Физика движения. Альтернативная теоретическая механика, или Осознание знания. Книга в двух томах. Том I - Александр Астахов

С одной стороны в математической модели ускоренного движения тел силы инерции считаются фиктивными, т.е. реально не существующими. С другой стороны существование сил инерции признается многими классиками и современными авторами, как объективная реальность. Вот что говорит Н. Е. Жуковский в упомянутой выше работе (стр. 281) о реальности сил инерции:

«Являясь компонентом предполагаемой силы инерции, центробежная сила есть сила фиктивная; она должна быть присоединена к материальной точке, если мы хотим рассматривать вопрос о ее движении, как об относительном равновесии точки. Но в некоторых вопросах центробежная сила является и как некоторая действительная сила, – например, в вопросах об определении давления движущегося тела на препятствия, стесняющие его движение. Но в этом случае центробежная сила приложена не к материальной точке, а к тем телам, которые задерживают материальную точку на ее траектории»

Жуковский признает физическую реальность действия оказываемого силой инерции, однако в этом случае сила инерции превращается в «обычную» силу, которая приложена к телам, задерживающим движущееся тело на его траектории. Такое представление, на наш взгляд крайне противоречиво с физической точки зрения, т.к. вполне реальная «обычная» сила в этом случае является как бы прямым продолжением несуществующей фиктивной силы инерции.

А. Н. Матвеев также высказывается за то, что с физической точки зрения силы инерции являются вполне реальными силами (стр. 393):

«О реальности существования сил инерции. Являются ли силы инерции реальными силами? Они реальны в том же смысле, в каком являются реальными ускорения в неинерциальных системах координат, для описания которых они введены. Они реальны также и в более глубоком смысле: при рассмотрении физических явлений в неинерциальных системах можно указать конкретные физические последствия действия сил инерции. Например, в вагоне поезда силы инерции могут привести к увечьям пассажиров, т. е. к весьма реальному и осязаемому результату. Поэтому силы инерции столь же реальны, как реален факт равномерного и прямолинейного движения тел в инерциальных системах координат, если отсутствуют „обычные“ силы взаимодействия, как это формулируется в первом законе Ньютона».

Итак, для удобства математического описания ускоренного движения тел в современной физике в неинерциальных системах отсчета вводятся условные фиктивные силы инерции, которые в инерциальных системах отсчета отсутствуют. Однако системы отсчета это только инструменты для математического описания реальной действительности. Фиктивные силы инерции, вводимые в неинерциальных системах отсчета это по сути дела математическая модель реальных сил, порождаемых инерцией в инерциальных системах отсчета.

При переходе в инерциальную систему отсчета фиктивные силы инерции превращаются в «обычные» силы, приложенные к телам, препятствующим движению тел, связанных с неинерциальной системой отсчета. Поэтому большинство авторов наряду с фиктивностью сил инерции, как математической модели фиктивного движения тел в неинерциальной системе отсчета, отмечают физическую реальность действий, оказываемых этими силами при переходе в инерциальную систему отсчета.

Таким образом, в разных системах отсчета одни и те же силы могут быть как фиктивными, так и вполне реальными силами, что само по себе является довольно парадоксальным и свидетельствует о двойственном отношении к силам инерции в современной физике. Происходит по сути дела постоянная подмена понятий вполне реальной «обычной» силы, проявляющейся в инерциальной системе отсчета ее математической моделью – фиктивной силой инерции в неинерциальной системе отсчета и наоборот, что приводит к парадоксальному заключению о фиктивности сил инерции, существующему в современной физике.

Вполне реальное сопротивление изменению установившегося состояния движения или покоя физических тел, которое приводит к реальным физическим последствиям, обеспечивается в современной физике фиктивными, т.е. несуществующими силами инерции! Такая подмена понятий, наблюдающаяся практически у всех авторов, описывающих ускоренное движение материальных тел с позиции существующей теории движения. Приведем дословно цитаты некоторых авторов, касающиеся силы инерции.

Н. Е. Жуковский («Теоретическая механика», издание второе, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА-ЛЕНИНГРАД,1952 г., стр. 281):

«Являясь компонентом предполагаемой силы инерции, центробежная сила есть сила фиктивная; она должна быть присоединена к материальной точке, если мы хотим рассматривать вопрос о ее движении, как об относительном равновесии точки. Но в некоторых вопросах центробежная сила является и как некоторая действительная сила, – например, в вопросах об определении давления движущегося тела на препятствия, стесняющие его движение. Но в этом случае центробежная сила приложена не к материальной точке, а к тем телам, которые задерживают материальную точку на ее траектории».

Эту цитату Жуковского мы уже приводил выше как подтверждение его мнения о том, что силы инерции являются реальными силами. Однако выражение «в некоторых вопросах», которое Жуковский употребляет в отношении центробежной силы, уже само по себе не предполагает никакой определенности в отношении силы инерции. Цитата Жуковского одновременно может свидетельствовать как о реальности, так и о фиктивности силы инерции, т.е. налицо двойственное толкование силы инерции Жуковским.

Приведем еще одну цитату Жуковского из указанного выше первоисточника (стр. 281), которая является непосредственным продолжением предыдущей цитаты:

«Если, например, некоторый шар М (фиг. 232) движется по цилиндрическому своду, описывая круг, то на него действует сила Р давления свода, которая для шара есть центростремительная. Но по третьему закону динамики шар М сам давит на свод с такой же силой N, равной Р. Эта сила N для шара будет центробежной силой инерции, и можно сказать, что свод находится под действием этой силы».

В этой цитате также прослеживается смешение математического и физического понятия о силе инерции. Выражение «…сила N для шара будет центробежной силой инерции…» точно так же как и выражение «…сила Р давления свода, которая для шара есть центростремительная.» даже чисто лингвистически может означать только одно, а именно – сила N и P действуют именно на шар.

С другой стороны из приведенной цитаты следует, что центробежная сила инерции N посредством шара воздействует еще и на свод «… и можно сказать, что свод находится под действием этой силы», т.е. сила инерции у Жуковского ассоциируется с силой противодействия в соответствии с третьим законом Ньютона.

Таким образом, в инерциальной системе отсчета фиктивная сила инерции у Жуковского превращается в реальную «обычную» силу по отношению к опорному телу, что противоречит понятию фиктивности сил инерции данному самим Жуковским и понятию сил «особой природы», данному Матвеевым.

Во-первых, силы «особой природы» по определению никак не связаны с обычными взаимодействиями, которые описываются вторым и третьим законом динамики.

А во-вторых, фиктивные силы вообще не могут иметь под собой никакой природы, пусть даже «особой», поскольку это понятие абстрактно-математическое.

Попутно заметим, что с точки зрения классической физики при равномерном вращательном движении материальную точку именно на круговой траектории движения (вдоль таректории) ничто не должно задерживать, т.к. по круговой траектории тело движется равномерно с постоянной линейной скоростью, а радиальное движение в классической модели вращательного движения отсутствует.

В отсутствие же радиального движения не может быть и никакой «обычной» силы, противодействующей изменению отсутствующего движения, а, следовательно, не может быть и математической модели этой противодействующей силы в виде фиктивной силы инерции в неинерциальной системе координат.

Это противоречие классической модели вращательного движения, связанное с отсутствием радиального движения также не добавляет ясности в современное понимание физической природы силы инерции.