Прочитал небольшую статью о мысленном эксперименте Эйнштейна с лифтом и какие выводы и чувства вынес маэстро из этого эксперимента. Захотелось самому исследовать и прочувствовать данный опыт. Небольшая цитата из статьи.
"Он знал, что его общая теория относительности должна включать в себя меняющуюся скорость – то есть ускорение – а значит, и тяготение. Почему? Потому что тяготение и ускорение оказывают сходное действие. Эйнштейн понял, что тяготение влияет на материю так же, как ускорение. Таким образом, сила тяготения и сила ускорения неразличимы. Поскольку ускорение (и его силы) могут вызываться изменением направления движения – как при повороте направо или налево в автомобиле, – эффекты тяготения эквивалентны кривизне пространства."
Цель у Эйнштейна оказалась не такой уж безобидной -доказать идентичность природы силы тяготения (веса тела) и силы ускорения тела. На поверку опыт оказался чувственным обманом и только. Реальные физические процессы в лифте оказались совершенно другими. Но всё по порядку.
ВЕС ТЕЛА. Мало кто замечает, но вес тела является вторичной величиной. Изначально по Эйнштейну тела были невесомыми, но после взаимодействия с земным притяжением у тел возник вес. Ещё Ломоносов говорил, что при взаимодействии тела с притяжением земли должна быть какая то промежуточная материя и должна быть опредлённая площадь взаимодействия. И ведь всё под рукой - земное притяжение имеет давление притяжения 1 кг на см2. То есть 1 кг массы имеет площадь взаимодействия с земным притяжением 1 см2. Давление земного притяжения и площадь взаимодействия в см2 являются инструментами для определения веса тел, да ещё и весы - куда без них. Физики не особо задумываясь предложили формулу веса F = mg. Но ведь эта формула не имеет смысла, так как тело при взвешивании находится в состоянии покоя. Мало того, вес тела в условиях земного притяжения является константой в любом состоянии - в покое, движении, при ускорении. При ускорении тела возникает сила инерции, но вес тела всегда остаётся неизменным. Главное - вес тела измеряется в кГс, а сила в кинематике измеряется в ньютонах, его размерность кгм/ сек2. Это принципиальное различие главных сил природы. По воздействию сил мы можем написать равенство P =р х s, где р - давление притяжения земли, s - площадь взаимодействия тела с земным притяжением, см2. Опыт Торичели показывает, что давление земного притяжения 760 мм рт ст, или 1 кг на см2.
Но мы должны понимать, что при создании веса тела задействована половина массы тела, а силу инерции создаёт вторая половина массы по формуле F = ma. Удивительно? Но от реальной ситуации не уйдёшь. Поэтому предлагаю реально посмотреть на опыт в лифте, и где произошла промашка.
Вес тела человека 100 кГс и вектор силы направлен строго вниз. 1. Создаём ускорение лифта вниз. Сила действующая на человека F = P - ma, то есть сила действующая на человека будет уменьшаться - чем больше ускорение, тем меньше ощущаемая сила. Ведь сила инерции всегда направлена в противоположную сторону от направления ускорения. Если человек в лифте движется вниз с ускорением g, то формула силы примет вид F =P - mg = 0. То есть вес тела уравновесится возникшей силой инерции. Но полного равества сил веса и инерции тела говорить нельзя, потому что векторы сил направлены в разные стороны. Наступило равновесие тела. 2. Создаём ускорение лифта вверх. Сила, действующая на человека увеличивается F = P + ma, а при достижении ускорения g, формула принимает вид F = P + mg = 2P. И никого не удручает, что сила инерции может иметь при этом любое направление вектора силы инерции. Мы пришли к выводу, что только половина массы тела участвует в создании силы веса тела, а вторая половина массы тела невесома и проявляет себя при ускорении тел в виде сил инерции. Путешествие на лифте обозначают главную проблему физиков - оказывается, что масса тела не является единым, целым и основополагающим фактором в физике - половина массы тела на уровне устройства атома создаёт условия для возникновения веса тела. Вторая половина массы тела невесома и создаёт при ускорениях силу инерции.