы.

Причём этот коэффициент пропорциональности входил бы в состав уже не гравитационной постоянной, а инертной постоянной, которая была бы значительно больше единицы. А если бы за эталон массы было бы принято полное количество вещества эталонного физического тела, то инертная и гравитационная массы имели бы свои индивидуальные коэффициенты пропорциональности, которые входили бы состав их индивидуальных постоянных.

 

Таким образом, гравитационная постоянная, кроме всего прочего содержит в своём составе, в том числе и коэффициент пропорциональности между гравитационной и инертной работающей массой. Вследствие относительно малого количества свободных массовых элементов, выделяющихся при гравитационных взаимодействиях, гравитационная инертная масса более близка к истинному количеству её вещества, а её инертность близка к врождённой инертности материи.

В связи с малым количеством свободных элементов, образующих парус взаимодействия, коэффициент пропорциональности между свободными элементами тяготеющих тел и полным количеством их вещества должен иметь очень малую величину по сравнению с контактными взаимодействиями, что и подтверждает величина гравитационной постоянной, которая в системе СИ равна (6,673 * 10-113 / (кг * с2)]).

Следовательно, при одинаковой силе взаимодействия одинаковые массы при гравитационном взаимодействии должны ускоряться значительно быстрее, чем аналогичные массы в контактных взаимодействиях.

Не исключено, что ключ к решению проблемы «черной материи», т.е. дефицита видимой массы во вселенной также следует искать в несоответствии истинного количества вещества материальных объектов их видимой инертности, обеспечиваемой врождённой инертностью совместно с сопротивлением среды.

В зависимости от плотности эфира в разных уголках вселенной коэффициент гравитационного взаимодействия может меняться, что наблюдается в виде несоответствия движения видимой материи законам Кеплера и объясняется тёмной, т.е. невидимой материей. В реальной действительности эффект дополнительной невидимой материи может возникать за счёт большего сопротивления более плотной материальной среды парусам взаимодействия, которые в более плотной среде могут иметь и большие размеры.

Не исключено так же, что в предложенном механизме явления инерции и взаимодействия следует искать ключ и к объяснению дефекта массы. Мы не можем пока знать детали механизма выделения свободных работающих элементов при взаимодействии. Но силы связи в ядре атома намного больше сил связи атомов в молекулах. Поэтому ядра атомов могут выделять значительно меньше свободных массовых элементов, чем связки атомов в молекулах и связки самих молекул. А это влияет на видимую массу.

Во всяком случае, абсолютный коэффициент взаимодействия ядер атомов, может значительно отличаться от абсолютного коэффициента взаимодействия вещества и свободных нуклонов. Да, и физическое состояние самих нуклонов после насильственного расщепления атомов тоже исключать нельзя.

Приведённый механизм взаимодействия может разрешить и некоторые нерешенные сегодня фундаментальные проблемы современной электродинамики, связанные со вкладом механической и электрической массы в инертность заряженных частиц. Нет ни механической, ни электромагнитной массы. Есть масса, как количество вещества физических тел и элементарных частиц, в том числе и заряженных. И есть инерция, вызываемая количеством работающих элементарных масс физических тел или элементарных частиц.

Электромагнитные явления – это те же самые взаимодействия материальных объектов на уровне элементарных носителей вещества, подобные гравитационному или инертному взаимодействию. Именно элементарные носители вещества и образуют любые поля любых взаимодействий, в том числе и электрических взаимодействий. Поэтому электромагнитная масса отличается от механической или инертной массы только коэффициентом пропорциональности, определяющим соотношение полного количества вещества заряженных частиц и количеством работающих массовых элементов в электрических взаимодействиях.

В классической физике приводится наглядный смысл гравитационной постоянной. Так, например, С. Э. Хайкин в Общем курсе физики Т1, Механика, издание второе, дополненное и переработанное, государственное издательство технико-теоретической литературы ОГИЗ, Москва, Ленинград 1947 г. на стр. 268 пишет:

На наш взгляд, наглядный «смысл» гравитационной постоянной, приведенный Хайкиным не соответствует ее физическому смыслу. Ничего наглядного, а, значит, и понятного в этом «наглядном смысле», а точнее в наглядной бессмыслице нет.

