Господа-товарищи, у меня для вас удивительно непредсказуемая новость: англицкие джентльмены запудрили нам мозги! Никогда такого не было и вот опять! Внезапно в очередной раз что-то не так с законами сэра Ньютона…
В них есть СИЛЫ!
Если вы столь же далеки от физики, как хомячок от бильярда, то проходите мимо. А если не настолько, то налейте чайку или кофейку и присаживайтесь поудобнее. Предупреждаю: наверняка информация для вас будет несколько непривычной, поэтому принять её сходу может оказаться затруднительным. Придётся осмыслять. Но если вы искали действительно новую физику, а вернее сказать – исправленную, то вы удачно зашли по нужному адресу.
В некоей ИСО некая сила воздействует незрелым плодом с древа Познаний на некоего сэра...
Что такое сила? Силы ведь всякие бывают, даже нечистые. Поди знай, что Ньютон имел ввиду. На всякий случай я ознакомился с этимологией и значением слова “force” – силой именно в английском языке, в понимании самого Ньютона. И в его “Начала” заглянул. В общем, обошлось без сюрпризов: подразумевается некое внешнее воздействие, вынуждающее материальное тело двигаться, менять его скорость, направление и т.п.
Акцентирую внимание: ньютоновская сила – это внешнее воздействие на тело.
И вот здесь уже уместно спросить: а чем сила отличается от энергии? По-моему - ничем, кроме лукавства и ложных представлений. И если это так, то заменить силу энергией учёным мешает то же лукавство с заблуждениями. Плюс конечно же колоссальная инертность научного здания и не меньшая инертность консервативного, догматично настроенного сообщества людей, которое населяет это здание, неустанно латает его и пытается сделать повыше.
Однако, кто-то ведь должен сделать первый шаг в сторону качественных, изменений этого небоскрёба? И кто-то должен дать хорошего пинка всему научному сообществу в том же направлении. Не могу знать что у меня получится: сделать первый шаг, кому-то дать пинка для переосмысления или постучаться горошком в бетонную стену. Посмотрим. А пока что я поэтапно и аргументированно буду сводить понятие силы к понятию энергии.
Мысли чьи-то уж бастуют,
Удила ум закусил…
Уяснит ли мысль простую:
Для энергий нету сил!?
Первый закон Ньютона
Не секрет, что первый закон открыл и сформулировал Галилей, только вот в его законе про силы ничего не было сказано:
Тело сохраняет свою скорость постоянной, или оно покоится, если на него не действуют другие тела.
Формулировка Ньютона:
И его пояснение о приложенных силах:
«Математические начала натуральной философии» (1989) И. Ньютона под ред. Л.С. Полака.
По-моему то, что я выделил зелёным цветом, говорит об импульсной природе всякого движения. Разумеется, если подумать как следует, заглянув поглубже. Но продолжим.
Современная формулировка первого закона:
Существуют системы отсчета, называемые инерциальными (ИСО), в которых тело находится в состоянии покоя (V = 0) или оно движется равномерно и прямолинейно (V = const), если на тело не действуют силы (F = 0) или действие этих сил скомпенсировано (F = 0).
Итак, о силах Галилей ничего не говорил, а инерция тел по факту присутствует всегда и везде, вне зависимости от СО. Другое дело, что измерять движение тела приходится относительно чего-то, какой-то точки отсчёта, которая и сама может быть движущейся, равномерно или не очень. И это задача измерений в физической реальности, которая состоит из иерархий взаимодействующих систем, движущихся относительно друг друга. Тогда как ИСО и неИСО – понятия, которые искажают физический смысл явлений и реальное устройство мира. Справка:
Термин «инерциальная система» (нем. Inertialsystem) был предложен в 1885 году Людвигом Ланге и означал систему координат в которой справедливы законы Ньютона.
Движение тела по инерции – есть естественная форма энергии тела, которую следует рассматривать как собственную энергию тела, запасённую в его массе (в материи тела). При этом сама инерция, как свойство материальных тел, возможна только благодаря энергии окружающей эфирной среды (в настоящее время такая среда отрицается научным сообществом).
Действие других тел (по Галилею) и действие приложенных сил (по Ньютону) в реальном физическом мире – суть внешнее энергетическое (!) воздействие на тело со стороны, т.к. энергией является любая движущаяся материя, которая обязательно имеет массу.
Уже из первого закона Ньютона следует, что тело массой m имеет собственную энергию инерции E, выраженную в скорости v данного тела, что и описывается формулой прямолинейного движения тела по инерции: E = mv (кг*м/с).
