ЭКЧ. Чужая физика 4. Силы инерции и гравитации.

[Владимир Николаевич]

Тема очень не простая, но мне главное донести суть этих сил.
Хотел рассказать кое-что интересное о силах инерции и гравитации, но сразу возникает вопрос реальны ли силы инерции или все же фиктивны? Вопрос о существовании сил инерции несколько напоминает вопрос «Есть ли негры в Америке?». Правильный ответ, по-видимому: «Раньше были, а теперь их нет, только афроамериканцы»))). С точки зрения земной физики, эти силы признаны фиктивными. Иногда их считают реальными только в неинерциальных системах отсчета. В этом есть своя вполне понятная логика. Но за этим почти непрерывным спором по этому вопросу совсем скрылась интереснейшая суть этих сил. Но об этом я расскажу в конце статьи, а пока поговорим о их фиктивности. Многие, те кто не совсем физики, принимают за действие сил инерции, например, тот факт, что человек летит по салону резко тормозящего транспорта. На самом деле, на человека, летящего по инерции никакие силы инерции не действуют – человек как двигался, так и движется согласно первому закону Ньютона, а тормозило именно само транспортное средство, окружающего в этот момент человека. Но это понимание инерции в бытовом плане. А действие сил инерции проявляется именно в перегрузках – например при торможении, если тебя расплющивает об некую поверхность, расположенную по направлению движению – в том же транспортном средстве или при разгоне в кресле автомобиля или ракеты. Точно также тебя плющит сила инерции, если ты крутишься в центрифуге для тренировок летчиков и космонавтов. То есть нет ни сил инерции, а  именно центробежных сил. Попытаюсь объяснить. Вот, например, тебя раскручивают на центрифуге, но плющит тебя при этом не центробежная сила, а сила центростремительная. То есть та сила, которая давя тебя креслом на спину не позволяет лететь по инерции по касательной, а все время возвращает на круговую траекторию. И становится понятно, что силы инерции, проявляют себя аналогично силам гравитационным. Поэтому с помощью центрифуг тренируют космонавтов на переносимость перегрузок и производят сепарацию различных веществ. Также благодаря силам инерции плющит у полюсов вращающиеся планеты, а вот солнечную систему и галактики плющит по другим причинам. Маховик тоже разрывают не центробежные, а центростремительные силы, и силы упругости пытаются им противодействовать. То есть подведя предварительный итог можно сказать, что силы инерции вполне реальны, а вот центробежной силы и правда нет. Но в физике мы ее вводим, как некий эквивалент силы, аналогичный гравитационной, которая приводит к деформациям вызванными силами инерции. Эквиваленты сил мы не можем считать реальными силами, поэтому и допустимо считать их фиктивными. Такие эквиваленты мы вводим в случае составлении уравнения движения в неинерциальных системах отсчета (эйлеровы силы инерции), либо при составлении уравнений равновесия (статики) в инерциальных системах отсчета (даламберовы силы инерции). Но методы математической физики это одно, а реальность сил, приводящих к реальным напряжениям и деформациям совсем другое.
      Таким образом многие физики решили, что все силы инерции не реальны, а фиктивны. Я же сторонник тех, кто убеждён в разумности такой точки зрения - в большинстве случаев силы инерции вполне реальны, так как именно они являются причиной различного рода деформаций. Напомним, что такое сила вообще по определению. Сила - физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел и полей. Приложение силы вызывает изменение скорости тела или появление деформаций и механических напряжений. Деформация может возникать как в самом теле, так и в фиксирующих его объектах, например, в пружинах. Но кто сказал, что силы инерции должны вызывать абсолютные ускорения? Из определения сил следует, что их реальность определяется абсолютностью-реальностью ее проявлений – это ускорение (величина абсолютная в ИСО) и деформация (тоже абсолютная во всех СО). То есть реальность сил инерции проявляется именно через появление деформаций и механических напряжений, а не в изменении движения, не через возникновение ускорений. Возьмем для примера силу Кориолиса, которая возникает при движении по поверхности вращающейся Земли. Если тело движется параллельно меридиану, то перед ним смещается сама поверхность и снаряд выпущенный из дальнобойной гаубицы смещается метров на 100-200м. Говорить о реальности силы его смещающей вообще не приходится. Зато на колеса поезда движущегося вдоль меридиана, действует уже реальная сила. И в этом случае поверхность можно считать неподвижной, а силу, действующую на поезд при движении, вполне реальной.

[Владимир Николаевич]

Абсолютность вращения твердого тела по Ньютону, это ведь как раз наличие у такого тела сил инерции, вызывающих его деформацию. Если нет силы, то нет и вращения. Так что появление характерных напряжений-деформаций - это уже признак реальности вращения. А там, где вы увидели движение, сил инерции как правило совсем нет, а есть лишь движение по инерции. Например, когда пассажир летит по салону тормозящего городского транспорта, то летит по инерции. Когда груз рвет некачественный крепеж и ломает борт тормозящего грузовика, это проявление сил инерции, а когда летит из кузова, то это тоже лишь движение по инерции. То есть силы инерции вторичны, это силы реакции на внешние силы, пытающиеся изменить движение через некую опору-контакт. Причем в зависимости от вида основной силы изменяется величина силы инерции от нулевой до величины основной силы. В случае их равенства можем говорить о ньютоновой силе инерции, как о силе противодействия, рассматриваемой в связи с третьим законом Ньютона.

