Нет, ребята, все не так, все не так ребята

trety_a — 25.09.2019 Современную, можно сказать, школьную, физику создал Ньютон, по крайней мере, ту ее часть, что называется механика. Авторитет этого ученого был и есть настолько большим, что никто не возражал, не пытался и не пытается что-либо изменить, добавить, или подправить в его учении. Хотя и у Ньютона есть немало спорных моментов.

Скорость

В физике, а точнее в механике, а еще точнее, в кинематике, определяют скорость движения тела как векторную величину. Это понимание можно найти в любом учебнике, или в справочнике по физике.
Однако, вот мы садимся в автомобиль и едем прокатиться. Перед нами дорога и приборная доска, а на ней спидометр и он показывает, например, 50 км/час.

Что это?  Вектор скорости?

Нет конечно, но учебник по физике утверждает…, а, … да, да, это скорость, по модулю. Это модуль вектора скорости.
Ну, хорошо,  а есть такой спидометр, чтобы строго по учебнику измерял вектор скорости, или скорость, как векторную величину? Ну, чтобы по науке. Чтобы все правильно было.

А что, по науке – это правильно?
Смотря, какая наука.

В своей повседневной жизни люди определяют перемещения в пространстве, используя понятия – скорость и направление. В настоящее время понятие «направление»,  несомненно, является вектором. Ньютон же, в свое время, объединил скорость и направление перемещения в одно понятие  – вектор скорости.

А зря.

Хотя его можно и понять, в то время еще не существовало спидометров, и вообще каких-либо приборов для измерения скорости.

Скорость это перемещение из одной точки пространства в другую, т.е. на определенное расстояние, за какое-то время, и не важно, в каком направлении. Само расстояние не является вектором. Мы говорим; ехал со скоростью 90 км в час, а куда - в Питер, а откуда - из Москвы. И все понятно.

В жизни мы разделяем понятия направление и скорость. И это происходит всегда. А теперь попробуем объяснить такое путешествие из Москвы в Питер с помощью понятия скорости как вектора.
Слабо?

Точно такая же картина наблюдается и в случае с таким понятием в физике, как сила. По классическому представлению сила тоже величина векторная.

А зря!

Это нехорошо, т.к. кроме самой силы, ее величины, есть еще направление приложения этой силы. Например: взорвался снаряд, ударная волна и осколки разрушили все в радиусе м метров, и где здесь вектор? Очевидно, что на все пораженные элементы воздействовала сила, очень вероятно, что во всех направлениях, сила была одинаковой; и вверх и вниз и вокруг, всюду.

Кроме того, совершенно очевидно, что объединять скорость движения и направление, силу и направление ее приложения, нет никакой необходимости. Можно объединять, а можно не объединять, но представляется, не объединять, будет правильнее, более строго по физике явления и ближе к реальной жизни.

Так почему же современная физика не отражает существующую реальность, почему все не так, как в жизни. Это нехорошо и это нужно изменить.

Ускорение

В любом учебнике по физике ускорение определяется, как изменение скорости за  определенное время. Скорость измеряется в метрах в секунду – м/с, время измеряется в секундах  – с.

Тогда ускорение, обычно обозначается буквой «а»:

а =  скорость в конце – (минус) скорость в начале, и результат разделить на время.

а = (Vк – Vн)/t  = ΔV/t;

а =  (м/с разделить на с)   =  м/с/с   =  м/ с².

В результате этих манипуляций Ньютон написал размерность для ускорения в виде м/с² , т.е. метры разделил на секунды, которые возвел в квадрат.

Но даже в размерности самой скорости - м/с,  это не арифметическая операция деления метров на секунды, это же сделать невозможно. Метры за секунды, или метры в секунду, или расстояние за время. м/с – это лишь лингвистическая форма сокращения, означающая, что столько-то метров пути было пройдено за 1 секунду. Чтобы не писать: метров в течение секунд и применяют сокращение, м/с,.

Например: 144 метров за 12 секунд, чтобы не писать так длинно и придумали сократить: 12 м/с.

Такое сокращение вполне допустимо, только нужно помнить, что это не арифметическая операция. Ньютон поступил прямолинейно и разделил м/с на с, получилось м/с·с, и дальше: м/с² . Ньютон совершил очень маленькое отступление от истины, практически незаметное, совершенно ничтожное, и тут ему, что называется, поперло. Образовался новый физический термин – ускорение, а на нем выросло целое научное направление в физике, под названием кинематика, Ньютон стал самым большим, самым главным ученым всех времен и народов. А всего лишь чуть – чуть сфальшивил. Чуть, чуть и мировая наука свернула налево.

Во-первых, арифметическая операция возведения в квадрат означает умножение числа на такое же число, три в квадрате означает;  три умножить на три. 3² = 3 · 3 = 9.

Во-вторых, операция умножения означает многократное сложение: 3 · 3 = 3 + 3 + 3 = 9, и в этом случае, если секунды в квадрате – это перемножение секунд, а вообще-то многократная сумма, то 3 секунды + 3 секунды + 3 секунды = 9 секунд, и никаких квадратных степеней здесь не образуется. Значит в формуле ускорения, размерность будет - м/с, а не м/с².