Открываем счёт энергии против силы: 1:0, т.к. по Ньютону инерционное движение тела не имеет причины в отсутствие действующих на тело сил. Ньютон не стремился познать природу явлений – “гипотез не измышлял”, со всеми вытекающими. Ну а с энергией никаких проблем нет, она есть абсолютно во всём что шевелится и даже в том, что НЕ шевелится на первый взгляд. Для энергии не нужна причина, она сама и есть причина движения, тогда как её величина проявляется в скорости движения материи.
Второй закон Ньютона. F = ma
Сила есть – ума не надо. Эта всем известная народная мудрость о тех людях, которые тупо применяют силу там, где сперва нужно подумать. Вот я и подумал: а может как-то незаметно для себя люди переврали поговорку? Никто ведь от ума не отказывается, ни цари, ни силачи, ни полоумные. Так может в оригинале “Сила есть – ma не надо”? Очень уж созвучно… (шутка с долей шутки)
«Математические начала натуральной философии» (1989) И. Ньютона под ред. Л.С. Полака.
Современная формулировка:
В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки.
а = F/m, или F = ma, где F имеет размерность кг*м/с².
Итак, из первого закона была выведена формула E = mv (это всем известная формула импульса тела), которая вроде бы не вяжется с формулой второго закона. Почему? А потому что Ньютон зациклился на силах и ускорении тел. И во многом эта рефлексия была связана с проявлением т.н. силы тяжести, которая и стала питать его идею фикс.
Так в понятие физической силы сэр Ньютон заложил обязательное ускорение тела, которое по его задумке является ключевым фактором для определения величины силы, приложенной к телу. Если нет ускорения тела, то нет и силы. Или действующие на тело силы скомпенсированы, уравновешены, что в итоге всё равно даёт нулевую силу воздействия. Л-логика примерно такая: если атмосферное давление не ускоряет тело, то атмосферного давления нет. Или же давление воздуха всё-таки есть, но поскольку оно давит на тело со всех сторон одинаково, то его КАК БЫ нет, что в итоге сводится к тому же формальному отсутствию силы.
Равное давление на тело со всех сторон и полное отсутствие давления – совсем не одно и то же. Порой может быть очень затруднительно выяснить: есть сила или нет. Но избранных учёных джентльменов это вряд ли волнует, т.к. им дано право трактовать явления как ИМ будет выгоднее. А между тем, ускорение, равно как и замедление, – всего лишь частные случаи движения тела, которые не всегда позволяют определять величину внешней силы, воздействующей на тело, т.к. не всегда можно учесть все приложенные силы и их характеристики.
Что физически означает ускорение a?
Ускорение означает, что тело в данный момент времени получает дополнительную энергию движения, а замедление – наоборот – что тело теряет энергию движения.
И поэтому…
Произведение ma выражает вовсе не величину внешней силы F, а дельту энергии тела массой m, под влиянием внешних энергий за время t.
Во втором законе происходит подмена сути происходящего: дополнительное количество собственной энергии тела Eдоп подменено действием внешней силы F (за время t).
В переводе с ньютоновского языка сил на язык энергий получаем: Eдоп = Ft.
Но формула F = ma написана и ложный физический смысл в ней заложен изначально. Следовательно, на практике ньютоновская формула врёт. Наглядные примеры будут даны позже, а пока давайте формулу второго закона сведем к взаимодействию энергий.
E = mv – формула энергии тела.
Eдоп = Ft = mat – столько дополнительной энергии тело получит.
vдоп = at – прибавочная скорость тела.
E₁= E + Eдоп = mv+mat = m(v+at) = m(v+vдоп) – итоговая энергия тела после его взаимодействия с какой-либо внешней энергией.
Проверим на школьной задачке.
Какую скорость приобретёт снаряд массой m = 4кг через t = 0,01с после начала движения, если сила давления пороховых газов F = 400000Н?
Дано решение и ответ: 1000 м/с.
Но мы решим иначе.
Переводим ньютоновскую силу за время её действия в дополнительную энергию тела: E(доп) = Ft, 400000Н * 0,01с = 4000 Дж (кг*м/с).
Так как начальная скорость снаряда была равна нулю, сразу получаем искомую скорость: v = E/m, 4000 Дж / 4 кг = 1000 м/с.
ВНИМАНИЕ! Джоули здесь “импульсные”, с размерностью кг*м/с.