Принцип эквивалентности масс или сил гравитации и инерции это эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Приведём один из вариантов его современного изложения:

«Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное достаточно малое тело — гравитационная или сила инерции».

Однако сам А. Эйнштейн говорил только о пропорциональности масс: «...пропорциональность между инертной и тяжелой массой соблюдается без исключения для всех тел с достигнутой до настоящего времени точностью, так что впредь до доказательства обратного мы должны предполагать универсальность этой пропорциональности...».

Но, как это ни странно, в современной физике под принципом эквивалентности масс преимущественно понимается не пропорциональность, а именно равенство масс дословно. Это мнение основано на том, что при помощи различных систем физических величин и систем их измерения гравитационная постоянная может быть численно сведена к единице. Однако даже сама по себе необходимость совершения каких-либо действий для того чтобы свести огромную численную разницу между этими массами, причём в одной и той же системе физических величин к единице, неопровержимо свидетельствует об отсутствии их численного равенства.

Добиться такого равенства можно только устранив из системы измерения физических величин само понятие массы и соответственно её размерность. Но тогда не будет и самого принципа эквивалентности массы. Именно по такому ложному пути идут сторонники системы измерения физических величин LT. О правомерности или скорее, о неправомерности упразднения гравитационной постоянной мы подробно поговорим в главе (2.). Однако есть более разумный и естественный путь к пониманию принципа эквивалентности и без упразднения гравитационной постоянной.

Логично предположить, что если одно и то же тело по-разному притягивается или ускоряется инертно, то постоянное и неизменное количество его вещества просто по-разному участвует в этих типах взаимодействий. Поскольку тело одно, то равенство гравитационной и инертной масс, может заключаться только в равенстве их общего количества вещества. Однако Хайкин вместо того, чтобы показать вполне естественное и принципиальное равенство общего количества вещества одного и того же тела и разное участие этого вещества в разных типах взаимодействий, выдаёт за физический смысл гравитационной постоянной вопиющее противоречие?!

Единичное соотношение произведения масс и квадрата расстояния между ними, на которое ссылается Хайкин, справедливо не только для единичных масс и единичного расстояния между ними, а для любых масс, произведение которых численно равно квадрату не обязательно единичного расстояния между ними. Например, «наглядный смысл», приведённый Хайкиным сохранится и для масс 5 кг и 20 кг при расстоянии между ними 10 м и т.д.

А вот с учётом размерности силы и гравитационной постоянной равенство, приведённое Хайкиным, вообще не имеет физического смысла. Даже если отношение произведения масс к квадрату расстояния между ними равно единице, то сами массы и расстояние между ними физически никуда не исчезают. Поэтому их нельзя опускать, как это сделал Хайкин.

С физической точки зрения закон тяготения для любых масс можно представить в следующем виде:

F = γ * k,

где

k = m1 * m2 / r2 [кг22]

Коэффициент (k) может принимать любые численные значения, в том числе и единичное значение, причём, как показано выше, не только для единичных масс и единичного расстояния между ними. Однако физический смысл гравитационной постоянной (γ) не становится от этого ни более наглядным, ни более понятным. Наоборот, акцентируя внимание на единичном значении коэффициента (k), Хайкин только уводит физику в сторону от истинного физического смысла гравитационной постоянной.

Физически сила не равна гравитационной постоянной, ни при каких значениях (k) и ни при каких значениях масс и расстояниях между ними, даже если произведение масс численно равно квадрату расстояния между ними, т.к. сила и гравитационная постоянная имеют разную размерность и соответственно разный физический смысл. То есть, даже если численное значение (F) равно численному значению (γ), то физически сила не равна гравитационной постоянной:

F = γ, так как

[кг * м/с2] ≠ [м3 / (кг * с2)]

Таким образом, физический смысл гравитационной постоянной никак не связан с наглядной бессмыслицей, представленной Хайкиным. Гравитационная постоянная вообще не может быть исключительно одним только коэффициентом пропорциональности между массами, т.к. она имеет вполне определённую размерность, а это уже физическая величина. Она не перестанет быть физической величиной даже если в ей составе есть, в том числе и какой-то безразмерный масштабный коэффициент пропорциональности. А физическая величина, кроме всего прочего имеет ещё и индивидуальный физический смысл.

