MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Мои статьи

Парадокс абсолютно упругого удара.

Яндекс.Метрика

Парадокс абсолютно упругого удара.

Парадокс абсолютно упругого удара некоторые авторы усматривают в том, что в ИСО, связанной с неподвижным телом, ударное тело, движущееся со скоростью V полностью останавливается, передавая своё движение телу–мишени. При этом якобы нарушается третий закон Ньютона, в соответствии с которым тела якобы непременно должны разлетаться в разные стороны. Один из таких авторов Спурре А. Ф. в статье «Парадоксы физики», размещенной в SciTecLibrary (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7113.html), предлагает разрешить этот парадокс формально математически, связав ИСО с центром масс взаимодействующих тел (ИСО ЦМ).  «Только с учетом движения самого центра масс системы, можно объяснить, почему шары разлетаются в разные стороны, согласно третьему закону Ньютона, но при этом один остается неподвижным, а другой движется со скоростью V (первого шара)» - говорит Спурре.

В системе ЦМ названный парадокс действительно не просматривается. В ней оба тела изначально движутся к ЦМ со скоростью V/2, а после взаимодействия с такими же скоростями разлетаются от ЦМ в полном соответствии с третьим законом Ньютона. Поэтому ва ИСО ЦМ и разрешать–то особенно ничего и не надо. Однако это не решение проблемы. Это уход от неё по принципу «не виден, значит, не существует». Кроме того, тот факт, что в одной из абсолютно равноправных систем отсчёта, каковыми по определению являются все ИСО, парадокс существует, а в другой – нет, уже сам по себе является парадоксальным.

Таким образом, в системе отсчёта, связанной с центром масс взаимодействующих тел кажущийся парадокс упругого удара не только не разрешается, но и приводит к другому уже совсем не кажущемуся парадоксу неравноправности ИСО!

Принцип относительности имеет один очень существенный недостаток. Это чисто математический приём, за которым не всегда виден физический смысл явления, не зависящий от того сквозь какие очки в виде различных систем отсчёта его рассматривают. Науке сегодня неизвестна абсолютная система отсчёта. Поэтому принцип относительности обязательно должен опираться на физический смысл явлений. Зная физический смысл явления инерции, кажущийся парадокс абсолютно упругого удара можно легко разрешить и в условно абсолютной ИСО, связанной с неподвижным телом–мишенью.  Обозначим её аббревиатурой (АИСО).

Ньютоновские силы инерции поэлементной поддержки (см. гл. 1.2.1.) препятствуют не только движению тел с положительным ускорением (тело мишень), но и поддерживают уже имеющееся движение физических тел при появлении у них отрицательного ускорения (ударное тело), т.е. при противодействии их движению. До выравнивания скоростей поддерживающие ньютоновские силы инерции ударного тела, всегда больше препятствующих движению ньютоновских сил инерции тела–мишени. Они не дают телу–мишени оторваться от ударного тела. Этому способствует так же и истинные силы инерции мировой материальной среды, которые «подпирают» всю вновь образующуюся систему со стороны тела–мишени. В результате вновь образующаяся система постепенно приобретает общий импульс, в реальном физическом взаимодействии.

У Спурре же в (ИСО ЦМ) разные тела абстрактно математически ещё до взаимодействия превращается в единую систему которая вопреки заявлению самого Спурре естественно уже никуда не движется относительно связанной с ней же системы отсчёта ИСО ЦМ, что искажает реальную действительность в виде исходных начальных условий задачи. При этом ранее неподвижное тело-мишень фактически по щучьему велению и по Спурре хотению приобретает в ней скорость V/2, а ударное тело по такому же сказочному принципу теряет половину своей изначальной скорости. В результате при m1 = m2 = m и скорости каждого тела равной V/2 энергия всей системы m * (V/2)2/2 + m * (V/2)2/2 = m * V2/4 уменьшается вдвое по сравнению с энергией заданного движения ударного тела m со скоростью V, равной m * V/2!

Это очередной далеко не кажущийся физический парадокс предлагаемого Спурре решения, в котором не только искажаются исходные начальные условия реальной действительности, но и нарушается закон сохранения энергии, соответствующий заданной реальной действительности.  