И далее по тексту они будут только такими. Не хочется выдумывать новую единицу энергии, тем более что по моему мнению Джоуль изначально должен быть именно таким.
Теперь другой пример.
Допустим, течение реки – внешняя сила F. На участке этой реки, где скорость течения равномерная и равна 10 км/ч, бревно массой 300 кг упёрлось в опору моста. Соответственно, скорость бревна нулевая. Но вот мало-помалу волны развернули бревно и оно освободилось от преграды. Через время t бревно уже плыло по течению со стабильной скоростью 10 км/ч (или 2,78 м/с) – скоростью течения реки.
Вопрос: корректно ли работает формула F = ma с момента начала ускорения бревна и далее? Ведь по формуле второго закона через время t внешняя сила F чудесным образом исчезла. И то ли течение реки остановилось, т.к. бревно больше не ускоряется, то ли бревно просто плывет по инерции, вровень со скоростью реки… Или может во время действия силы реки постепенно увеличивалась и сила какого-то сопротивления для движения бревна? Ускорение-то было неравномерным: в промежуток времени t ускорение бревна сперва росло от ноля и выше, а под конец времени t сошло на ноль.
Так чему же равна сила F, ёшки-матрёшки? Ведь насколько я могу судить, сила течения НЕ МЕНЯЛАСЬ ВСЁ ЭТО ВРЕМЯ и ещё долго не менялась спустя время t! То есть сила F была стабильной и неизменной от и до. И масса бревна не менялась. А значит ускорение должно быть постоянно равноускоренным, чего не наблюдалось.
Но вот сюрприз: у силы F оказывается есть предельная скорость 10 км/ч!
Однако на такие “фокусы” формула 2-го закона не рассчитана.
Начальная энергия бревна: E = mv = 0 Дж, т.к. начальная скорость нулевая.
E₁= E + Eдоп – итоговая энергия бревна, которую можно сразу получить, зная массу бревна и его максимальную скорость: 300 кг * 2,78 м/с = 834 Дж. То есть, за время t бревно получило дополнительную энергию движения в количестве 834 Дж и далее это количество сохранялось. Скорость бревна постепенно росла от 0 м/с до 2,78 м/с, а вместе со скоростью росла и энергия движения бревна. Ни скорость бревна, ни энергия бревна никуда не исчезали, а всегда соответствовали друг другу и тому, что происходит по факту в любой момент времени.
Заценили разницу? А теперь можно вычислить и ньютоновскую силу F, только нужно задать время t. Пусть будет t = 1,5 с.
Считаем: F = E / t = 834 Дж / 1,5 c = 556 H.
И разве не смешно думать, будто 556 H – это (ВСЯ) сила течения реки? Конечно нет, это даже не сила, которую река приложила к тому бревну в 300 кг. Это ЭНЕРГИЯ в 834 Дж, которую приобрело бревно от энергии реки, пока оно с
0 км/ч набирало скорость 10 км/ч – максимально возможную скорость – скорость энергии течения реки. А каким было ускорение бревна в каждый момент времени – это уже другой вопрос.
Итого, текущий счёт энергии против силы: 2:0, т.к. во втором законе искажается физический смысл происходящего и выведена некорректная формула.
Третий закон Ньютона. F₁ = -F₂
Канат с руками из интернета
Вот смотрю я на формулу третьего закона и пытаюсь представить какие силы за ней стоят. Полагаю, чудовищные! Ведь только злой гений мог выдать подобное. В здравом уме ни за что не додумаешься. Положительное = отрицательное!
Да-с, столь безумная чушь дозволительна лишь исключительным заморским гениям, любого другого побили бы за ересь. Вероятно, ногами. Однако, сам Ньютон тут вроде бы не виноват…
«Математические начала натуральной философии» (1989) И. Ньютона под ред. Л.С. Полака.
И вот современная формулировка:
Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю. F₁= -F₂
(только над силами F нет векторных стрелок, которые положено рисовать)
Простой вопрос для гениев: зачем нужно указывать стрелки векторов, если сила по определению ВЕКТОРНАЯ ВЕЛИЧИНА и другой она не бывает!? Величина силы имеет смысл только вместе с её направлением, поэтому нельзя рассматривать взаимодействие сил в каком-то “особом”, “векторном” представлении. Сила, как и любая другая физическая величина, в принципе не может быть отрицательной. То же самое относится и к направлению. К слову говоря, во времена Ньютона векторов не было, но сейчас имеем что имеем.