И все это правильно, даже если допустить арифметические действия над словами, над размерностями.
Математические действия предназначены для чисел и цифр, для размерностей этого делать не нужно.

Если это не понятно, то можно и по-другому; есть дистанция в три километра. Задание - преодолеть первый километр за 15 минут, на втором километре, равномерно ускоряемся и в итоге проходим за 12,5 минут, третий километр преодолеваем за 10 минут. Так на первом километре скорость 15 минут за километр, или 15 минут/километр, или 15 м/км. А почему нет, все логично.

На втором километре есть ускорение, а = ΔV/км, внизу км, потому-что ускорение произошло на километре, все по логике Ньютона.

Получается:

а = минуты/км·км = м/км².

Переведем в систему Си, в итоге, ускорение будет иметь размерность в виде: с/м². И все по логике, и все как бы правильно, и можно сочинять физику в новой парадигме. Будет не кинематика, а кинематематика, или лучше, кинатика.

А можно еще и так; в случае, когда ускорение не постоянное, как обычно описывают в учебниках, а переменное, например, увеличивается. Тогда само ускорение будет ускоряться. Посмотрим, что будет с математикой по философии Ньютона в этом случае. Обозначим ускорение ускорения буквами «аа».

аа = а(конечное) – а(начальное)  и разделить на время t  =  (ак – ан)/t = Δа/t, а размерность будет такой:

аа = м/с² /с  =  м/с³ .

Вот так вот, если ускорение не постоянное, а меняется со временем, то его размерность получается м/с³ , и все правильно и все логично.

А если еще продолжить, что ускорение «аа» также в своем случае ускоряется. Обозначим эту величину буквами «ааа» и его размерность уже будет иметь вид:

ааа = м/с³ /с  =  м/с⁴ .

И это можно продолжать до бесконечности. Ясно, что есть здесь какая-то заковыка, есть какая-то неправильность.
А  потому-что,  не нужно производить математические действия с размерностями, со словами, с понятиями, с терминами, с предложениями, абзацами, с главами и книгами.

Вернемся к тому, что ускорение, по правилам арифметики должно иметь размерность в виде м/с, а не м/с² .  Тогда  ускорение не будет отличаться от скорости, и не будет самостоятельной величиной в физике. Это значит, что вся конструкция кинематики рассыпается, а в итоге, рассыпается вся физика, как наука.

Это означает только одно – ускорение не имеет размерности, это безразмерная величина. Скорость увеличилась или уменьшилась вдвое, втрое, в полтора раза и т.д. Или скорость меняется по графику, например линейному, или по экспоненте, или построенному по точкам.

При движении по кругу, например, Земли вокруг Солнца, ускорения вообще нет, в отличие от современного классического, школьного представления . Скорость не меняется, а меняется направление. А это совсем другая физика.

Энергия

Вот пуля, лежит на ладони. Говорят, что пуля поражает цель своей массой.
Ну вот, лежит на ладони эта масса и ничего не поражает.

Говорят, что пуля поражает скоростью, вот свет с огромной скоростью освещает мишень и ничего не поражает, не убивает никого.

Пуля поражает цель своей массой и своей скоростью. Так вот это и есть полная энергия пули; ее масса и ее скорость. Пуля поражает цель своей энергией.

Больше здесь ничего и нет.

Можно написать значение энергии для пули, это масса, умноженная на ее скорость;

Е = m × V.

И все.  И это чрезвычайно логично, поэтому правильно. Посмотрим классический учебник по физике, а там не так. Там:

Е = m × V² .

Вот потому, что Ньютон не разделил понятия скорость и направление, потому, что в его законах скорость – это вектор, вот поэтому ему и пришлось возводить скорость в квадрат, чтобы уйти от векторной величины и использовать значение скорости по модулю. Потому-что энергия - это не вектор.  Но какой физический, не математический, а именно физический смысл имеет квадрат скорости, что это такое, где это можно посмотреть в жизни.

 Энергия  не вектор, хотя…

Если мимо нас пролетает пуля, и мы ее видим, например, с использованием высокоскоростной видеосъемки, то мы видим именно кинетическую энергию пули и только ее кинетическую энергию. Если встать взглядом на ось движения пули, перед ней, то  с использованием высокоскоростной видеосъемки, мы увидим пулю относительно неподвижной, но довольно быстро ощутим ее потенциальную энергию, именно потенциальную.

Здесь кинетическая и потенциальная энергии имеют геометрию и они строго перпендикулярны.

Таким образом, лет так 300 назад, ученые физики объединили физику и математику в одну науку: физико-математических наук, как и объединили скорость и направление, силу и направление, и некоторые другие понятия. Это они сделали напрасно, они отошли от чистой науки  физики и пришли к суррогату, как если смешать цемент и воду, в итоге получится раствор, который после полимеризации превратиться в камень.

А вода то была чистая, ее пить можно было.

Вот.

И это еще не все…

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив