Чем отличается модель механики Галилея-Ньютона от модели механики Гюйгенса
С.А. Николаев
Где-то на рубеже 19 - 20 веков было принято решение, что наука физика обойдётся без эфира. Принятие такого решения фундаментально меняло объяснение всех процессов природы.
Все без исключения процессы в природе объясняются
только механикой (в том числе и электромеханика). Однако на тот момент времени уже было две модели механики.
Одна модель механики основана на передаче инерции от одних тел или частиц другим телам или частицам в виде соударений. Для передачи взаимодействий на расстояние, эта модель механики предусматривает в качестве переносчика взаимодействий наличие определённой модели эфира. Причина взаимодействия в этой модели механики основана на передаче инерции в виде соударений тел или частиц между собой, а также передаче инерции от эфирных частиц телам или зарядам тоже в виде соударений. Материальным переносчиком взаимодействий на расстоянии являются эфирные частицы. Основателем такой модели механики является Галилео Галилей (1564 - 1642 г.).
Другая модель механики, в отличие от предыдущей модели, основана на ”некой“ силе . В качестве объяснения передачи взаимодействия на расстоянии через пустоту между телами, частицами или зарядами применяется ”некая“ сила. В данной модели механики отсутствует материальный переносчик взаимодействий. Другими словами отсутствует причина взаимодействий. Модель такой механики обходится без наличия эфира. Такую модель механики придумал Гюйгенс (1629 - 1695 г.).
Естественно, что из этих двух моделей механик выбрали ту модель, которая обходилась без объяснения эфиром. Эти две модели механик по-разному объясняют основные процессы природы: гравитационное, электростатическое и магнитное.
Рассмотрим на примере гравитационного взаимодействия, чем отличается модель механики Галилея от модели механики Гюйгенса. Сразу отмечу, что в одной модели механики причина гравитационного взаимодействия присутствует - это конкретная модель эфира.
Эта модель эфира соответствует воззрениям Аристотеля, Ньютона, Менделеева и описана Фатио (Ле Сажем).
В другой модели механики материальная причина исключена.
Взамен придумана ”некая“ сила. Если передачу инерции , в виде соударений эфирных частиц с телом, можно себе представить, то действие силы на расстояние через пустоту бесконтактным способом представить невозможно.
Все объяснения не будут носить материальный характер.
Проще говоря - это будет фантазией.
Отправимся в историю физики в старые энциклопедии.
Откуда, как и когда появилась формула силы ?
Формула силы появилась после формулы центростремительного ускорения ? Откуда и как появилась формула и что она на самом деле собой представляет?
Следите за последовательностью, открываемых закономерностей и описывающих их формул. Гюйгенс ввёл силу в свою модель механики через центростремительное ускорение . А центростремительное ускорение ввёл через формулу ускорения свободного падения , заявив, что это одно и то же. Формулу ускорения свободного падения он нашёл только после открытия Ньютоном формулы закона всемирного тяготения. Поэтому формулы Ньютона, а тем более формулы Галилея, не могли содержать силу. Это намеренное искажение действительности и подтасовка фактов для запутывания физики.
А как было на самом деле? Ньютон (1643 - 1727 г.) проанализировал законы Кеплера и заметил закономерность, которую изложил в виде закона о гравитационном взаимодействии.
Как рассуждал Ньютон? Земле хочется лететь прямолинейно по инерции
, где - - масса Земли,
- воображаемая линейная скорость.
Инерция, удерживающая Землю на орбите, направлена к Солнцу
,
где - воображаемая центростремительная скорость.
Это изображено на рис. 1 и рис. 2.
Для этой инерции , удерживающей планеты на орбитах, Ньютон находит закономерность .
Вот как на самом деле могла звучать закономерность, открытая Ньютоном из законов Кеплера: “Инерция, удерживающая планеты на орбитах, прямо пропорциональна произведению массы центрального тела (Солнца) на массу планеты и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними”.
Рис. 1 Рис.2
Пишут, что законы Ньютона были на латыни. Это понятно.
И ещё пишут, что они якобы не имели буквенных обозначений? А это что-то сомнительно? Это похоже на обман.
