Физика движения. Альтернативная теоретическая механика или осознание знания - Александр Астахов

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 линейный 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. При этом общее удлинение по-прежнему прямо пропорционально силе и наоборот, т.е. средняя сила, действующая на каждый массовый элемент, по-прежнему обратно пропорциональна массе, что и обеспечивает закон сохранения импульса. Но 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:

Во-первых, потому что каждое тело будет состоять из трёх одинаковых связанных между собой и потому одинаково ускоряющихся под действием любой силы масс.

А, во-вторых, потому что общее удлинение таких тел так же будет пропорционально трём.

Можно взять четыре сечения. Тогда сила, зависящая от количества сечений, будет условно равна 4F, а удлинение, так же зависящее от количества сечений условно равно (х = 4) и т. д.

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 соответствующей части Рис. 1.2.1. На рисунке показаны также силы, действующие между элементами. После окончания разгона тела приобретут некоторую скорость (V).

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 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.

Итак, смотрим рисунок:

Рис. 1.2.1

В современной физике считается, что силы упругости имеют электрическую природу. Но силы Кулона как раз и имеют квадратичную зависимость от расстояния. А вот почему квадратичная зависимость кулоновских сил от расстояния превращается в линейную зависимость сил упругости от расстояния, классическая физика не поясняет. Покажем, как это может быть согласовано.

Как видно из рисунка в центре зоны деформации сила изменяется пропорционально удлинению в нашем случае в (х = 3) раз, а затем к краям зоны деформации ещё во столько же раз, т.е. всего в ((х = 3) 2) раз. То есть сила инертного взаимодействия при движении тел с переменным ускорением под действием изменяющейся силы пропорциональна квадрату удлинения зоны деформации.

Таким образом, учитывая зависимость инертной силы масс двух взаимодействующих тел от квадрата их упругого удлинения, второй закон Ньютона можно привести к форме записи закона всемирного тяготения.

Fкв = k * (m1 * m2 / r2) (1.2.1)

Тогда

а1 = k * (m2 / r2) (1.2.2)

а2 = k * (m1 / r2) (1.2. 3)

где:

r2: удлинение взаимодействующих тел.

k – инертная постоянная.

По существу это один и тот же закон взаимодействия. Конечно, удлинение каждого тела это, строго говоря, не расстояние между телами. Это всего лишь удлинение зоны деформации, измеряемое от центральной точки взаимодействия до внешней границы зоны деформации. Но для самой зависимости силы от квадрата расстояния это отличие непринципиальное. Причём в некоторых случаях внешняя граница зоны деформации может простираться до внешней границы тел, как в нашем условном примере, в котором тела состоят всего из трёх частей. Однако в реальной действительности в большинстве случаев до внешней границы тел доходит настолько малая деформация, что из огромного количества поперечных сечений тел толщиной в один атом можно ограничиться их несоизмеримо малым количеством.

Мы условно ограничились тремя сечениями тел условно имитирующих сечения толщиной в один атом. Более того, мы взяли тела, состоящие всего из трёх сечений. При этом получилось, что силы, действующие на внешних концах зоны деформации, как бы не приложены к самим телам и направлены на пустое пространство. Но если допустить, что это только зоны деформации тел, за которыми стоят ещё многие миллиарды относительно слабо деформированных сечений, то наша модель, по-видимому, достаточно точно отражает действительность, в которой в виду малости эффективной части зоны деформации, силы на её внешних концах, как и положено, приложены, к самим телам.

Теперь очевидно, что физический смысл гравитационной и инертной постоянной идентичен, разные только их величины. Как показано выше их величины частично определяется разным количеством работающих массовых элементов. Но в этом заключается не полный физический смысл.

Из приведённого выше механизма явления инерции или механизма взаимодействия физических тел следует, что работающие массовые элементы образуют объёмное поле распространения энергии взаимодействия. Естественно, что при этом только часть этой энергии сообщает взаимодействующим телам линейное поступательное движение в своих направлениях вдоль линии взаимодействия. Поэтому величина гравитационной постоянной определяется, в том числе и соотношением объёмно образующейся силы взаимодействия с линейным геометрическим приращением движения взаимодействующих масс.

Об этом свидетельствует и размерность гравитационной постоянной ([м3 / (кг * с2)]), которая увязывает величину линейной силы взаимодействия с объёмным распространением энергии взаимодействия. Судя по размерности, которая не определяет, но отражает физический смысл любых физических величин, гравитационная постоянная определяет объёмное ускорение распространения энергии взаимодействия ([м3/с2]) приходящееся на один ([кг]) работающего вещества. При этом количественно величина гравитационной постоянной одновременно учитывает, как разное количество работающих элементов в гравитационном и инертном взаимодействиях, так и разное объёмное ускорение в этих взаимодействиях, что влияет на их разные линейные ускорения.