Нам объясняют так: две силы равны по величине и противоположны по направлению. И вроде как сила F₁ противопоставляется как бы своему же “зеркальному отражению” и уравнивается с ним, так как F₂ является соразмерной ответной реакцией на действие силы F₁ (ну или наоборот).
Теперь наглядный пример.
Кирпич лежит на прочной неподвижной опоре.
Вес кирпича F₁ равен отрицательному весу того же кирпича (-F₂), т.к. сила опоры действует в противоположном направлении тем же “весом”, каким давит на неё кирпич.
Проверяем на соответствие. Силы F₁ и -F₂ равны по величине (по модулю)? Да.
У отрицательного веса должно быть противоположное направление? Да!
Ч.Т.Д. 40 ньютонов = -40 ньютонов.
Вот вам научно узаконенное физико-математическое равенство, где положительная физическая величина равна отрицательной физической величине!
Правда = ложь, знание = незнание, хорошее = плохое, жизнь = смерть, мир = …
Людям нагло впаривают противоестественную дурь, и если они в неё верят, то на них начинают зарабатывают деньги. Джентльмены ходят умными и в смокингах, остальные в китайском шмотье и в дураках. И потом никто даже не удивляется, что Европейский фонд мира выделяет деньги на поставки оружия, а миротворцы ради мира во всём мире испепеляют города с мирными жителями.
“Тёмная сторона силы скрывает всё. Предвидеть невозможно будущее” – магистр Йода знал что говорил. И джентльмены вовсю пользуются этим знанием, потому-то и наповадились они ловить рыбку в мутной воде. Лжецам обманом жить с руки, пока живут на свете дураки.
Если же вернуться из страны фейков в реальный мир, то можно ненароком узнать про невозможность отрицательных физических величин и направлений. Также можно быстро смекнуть, что правильная математическая запись 3-го закона должна быть такой: F₁ = F₂, или такой: F₁ – F₂= 0. Вот тогда-то формула и будет означать всем известное “сила действия равна силе противодействия”. Ибо знак “минус” означает математическое ДЕЙСТВИЕ – операцию вычитания, а не свойство физической величины. Минусовые значения здесь не нужны, т.к. физические величины всегда положительные.
Кроме того, хоть равенство сил теперь записано гораздо корректнее, определение силы по-прежнему ОБЯЗЫВАЕТ и кирпич и его опору постоянно ускоряться с течением времени по своему вектору движения. И нет, дорогие мои читатели, мы не можем обнулить силы, т.к. у кирпича есть ВЕС, который никуда не спрячешь! Но ускорения по факту нет, кирпич не шевелится!
Зато остроумные британские ребята придумали распрекрасную формулу веса – клон формулы из 2-го закона: Р = mg, где g не просто ускорение, а вот такая вот фиговина:
g = G ⋅ M/R², где G - гравитационная постоянная, равная 6,674 ⋅10⁻¹¹ м³⋅ кг⁻¹⋅ с⁻².
А насколько третий закон соответствует истине вообще? Может это не закон, а в лучшем случае закономерность для некоторых частных случаев? Может он должен называться например “Законом соразмерного сопротивления” или…
Закон сопротивления изменению
Это закон о том, что всякая физическая система стремится сохранить свою форму, границы, структурную целостность, а также свои имеющиеся внешние связи. Что обусловлено количеством внутренней энергии каждой конкретной системы, качеством и свойствами ее структуры, прочностью ее внутренних и внешних связей.
При этом нужно учитывать контактную площадь взаимодействия данной системы с внешней направленной энергией. Например, если давить пальцем на натянутый лист бумаги с силой 0,3Н, то бумага окажет соразмерное сопротивление в 0,3Н. Но если на лист бумаги надавить иглой с тем же усилием, то ответное сопротивление будет ничтожным, игла легко проткнет бумажный листок. Аналогично и с давлением стрелы или пули на свою цель. Поэтому несомненно очень важно учитывать площадь давления. Инженеры и криминалисты её учитывают, делая расчёты как-то по-своему.
Но что же у нас по энергиям в третьем законе? В переводе с языка сил на язык энергий, получается следующее: внешней дополнительной энергии противодействует энергия сопротивления: Eдоп = Eсопр. Ранее мы выяснили, что Eдоп = Ft = mat, поэтому в 3-м законе противодействуют не силы F, а силы в единицу времени Ft, то бишь – энергии E.
А поскольку важна ещё и площадь взаимодействия, то уже напрашивается формула энергетического (!) давления на поверхности контактирующих тел.
Но всё по порядку.
Берем для примера летящую пулю массой 9 г на скорости 1000 м/с. Вычисляем энергию пули E = mv, E = 0,009 кг * 1000 м/с = 9 Дж. Допустим, кончик пули имеет площадь 1 мм², значит при контакте с целью вся энергия в 9 Дж будет на кончике пули с такой площадью. Переводим площадь в квадратные метры:
S = 1 мм² = 0,001 м * 0,001 м = 0,000001 м².
Чтобы получить величину давления кончика пули на контактную площадь, разделим всю энергию пули на эту площадь:
P = E / S, P = 9 Дж / 0,000001 м² = 9000000 Дж/м².
Если площадь S = 4 мм², то давление P будет 2250000 Дж/м²,
Если площадь S = 25 мм², то давление P будет 360000 Дж/м².
Вот. А вы до сих пор верите, что кинетическая энергия считается так: Ек = mv²/2.
У пули 9 г на скорости 1000 м/с энергия всего 9 Дж, причем "импульсных" или чисто инерционных! А убойность пули и проникающая способность зависит от материалов и площади контакта (помимо массы и скорости).
Для давления использовать м² не очень удобно, см² будут лучше для восприятия. Кроме того, имеет смысл рассмотреть взаимодействие объёмов энергии, т.е. делить энергию не на площадь соприкосновения, а на объём соприкосновения в каждую единицу времени. Но я пока не готов к таким задачкам – мозг вскипает, как только начинаю представлять)
Понимаю, что единицы измерения тут необычные, но я дам другой расчёт для сравнения - с моим дежурным кирпичом, который весом 40 H давит площадью соприкосновения S = 0,1м * 0,2м = 0,02м² на свою опору.
Собственная энергия движения кирпича равна нулю: E = mv, где v = 0.
При этом на кирпич постоянно действует внешняя энергия гравитации Eдоп, которой противодействует энергия сопротивления опоры Eсопр. И в этом противоборстве энергий кирпич является посредником. Получаем такое равенство: Eдоп = Eсопр, в соответствии с 3-м законом Ньютона (только гораздо корректнее).
Поскольку Eдоп = Ft, мы легко вычисляем количество энергии гравитации, действующей на кирпич в секунду времени:
Eдоп = 40 H * c = 40 Дж. Значит и Eсопр = 40 Дж.
Теперь энергию давления кирпича в 40 Дж, получаемую от гравитации, распределяем по контактной площади:
P = E / S, P = 40 Дж / 0,02м² = 2000 Дж/м².
Разницу энергодавления видите?) Сравните, во сколько раз энергичнее пуля в 9 граммов на скорости 1000 м/с надавит на свою цель, чем лежачий кирпич массой 4 кг давит на свою опору. Что касается пули, то в первое мгновение контакта! В момент, а не в 1 секунду… Секунда для такой пули это слишком много, поэтому с момента контакта пули нужны другие расчёты, в динамике, когда в течение этой секунды будет увеличиваться контактная площадь, энергия движения пули будет преобразовываться в тепловую энергию, будет расходоваться на преодоление сопротивления - разрыв межмолекулярных связей конкретных материалов и т.д. и т.п.. Но могут быть расчёты и гораздо проще, разумеется.
Ладно... Ребят, вы как там? Мозг справляется?)
Итого, текущий счёт энергии против силы: 3 : -1, у ньютоновских сил отнимаем один балл за вторую ложную формулу взаимодействия, с существенным искажением физического смысла. И поскольку в реальности физических сил нет вообще, а все взаимодействия обусловлены только энергиями, добавляем очередной заслуженный балл в пользу энергии.
Осталось исправить только закон тяготения (набросок уже сделан в примере с кирпичом). Критики этого закона на моём канале хватает и альтернативное объяснение гравитации было дадено, поэтому в данной статье разбирать его не буду. Буковок многовато и без него. Может быть в следующий раз. Кроме ЗВТ есть ещё другие силы в физике, которые также надо заменить на энергию. Силу Архимеда, силу давления жидкости или газа, силу тока, трения, упругости и т.д., поясняя их физический смысл на языке энергий…
Но в разборе трёх законов Ньютона я уже объяснил что к чему, как и почему. Вы можете и сами подумать, что-то посчитать...)
Вообще, очень многие физические взаимодействия оказываются довольно простыми и понятными, если конечно ясно понимать что именно происходит.