Тем не менее, численное значение гравитационной постоянной определяется, в том числе и коэффициентом пропорциональности только не между массами одних и тех же тел, т.к. количество вещества одного и того же тела естественно не меняется в зависимости от типа взаимодействия. Как показано выше, меняется только количество работающих массовых элементов. В этом смысле гравитационная постоянная определяется коэффициентом пропорциональности между работающими массовыми элементами, приходящимися на единицу общего количества вещества физических тел в этих двух типах взаимодействия.

Количество работающих массовых элементов, выделяющихся при взаимодействии, определяется потенциально возможным количеством свободных массовых элементов в структурных образованиях физических тел и величиной силы взаимодействия, вызывающей их высвобождение. Поэтому естественно их количество зависит от многих факторов: от физического состояния, от структуры, от химического состава, от величины физических тел, а также от типа взаимодействия и плотности окружающей мировой среды.

Уже сегодня есть опытные данные, свидетельствующие о том, что сила тяготения зависит от химического состава и физического состояния взаимодействующих тел. В соответствии с предложенным механизмом явления инерции количество работающих массовых элементов в контактном взаимодействии в значительной степени должно быть обусловлено так же и размерами взаимодействующих тел.

В периферийных областях крупных взаимодействующих тел свободных массовых элементов выделяется значительно меньше, чем непосредственно в области взаимодействия. Поэтому их парус оказывает несколько меньшее влияние на их инертность, чем в меньших телах, что приближает большие тела к гравитационным взаимодействиям по этому принципу. Тогда, если за эталон массы принять инерционные свойства больших масс, то гравитационная постоянная возможно была бы несколько больше, т.е. ближе к единице, чем сегодня для малых масс.

 

 

Если согласиться с теорией Ацюковского В. А., то гравитация обусловлена избыточным давлением эфира мировой материальной среды с внешней стороны гравитирующих объектов. Это означает, что в гравитационном взаимодействии тела взаимодействуют не непосредственно между собой, а с мировой материальной средой, т.е. это значительно более слабое взаимодействие по сравнению с контактным взаимодействием непосредственно между физическими телами. Следовательно, в гравитационном взаимодействии выделяется меньшее количество свободных массовых элементов.

Причём поскольку область наименьшего давления свободного эфира находится в центре тел, то наибольшая сила тяготения также должна наблюдаться в центре тел. Это подтверждается опытными данными по измерению гравитации в глубоких шахтах. Вопреки современным теориям, предполагающим уменьшение гравитации с увеличением глубины шахты за счёт гравитации, оставшихся наверху масс, с увеличением глубины шахты гравитация только увеличивается! По этой же причине сила тяготения действует на тела через их центры, т.к. в центре тел сосредотачивается большая часть работающих массовых элементов.

Наверное, есть какое-то предельное разряжение эфира между тяготеющими телами, а также внутри тяготеющих тел, обусловленное предельными параметрами термодиффузионного движения амеров эфира. Поэтому бесконечная концентрация вещества в какой-то ограниченной области пространства и бесконечный рост силы тяготения в этой области исключены, что в свою очередь исключает такие образования, как «черные дыры». По крайней мере сказки о них, видимо, несколько преувеличены. Они не стягивают все вещество в одной точке.

По поводу пропорциональности гравитационной и инертной масс С. Э. Хайкин в упомянутой выше работе пишет:

Пропорциональность гравитационной и инертной масс действительно не может быть случайностью, т.к. на наш взгляд, любые взаимодействия между материальными телами, в том числе и явление всемирного тяготения, определяются одними и теми же законами природы. Если учесть, что силы тяготения вызваны обычными контактными взаимодействиями тел с мировой материальной средой, то между законами динамики Ньютона и силами тяготения нет никакой принципиальной разницы.

Хайкин С. Э. говорит, что «в классической физике законы динамики никак не связаны с существованием сил тяготения».  Однако вся небесная механика построена исключительно на законах динамики механического движения. Именно из третьего закона Ньютона непосредственно вытекает, что небесные объекты выступают в гравитационном взаимодействии как равноправные партнеры, которые могут отличаться только массой. Именно из этого и исходил Ньютон, работая над законом всемирного тяготения.