ПРИМЕЧАНИЕ. Во времена Гюйгенса и Ньютона гравитационная постоянная ещё не была определена, поэтому везде будет стоять знак пропорциональности .
Для системы Солнце - планеты
и ,
где - инерция, удерживающая планеты на орбите,
- масса планеты,
- масса Солнца,
- центростремительная скорость планеты или начальная скорость свободного падения, направленная к Солнцу.
Для системы Земля - Луна:
и ,
где - масса Луны,
- масса Земли.
ПРИМЕЧАНИЕ. Сначала закон Ньютона был применим только для планет Солнечной системы. Закон стал применим для всей физики только тогда, когда в формулу была введена, экспериментально вычисленная, гравитационная постоянная.
Гюйгенс (1629 - 1695 г.) тоже проанализировал закономерности Кеплера. И вот что он заметил. Если в равенство вставить и , то получим ту же закономерность, но записанную в другом виде: тоже для всех планет.
Что это за постоянное число ?
Не трудно было догадаться, что это число характеризует массу центрального тела, управляющую орбитами планет.
Например, Солнце в системе Солнце - планеты или Землю в системе Земля - Луна.
Вот как это выглядело:
и .
Гюйгенс в формуле Ньютона Земля-Луна заменяет массу Земли найденным им выражением .
Вот что получается: .
После произведённых сокращений остаётся .
А - это начальная скорость ускорения свободного падения . Но эта формула применима только для систем, в которых почти вся масса находится в центре системы. Только в таких системах будут действовать законы Кеплера и данная формула ускорения свободного падения. Гюйгенс предлагает без эксперимента ускорение свободного падения одновременно считать и центростремительным ускорением .
Вот те на?
Затем вместо инерции вводит в модель механики силу . Чтобы распространить действие формулы на всю физику, Гюйгенс вместо эксперимента ищет доказательства в фальшивых рассуждениях и с помощью геометрических построений производит подгонку под эту формулу .
Чтобы Вас окончательно запутать, в формулах Ньютона и даже Галилея вместо инерции , везде пишут силу . Однако, Гюйгенс смог получить формулу ускорения свободного падения и ”ввести“ её в механику под названием центростремительное ускорение, а вместе с ней и силу, только после того, как Ньютон предложил формулу закона о гравитационном взаимодействии. Поэтому никакой силы у Ньютона, а тем более у Галилея, не было. В своих работах Ньютон не вводил единиц измерения силы потому, что её у него просто не было.
Да и зачем двум гениальным и честным учёным нужна была сила , если всё в природе объясняется инерцией , что намного проще. Эксперимент с определением гравитационной постоянной (единичной инерции) подтвердил закон Ньютона. В дальнейшем из астрономии закон Ньютона распространился на всю физику. А формула центростремительного ускорения , кроме доказательства с фальшивыми рассуждениями и подгонкой, ничего не имеет. Вот пример.
Чтобы ввести в механику силу , Гюйгенс формулу ускорения свободного падения назвал центростремительным ускорением, заявив, что это одно и то же. Однако, это не одно и то же. Давайте проверим это расчётами. На орбите Луны ускорение свободного падения равно якобы центростремительному ускорению .
Тогда на поверхности Земли ускорение свободного падения должно быть равно центростремительному ускорению точек поверхности Земли. Рассчитаем центростремительное ускорение точек поверхности Земли
.
Ускорение свободного падения на поверхности Земли экспериментально измерено .
Численно центростремительное ускорение точек поверхности Земли не совпало с ускорением свободного падения ? . Разнится почти в 300 раз. Это не одно и то же. Значит, центростремительного ускорения в природе не существует. То, что мы пытались рассчитать, это центростремительная скорость точек поверхности Земли, которая, ко всему прочему, рассчитывается по другим формулам.
Центростремительное ускорение - это очередная и очевидная ошибка, введённая специально в физику. В энциклопедиях написано, что первым к этому приложил руку Гюйгенс. Пускай будет Гюйгенс. Давайте, разберёмся, как и зачем он это сделал? механика ньютон солнечный энергия
Таким образом, рассмотрение данного вопроса сведётся к рассмотрению вопроса: каковы были основания у Гюйгенса для введения в модель механики центростремительного ускорения, а вместе с ним и силы?
Рассуждения Гюйгенса взяты из энциклопедии.
Тело движется равномерно по окружности с радиусом и со скоростью . В данный момент времени тело находится в точке и имеет скорость . Это изображено на рис. 3.
Рис. 3 Рис. 1
Тело хочет двигаться прямолинейно по инерции, но центростремительная сила возвращает его на линию окружности.
Гюйгенс предлагает, пусть путь будет движением вперёд, а отрезок будет возвратом тела на линию окружности.
Тогда из треугольника по закону Пифагора
,
, , .
Подставим эти обозначения в теорему Пифагора.
.
Так как время очень маленькое, то последним членом можно пренебречь. Тогда после преобразования этого выражения получится ,
где - линейная скорость тела,
- центростремительное ускорение.
Этот процесс Гюйгенс смоделировал и описал мягко сказать неправильно, ошибочно. В чём ошибки Гюйгенса?
Первая ошибка. На участке движения тела Гюйгенс применяет в качестве характеристики перемещения скорость . А на участке вдруг применяет ускорение .
Оснований это делать нет. Это просто неприемлемо и несерьёзно. А как должно быть на самом деле? Это изображено на рис. 1. Всё происходит одновременно, и никакого возврата нет, тело всё время движется, имея результирующий вектор .
- реальная скорость, которая измеряется согласно перемещению тела, вектор реальной скорости всегда направлен к линии окружности и всегда касается линии окружности.
- линейная воображаемая скорость, вектор которой является касательной к окружности.
- центростремительная воображаемая скорость, вектор которой направлен к центру окружности.
Если тело движется по окружности, то скорости , и связаны между собой соотношением .
На участке скорость надо представить, как воображаемую линейную , а скорость, направленную к центру, как воображаемую центростремительную скорость . Никаких ускорений нет. Или даже точнее, Вы сами вектор скорости реального движения раскладываете на составляющие и . Если по другому, как у Гюйгенса, то будет нарушен один из основных законов природы - закон векторного сложения и разложения скоростей для тел и частиц. Когда надо запутать физику всегда нарушают основные законы природы.
Вторая ошибка. Далее. Линейную скорость Гюйгенс посчитал известной измеряемой величиной. Однако это не так. Линейная скорость (или ), вектор которой является касательной к окружности, это воображаемая скорость, то есть измерить её невозможно. А, что мы тогда измеряем? Мы измеряем реальную скорость , связанную с конкретным перемещением тела в пространстве. Это изображено на рис 1. Например, если по окружности движется тело, то реальная скорость перемещения тела по окружности будет . Если рассматриваем движение планеты. Например, вчера планета была в точке А, а сегодня находится уже в точке С. Астрономы расстояние АС делят на время и получают скорость перемещения .
Третья ошибка. Рисунок модели процесса, представленный Гюйгенсом (рис. 3), ошибочен, он не соответствует действительности (фальшивая геометрия). На рис. 1 по-новому размещены векторы скоростей данного процесса. Вот заблуждение Гюйгенса. Он утверждает, что тело хочет двигаться прямолинейно по инерции, но центростремительная сила возвращает его на линию окружности. Однако это не так. Дело в том, что случаев движения тел по окружности много. Поэтому рассмотрим некоторые основные и дадим заключение: может ли тело сначала улетать за линию окружности, как нарисовано у Гюйгенса рис. 3, а потом возвращаться? А, если тело сплошное? Тогда, что будет улетать, а затем возвращаться?
Первый случай. Если движение тела не связано с гравитацией, то чтобы тело двигалось по окружности, оно должно быть обязательно жёстко связано с центром вращения (тело на верёвке, тело на жёсткой спице или сплошное тело). Телу хочется лететь по инерции со скоростью по касательной, но верёвка или спица будут ограничивать траекторию движения тела, создавая инерцию со скоростью , направленную к центру. В результате тело движется с результирующей инерцией со скоростью , которая связана зависимостью