[Владимир Николаевич]

   Продолжим разговор о силах инерции несколько с других позиций. Сначала хотелось бы обратить внимание, что 1 ЗН, является частным случаем или следствием 2 ЗН. Ведь если равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю, то его ускорение тоже равно нулю, а значит тело будет двигаться равномерно и прямолинейно, либо покоится. Поэтому непонятно зачем нам вообще нужен первый закон. Оба закона это законы об инертности тел, обладающих массой. Первый закон хоть и рассказывает нам о инерции, но скорее в бытовом смысле этого слова, когда что-то движется по инерции. Например, общественный транспорт тормозит, а мы летим по инерции по салону дальше. Второй закон говорит о том, что невозможно мгновенно изменить скорость тела, имеющего массу, и это сделать тем сложнее, чем массивнее тело. Как мне кажется понятнее будет это объяснить с помощью лифта. Например, если вы стоите в лифте и лифт под действием некоторой силы начинает перемещаться вверх или вниз с некоторым ускорением «а». Вы при этом испытываете перегрузку и понятно, что она вызвана той же силой, которая разгоняет наш лифт. Например, при движении вверх основание лифта начинает плющить наше тело, так как из-за инертности массы разгон тела происходит с задержкой. И чем быстрее разгоняется лифт (больше ускорение и сила его вызывающая), тем больше задержка и сильнее сдавливание-перегрузка.

[Владимир Николаевич]

Причем в зависимости от направления действия силы сила инерции увеличивает или уменьшает величину перегрузки, вызванной сила реакции опоры N=m(g+-a)
Таким образом перегрузка под действием сил инерции носит гравитационный характер, поэтому саму силу инерции можно заменить неким гравитационным эквивалентом или аналогом силы гравитационной, позволяющей прогнозировать последствия ее действия, а также последствия ее вызвавшей изначальной контактно-поверхностной силой приложения. Поэтому эти силы так легко суммируются с гравитационными.
Например, благодаря как раз силам инерции различается сила тяжести на разной широте – на полюсе максимальна, а на экваторе минимальна. Эта же сила плющит вращающиеся планеты с полюсов.

[Владимир Николаевич]

      Интересен вариант проявления сил инерции на аттракционе при вращении в вертикальной плоскости. При определенной скорости, когда тело наверху, центростремительная сила на тело не действует и возвращает его на траекторию именно сила тяжести. В этом случае тело испытывает невесомость. Внизу же центростремительная сила максимальна, так как уравновешивает и силу тяжести и центробежную (силу инерции).
Подводим итог. Силы инерции, если уж существуют, то как и гравитационные силы инвариантны относительно не только инерциальных, но даже относительно неинерциальных систем отсчета. То есть если такие силы есть, то они как правило абсолютны. Но от абсолютности современная физика открещивается как может. Отсюда видно взялась эта фиктивность.
А теперь самое интересное. То, о чем почему-то умалчивается. Как я уже говорил в первой части статьи «в зависимости от вида основной силы изменяется величина силы инерции от нулевой до величины основной силы». Почему же такое происходит?  Все силы, включая гравитационные, имеющие электрическую природу можно различать по степени дальнодействия. Так контактные можно отнести к близкодействующим, а, например, гравитационные дальнодействующим. Такие силы в физике называют объемными, то есть действующими на весь объем тела. Термин этот мне не нравится – я бы ввел понятие «степень градиентности». Контактные это силы с высокой степенью градиентности, а гравитационные с низкой, иногда их можно считать вообще безградиентными. Но как если вы обратили внимание, то в случае действии гравитационных сил есть силы препятствующие свободному движению, например силы реакции опоры, то появляется силы инерции в своем максимальном значении, а если препятствия нет и тело движется только под действием сил гравитации, то и силы инерции нет, как у планет движущихся вокруг солнца, а на самом деле все время падающих мимо него. Естественно есть и некие промежуточные варианты сил, которые действуют на часть объема, часть массы тел. Даже в случае таких дальнодействующих как гравитационные силы, если размеры тела или системы тел сравнимо с расстоянием до источника гравитации, то появляются градиентные силы, разрывающие и тормозящие планеты, создающие приливы и отливы, либо вызывающие прецессию планет, спутников и их орбит.
А если изначальная сила имеет неконтактный характер, то есть действует не на точку или часть поверхности, а на весь объем-массу, то никаких сил инерции при этом не возникает!!! Отсюда следует замечательная возможность разгонять с огромными ускорениями с помощью полей некоторые относительно хрупкие тела без всякой перегрузки. Возможно мы научимся когда-нибудь, делать это даже с человеком. Например, пропуская через его тело микротоки, разгоняемые с помощью сильнейших полей. В этом случае человек сможет выдерживать фантастические ускорения и не испытывать при этом перегрузки.