В реальной действительности система тел m1 и m2 образуется и приобретает свою скорость, равную V/2 не мгновенно по щучьему велению, как у Спурре в ИСО ЦМ, а во взаимодействии тел между собой с некоторым ускорением, с которым происходит выравнивание их скоростей.  Очевидно, что после того как в реальной действительности, а не в представлениях Спурре скорости взаимодействующих тел сравняются по величине ускорение вновь образующейся системы из двух объединённых тел прекратится. Простой расчет показывает, что на выравнивание скоростей, т.е. на движение объединенной системы, имеющей удвоенную по сравнению с ударным телом массу, но с половинной скоростью ударного тела расходуется только половина всей энергии взаимодействия или начальной кинетической энергии ударного тела в АИСО (Е=mV2/4). Это та самая энергия, которую у Спурре имеет искажённая система тел в ИСО ЦМ безо всякого взаимодействия, просто по щучьему велению.

Поскольку в отсутствие градиента скоростей кинетическая энергия не может быть передана телу–мишени, то после выравнивания скоростей вторая половина энергии ударного тела сохраняется в области упругой деформации. Из этого следует, что после выравнивания скоростей объединённая система из двух тел будет двигаться равномерно и прямолинейно со скоростью равной половине первоначальной скорости ударного тела. Однако двигаться с этой скоростью новая система будет недолго. Равномерно движущаяся система тел не испытывает инерционного сопротивления ни со стороны ударного тела, ни со стороны тела–мишени. Поэтому после выравнивания скоростей начинается разрядка напряжения области упругой деформации между телами системы.

Очевидно, что на этапе разрядки напряжения каждая из частей теперь уже распадающейся системы получит такие же по абсолютной величине приращения энергии и соответственно такие же приращения движения, как и на этапе формирования системы. Ударное тело получит отрицательный импульс движения, равный по величине её оставшемуся положительному импульсу. А тело–мишень получит положительный импульс равный по величине её уже приобретённому вместе с системой положительному импульсу. В результате после полной разрядки напряжения ударное тело в АИСО, связанной с телом мишенью, на абсолютно законных основаниях полностью остановится, а тело–мишень также без каких бы то ни было парадоксов приобретет скорость ударного тела.

Вообще говоря, парадокс заключается не в том, разлетаются ли тела после взаимодействия в разные стороны или нет. Третий закон Ньютона этого вовсе не требует. Он требует только равенства силы действия и противодействия, а точнее общего скалярного напряжения взаимодействия, которое условно академически может быть представлено в виде одинаковых сил, направленных на каждое взаимодействующее тело вдоль линии их взаимодействия. Причём это может быть зафиксировано в любой инерциальной системе, а не только в системе, связанной с ЦМ взаимодействующих тел. Настоящий парадокс современной физики состоит в том, что из разных, даже инерциальных систем результат одного и того же действия выглядит по–разному.

В ИСО ЦМ Спурре законы физики принципиально выполняются. Однако результат в ней будет отличаться от правильного результата в АИСО на постоянную величину равную половине скорости ударного тела, изначально заданной в АИСО по условию задачи. Это как раз та самая величина, которая виртуально безо всякого ускорения, т.е. фактически из ни откуда, искусственно появляется в решении Спурре в его ИСО ЦМ. Эта величина противоречит физической реальности для условно абсолютной АИСО, связанной с неподвижным телом–мишенью. Поэтому, связывая ИСО с центром масс не существующей физически системы ещё не объединённых тел, Спурре физически необоснованно исказил исходные данные, т.е. физическую реальность. С этой же ошибкой, равной половине условно абсолютной скорости ударного тела, он получил и ответ.

Выбор инерциальной системы координат, не соответствующей исходным данным, ничем принципиально не отличается от выбора неинерциальной системы координат (НСО) вместо исходной ИСО. Причём вопреки утверждению классической физики законы природы в НСО будут выполняться в любом случае так же, как и в исходной ИСО, т.к. природе собственно нет никакого дела до придуманных людьми систем отсчёта. Во всяком случае, будет, безусловно, выполняться алгоритм законов природы. Вот только отличаться результаты в НСО от результатов в исходной ИСО будут уже не на константу, а на переменную величину. Поэтому законы физики в НСО могут быть искажены до неузнаваемости. Однако принципиальной разницы между несоответствующей исходным реалиям ИСО и НСО никакой нет. И том и в другом случае результаты будут искажены. А до узнаваемости или нет, это уже второй вопрос, который зависит от того сможем ли мы учесть эти искажения, что одинаково возможно в обеих системах, с той лишь не принципиальной разницей, что в ИСО это сделать намного проще.