Это означает, что закон всемирного тяготения представляет собой только одну из форм записи второго закона Ньютона. Если закон всемирного тяготения выразить через ускорение свободного падения (а = k * Mз / r2), то для гравитационных взаимодействий мы получим тот самый второй закон Ньютона из классической динамики Ньютона (F = m * а), которая по ошибочному мнению Хайкина имеет самостоятельный физический смысл, никак не связанный с законом всемирного тяготения!

Сила из второго закона Ньютона это не просто абстрактная неуравновешенная сила, которая стала таковой в современной физике только по той простой причине, что в классической модели неуравновешенного движения ответное тело взаимодействия искусственно выносится за рамки неинерциальной системы ускоряемого тела и в дальнейшем для него не рассматривается. В реальной действительности ответное тело никуда не делось, т.к. именно его масса и определяет ускорение якобы неуравновешенного движения ускоряемого тела и реально уравновешивает взаимодействие в целом в соответствии с третьим законом Ньютона.

Присутствует в классической динамике, определяемой вторым законом Ньютона и расстояние между взаимодействующими телами. Это размер зоны упругой деформации вдоль линии взаимодействия между взаимодействующими телами. Правда в отличие от силы тяготения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния, сила упругости зависит от удлинения линейно, т.е. сила упругости пропорциональна первой степени удлинения. Эта зависимость была установлена экспериментально и носит имя: закон Гука:

Fупр. = - k * x,

где:

x – удлинение;

k – модуль продольной упругости или модуль Юнга. 

Однако это соотношение справедливо для равномерно деформированного тела, в котором установившаяся статическая деформация равномерно распределена по его объёму для постоянной силы, вызывающей деформацию. При движении под действием постоянной силы с постоянным ускорением деформация и силы упругости распределяются неравномерно по длине тела. Если учесть, что в реальном взаимодействии сила в центре зоны деформации не постоянная, а изменяется пропорционально удлинению, то индивидуальная сила, приложенная к каждому массовому элементу в каждом поперечном сечении тела, оказывается пропорциональной квадрату удлинения. Покажем это графически на Рис. 1.2.1.

Разобьем два взаимодействующих тела, представляющие собой цилиндрические стержни с одинаковой для простоты массой и одинаковыми геометрическими размерами на равные линейные части по длине цилиндров. Пусть для простоты таких частей будет три в каждом теле. Тогда любая сила, действующая на такие тела, будет пропорциональна (кратна) трём.

Пусть, исходя из нашего разбиения, при разгоне тел к ним условно приложена внешняя постоянная по величине и направлению сила равная (3F). Во время разгона к каждому элементу взаимодействующих тел будут приложены силы, показанные на рисунке (1.2.1.). На рисунке показаны также силы, действующие между элементами.

Мы не можем количественно оперировать с нулевыми или бесконечно малыми силами и удлинениями. Поэтому за точку отсчёта условно примем удлинение (х = ±1) и силу (F = 1F). Эти параметры будут соответственно обозначать начало сжатия и конец расширения зоны деформации (см. Рис. 1.2.1). При этом численные значения удлинения и силы на этих стадиях могут быть сколь угодно малыми.

Целесообразность их малости для практических расчётов покажет опыт. Тогда эта величина может быть принята за единичное удлинение, а сила, вызывающая её – за единичную силу. Количество сечений рассчитывается как частное от деления максимальной силы на минимальную. При этом наибольшее удлинение также будет кратно этому соотношению

И ещё одно предварительное пояснение. Сила взаимодействия образуется в самом центре зоны деформации. Эту часть зоны деформации для простоты будем условно считать несоизмеримо малой по сравнению с деформацией, распространяющейся по длине тел. Тогда за удлинение, участвующее в расчётах силы, действующей на внешних концах и в центре зоны деформации тел, будем принимать только удлинение самих тел.

Но как бы ни была мала центральная зона деформации, она также подчиняется закону Гука. А поскольку она образуется из того же материала, из которого состоят и сами тела, то сила которая в ней образуется также меняется пропорционально удлинению. Таким образом, опуская это удлинение в общем удлинении тел, мы, тем не менее, будем учитывать вызываемое им изменение силы в центре взаимодействия.

Далее

Подробнее см. А. А. Астахов, "Физика движения", глава 1.2.    

 

 

Категория: Мои статьи | Добавил: aaa2158 (03.12.2015)
Просмотров: 434 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar