В прошлой статье была приведена правильная формула кинетической энергии (КЭ). Теперь давайте попытаемся ее применить к... земному тяготению.
Итак, земная гравитация создает силу тяжести и придает ускорение телам в направлении центра Земли. Известно, что масса тела не имеет значения для ускорения, потому что гравитация одинаково воздействует на каждый атом тела в отдельности, т.е. одинаково ускоряет все атомы каждого тела.
Возьмем к примеру кирпич массой 4 кг, который лежит на земле. Кирпич находится под действием гравитации и покоится на опоре. Но что если нам только кажется, что он покоится? Мы же точно знаем, что на него действует сила, разве это не основание думать, что “покоящийся” кирпич на самом деле движется со скоростью 9,8 м/с? Вернее сказать так: хоть кирпич и не перемещается в пространстве, но со своей стороны он выполняет работу для перемещения с такой скоростью и только опора препятствует его движению. Приведу аналогию: автомобиль уперся в стену бампером, его двигатель работает, из-под колес валит дым с запахом горелой резины, и если бы не стена, то в данный момент он ехал бы со скоростью 9,8 м/с. Во всяком случае в первую секунду своего движения.
Вроде бы аналогия соответствует тому, что мы реально наблюдаем. Давайте попробуем как-то проверить эту версию. Поскольку кирпич не ускоряется по факту и со временем не давит на опору сильнее, то и кинетическая энергия его движения остается все той же с течением времени, т.е. K = mv. При этом кирпич постоянно ее расходует на сопротивление опоры и в какой-то степени на деформацию материалов (как своих, так и опоры). Если бы сила земной гравитации вдруг перестала действовать, то кирпич израсходовал бы весь свой запас кинетической энергии на сопротивление опоры и стал невесомым. Но этого не происходит, потому что земная гравитация непрерывно восполняет КЭ кирпича пропорционально его массе, которая служит энергетической емкостью, а потому кирпич со стабильным весом давит на опору. Наверное будет уместно сравнить наш кирпич не только с буксующим автомобилем, но и с аккумулятором автомобиля, который постоянно подпитывается от работающего генератора.
Далее внезапно получается, что правильная формула кинетической энергии дает нам количество работы, которую выполняет кирпич каждую секунду времени: K = 4 · 9,8 = 39,2 джоулей, в результате которой кирпич обретает вес. То есть вот так неожиданно нашлись те самые потерянные джоули, которые не считает формула работы A = Fs. Ведь до сих пор “по науке” принято считать, что если тело не перемещается в пространстве, то значит никакая работа не выполняется. Конечно же это полная чушь. Через правильную формулу КЭ все сходится и работа выполняется, как оно и есть на самом деле.
Только размерность джоуля нужно исправить: 1 Дж = 1кг · м/с. Соответственно, определение джоуля теперь будет примерно таким: физическая скалярная величина 1 джоуль - это импульс силы, сообщающий неподвижному телу массой 1 кг такое количество энергии, которое разгоняет это тело до скорости 1 м/с (в идеальных условиях, разумеется, без какого-либо трения и сопротивления среды). Постоянное действие силы здесь совершенно не нужно, нужен только импульс силы, после чего тело будет двигаться уже само по инерции с заданной скоростью.
Резюмируем. Сила земной гравитации каждую секунду сообщает кирпичу массой 4 кг кинетическую энергию в 39,2 джоуля, которая преобразуется в работу и выражается в качестве веса кирпича, поэтому кирпич давит на опору с силой в 39,2 ньютона. Постоянный вес тела - это постоянное действие силы, для измерения которой нужны секунды в квадрате, и поэтому измерение всей суммы ежесекундной работы будет корректно в ньютонах: 1Н = 1кг · м/с².
Чем дольше пролежит кирпич на земле, тем больше работы он выполнит. Нравится это кому-то или нет - не важно. Кирпич постоянно выполняет работу для своего перемещения в пространстве со скоростью 9,8 м/с под действием силы гравитации, именно поэтому у него есть вес, который давит на землю и в какой-то степени, со временем, ее продавливает.