В абстрактно математическом решении Спурре система становится замкнутой только ценой искажения физической реальности. При этом реальные силы взаимодействия, которые проявляются на этапе выравнивания скоростей, превращаются в решении Спурре в фиктивные, т.е. несуществующие силы. В ИСО ЦМ Спурре искажена так же энергия заданного в АИСО движения тел, т.к. энергия системы и тел в ИСО ЦМ Спурре вдвое меньше исходной энергии ударного тела в АИСО.

Таким образом, объяснение кажущегося парадокса у Спурре сводится лишь к замене одного кажущегося парадокса несколькими реальными парадоксами, которые вполне безобидны с абстрактно математической точки зрения, но вряд ли могут быть оправданы физически. Так происходит во всех случаях, когда физику пытаются изучать абстрактно математическими методами, бесконечно манипулируя различными системами отсчета, и забывая при этом собственно о самой физике.

Использование подвижной ИСО ЦМ в рассматриваемом случае это не только бесполезный, но и крайне вредный математический формализм, причём вовсе даже не, потому что ИСО ЦМ не является в данном случае истинно абсолютной инерциальной системой отсчёта для всей вселенной. Во всей вселенной вряд ли вообще когда–либо отыщется абсолютная система отсчёта, т.к. даже мировой эфир не является абсолютной ИСО, по той простой причине, что в нём могут существовать различные внутренние течения. Вредность математического формализма Спурре состоит в том, что его ИСО ЦМ оторвана от физической реальности в конкретной области пространства бесконечной вселенной. Поэтому во избежание искажений реальной действительности в отсутствие в природе абсолютных систем отсчёта, частной абсолютной системой отсчёта может служить Заданная Условно Абсолютная инерциальная система (ЗУА ИСО), в которой учтены все изначально заданные параметры. В рассматриваемом случае исходные данные заданы в ЗУА ИСО, связанной неподвижным телом–мишенью, которая не может быть физически достоверно совмещена с системой ИСО ЦМ Спурре.

В ИСО ЦМ Спурре принципиально невозможно объяснить так же неупругий удар. А вот в ЗУА ИСО можно без каких–либо парадоксов смоделировать и неупругое взаимодействие. Если после выравнивания скоростей блокировать разрядку области упругой деформации каким–либо искусственным механическим способом, то вторая половина кинетической энергии ударного тела, остающаяся после выравнивания скоростей, сохраняется внутри системы до тех пор, пока не будет выведена из нее в виде излучения, теплового рассеивания или каким–либо иным способом. Если разорвать механическую связь до тех пор, пока энергия ещё не рассеется, то мы опять получим кинематику и динамику упругого взаимодействия.

Спурре утверждает, что только в системе ЦМ законы сохранения импульса и энергии приобретают и имеют реальный физический смысл и точные количественные значения. Однако, как показано выше, заданная (частная) физическая реальность не совместима с абстрактно математической реальностью ИСО ЦМ Спурре.

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

Категория: Мои статьи | Добавил: aaa2158 (12.11.2015)
Просмотров: 862 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 1.0/1
Всего комментариев: 2
avatar
1 777leonid900 • 22:33, 11.12.2016 [Материал]
Здравствуйте Александр Алексеевич!
Я не знаю существует такой закон или нет но суммарный импульс системы двух взаимодействующих тел сохраняется. Если представить абсолютно упругий сосуд в котором организовано движение абсолютно упругих тел взаимодействующих между собой и со стенкой сосуда то и сдесь суммарный импульс включая импульс сосуда также сохраняется. Если мы будем уменьшать объем сосуда. Прикладывать внешнию силу импульс системы будет расти за счет поискения телами дополнительного импульса от встречного движения стенок сосуда. Если предоставить возможность сосуду увеличить свои объем за счет взаимодействия тел со стенками то суммарный импульс системы будет уменьшаться.
В свободном круговом движении при уменьшении радиуса импульс тела возростает за счет получения дополнительного импульса от связи. При увеличении радиуса импульс тела уменьшается за счет отдачи части импульса связи. Все в мире связано.
avatar
0
2 aaa2158 • 08:16, 12.12.2016 [Материал]
Здравствуйте, Леонид!

Вы совершенно правы. Конечно же, такой закон есть. Самый главный закон природы это закон сохранения материи. Ну, а поскольку в замкнутой системе сохраняется материя, то естественно сохраняются и все её свойства: движение (импульс), напряжение (сила) и преобразование напряжение-движение (энергия или инерция).
avatar