[Zhelj]

Причем в зависимости от направления действия силы сила инерции увеличивает или уменьшает величину перегрузки, вызванной сила реакции опоры N=m(g+-a)

А может следует начать с того, что неинерциальных систем не существует?

[Вашкевич Виктор]

А может следует начать с того, что неинерциальных систем не существует?

Нет. Это неверно.
Следует начать с того, что в мире изолированных систем не существует.

[ABC11]

А может следует начать с того, что неинерциальных систем не существует?

Желя, где тебя черти носят. Начал уже беспокоиться.

[Вашкевич Виктор]

Желя, где тебя черти носят. Начал уже беспокоиться.

Он лампочки по подъездам выворачивал.

[Zhelj]

Нет. Это неверно.
Следует начать с того, что в мире изолированных систем не существует.

Я утверждаю, что существует Единство всего, поэтому изолированных систем просто быть не может.

[Zhelj]

Желя, где тебя черти носят. Начал уже беспокоиться.

Работал, уважаемый.

[Zhelj]

Он лампочки по подъездам выворачивал.

У тебя опять лампочку в подъезде вывернули? Где ты живёшь, презренный?

[Вашкевич Виктор]

Я утверждаю, что существует Единство всего, поэтому изолированных систем просто быть не может.

Ну вот так Галилею и скажи.
Галилей говорил, что укрывшись в трюме он изолировался.

[Zhelj]

Ну вот так Галилею и скажи.
Галилей говорил, что укрывшись в трюме он изолировался.

Галилей давно изолировался от мира сего. А трюм изолирует только от тех людей, кто вне его. От инерции и гравитации он не изолирует.

[ival]

Галилей давно изолировался от мира сего. А трюм изолирует только от тех людей, кто вне его. От инерции и гравитации он не изолирует.

Если с инерцией какой ни на есть консенсус достигнут, то тема гравитации - силы тяжести с её природой, механизмом взаимодействия с веществом, с её источником и его природой - здесь явно раньше возникла чем уровень пустопорожней трепотни о ней смог подняться хотя бы до осознания всей её сложности. Не срослось пока)).

Если бы сам Ньютон смог рассчитать силы связывающие системы Луна-Солнце и Луна-Земля в его-то время  - он лично бы и сразу уничтожил всю ахинею "математических начал натуральной философии". Не задалось, из-за более позднего изобретения коэффициента G - поправки к его ЗВТ, не имеющей другого обоснования кроме умозрительной подгонки наблюдений под теорию.
Связь роста G с ростом эталона массы в парижской палате мер и весов слишком очевидна чтобы не задаться вопросами о происходящем. Но это явно не для этой аудитории, им бы о чём попроще. Какашками покидаться например))).

[Вашкевич Виктор]

Если с инерцией какой ни на есть консенсус достигнут, то тема гравитации -

     [........]
.

Где же ты увидел консенсус по инерции?

[ival]

Где же ты увидел консенсус по инерции?

Если тебя ошарашить хотя бы мокрым мешком по голове не говоря уж о кирпиче, едва ли бы ты стал отрицать что к тебе была приложена посторонняя сила, не имеющая отношения к её источнику.

[Вашкевич Виктор]

Если тебя ошарашить хотя бы мокрым мешком по голове не говоря уж о кирпиче, едва ли бы ты стал отрицать что к тебе была приложена посторонняя сила, не имеющая отношения к её источнику.

Нет консенсуса  по инерции, а вот ошарашить кирпичом по голове желающие есть.

[ABC11]

Если с инерцией какой ни на есть консенсус достигнут, то тема гравитации - силы тяжести с её природой, механизмом взаимодействия с веществом, с её источником и его природой - здесь явно раньше возникла чем уровень пустопорожней трепотни о ней смог подняться хотя бы до осознания всей её сложности. Не срослось пока)).

Если бы сам Ньютон смог рассчитать силы связывающие системы Луна-Солнце и Луна-Земля в его-то время  - он лично бы и сразу уничтожил всю ахинею "математических начал натуральной философии". Не задалось, из-за более позднего изобретения коэффициента G - поправки к его ЗВТ, не имеющей другого обоснования кроме умозрительной подгонки наблюдений под теорию.
Связь роста G с ростом эталона массы в парижской палате мер и весов слишком очевидна чтобы не задаться вопросами о происходящем. Но это явно не для этой аудитории, им бы о чём попроще. Какашками покидаться например))).

Подставляем сюда массу и размеры Земли и получаем 9,8 м/с*с.
Массу и размер Луны и это гравитация Луны. Нельзя быть в конец бестолковым.

[ABC11]

Не задалось, из-за более позднего изобретения коэффициента G - поправки к его ЗВТ, не имеющей другого обоснования кроме умозрительной подгонки наблюдений под теорию.

G - это величина с которой силой притягиваются 2 предмета массой 1 кг. на растоянии 1 м. Если масса Земли 5.97×10²⁴ кг. То и приходиться умножать ее на G. Надеюсь дошло?