Эй, физики, где вы!

[aid]

Любое тело может осуществлять вращательное движение, т.е. двигаться по окружности только в том случае, когда оно имеет механические связи с вращающейся системой. Оно может двигаться по окружности и в том случае, когда центробежная сила уравновешена силой тяготения. В этом случае тело никуда падать не может, а будет двигаться в соответствии с действующими силами. Если же имеются механические связи, и мы заставляем тело при помощи внешних сил двигаться по какой-то траектории, то в этом случае и возникают кориолисовы силы, и связаны они с законом сохранения импульса. Эти силы приложены к элементам того устройства, которое заставляет двигаться тело по желаемой траектории. Пример с подмыванием только одной стороны берегов рек при движении воды с юга на север или наоборот.
По крайней мере, я так понимаю силы Кориолиса.

Нет, у Вас тут недопонимание, довольно типичное для данного вопроса. Силы инерции - силы, приложенные к самому телу. Они фиктивны в том смысле, что они не отражают действие на тело других тел и их не существует в ИСО. Их происхождение чисто кинематическое. В кинематике есть теорема Кориолиса, согласно которой
a=а_отн + а_пер + а_кор.
Отсюда 
а_отн=а - а_пер - а_кор.
ma_отн=mа - mа_пер - mа_кор.
Первое слагаемое представляет сумму всех сил, действующих на тело, а второе и третье называют переносной и кориолисовой силами инерции.
F_кор=2m[v_отн,w]. Причем v_отн - относительная скорость тела - скорость относительно Неинерциальной СО. Т.е. кориолисова сила действует тогда, когда есть движение тела относительно НСО, причем необязательно тело должно вращаться или быть вообще связано какими-то реальными силами с НСО. w - угловая скорость НСО. Поэтому отклонение падающих тел к востоку - это тоже проявление силы Кориолиса, хотя эти тела свободные.
Про подмывание берегов - на воду действует сила Кориолиса, за счет чего вода давит на берег, а берег - на воду.

[Фёдор Менде]

Нет, у Вас тут недопонимание, довольно типичное для данного вопроса. Силы инерции - силы, приложенные к самому телу. Они фиктивны в том смысле, что они не отражают действие на тело других тел и их не существует в ИСО. Их происхождение чисто кинематическое. В кинематике есть теорема Кориолиса, согласно которой
a=а_отн + а_пер + а_кор.
Отсюда 
а_отн=а - а_пер - а_кор.
ma_отн=mа - mа_пер - mа_кор.
Первое слагаемое представляет сумму всех сил, действующих на тело, а второе и третье называют переносной и кориолисовой силами инерции.
F_кор=2m[v_отн,w]. Причем v_отн - относительная скорость тела - скорость относительно Неинерциальной СО. Т.е. кориолисова сила действует тогда, когда есть движение тела относительно НСО, причем необязательно тело должно вращаться или быть вообще связано какими-то реальными силами с НСО. w - угловая скорость НСО. Поэтому отклонение падающих тел к востоку - это тоже проявление силы Кориолиса, хотя эти тела свободные.
Про подмывание берегов - на воду действует сила Кориолиса, за счет чего вода давит на берег, а берег - на воду.

Я попытался осветить этот впрос, как я его понимаю с физической точки зрения. Кстати по поводу того, кто на кого давит: вода на берег или берег на воду. Когда река течёт с севера на юг, то чтобы дать дополнительное ускорение воде, связанное с увеличением поперечной скорости воды, берег давит на воду. При этом Земля отдаёт свою энергию воде. В противном же случае, наоборот, происходит уменьшение поперечной скорости воды и вода давит на берег, отдавая свою энергию Земле.

[aid]

Я попытался осветить этот впрос, как я его понимаю с физической точки зрения. Кстати по поводу того, кто на кого давит: вода на берег или берег на воду. Когда река течёт с севера на юг, то чтобы дать дополнительное ускорение воде, связанное с увеличением поперечной скорости воды, берег давит на воду. При этом Земля отдаёт свою энергию воде. В противном же случае, наоборот, происходит уменьшение поперечной скорости воды и вода давит на берег, отдавая свою энергию Земле.

По поводу рассуждений о воде и береге у меня нет возражений. Но важно то, что эти силы давления не есть силы Кориолиса. Резюме - сила Кориолиса - еще один пример обобщенно-потенциальной силы.

[aid]

Смотрю Вашу книгу.

"–  7  – ГЛАВА 1 В ЧЕМ ОШИБЛИСЬ ХЕВИСАЙД, ВУЛ,  ЛАНДАУ И ГИНЗБУРГ   По сути, это была радикальная ломка существующих  представлений. Насколько серьезной она была, характеризует случай, который произошел на семинаре Л. Д. Ландау в 1954 г. Во время доклада  А. И. Ахиезера на эту тему Ландау вдруг воскликнул, перебив докладчи- ка: «Это бред, поскольку показатель преломления не может быть функ- цией показателя преломления»."

Интересно узнать контекст - что именно сказал Ахиезер?

[Фёдор Менде]

Смотрю Вашу книгу.

"–  7  – ГЛАВА 1 В ЧЕМ ОШИБЛИСЬ ХЕВИСАЙД, ВУЛ,  ЛАНДАУ И ГИНЗБУРГ   По сути, это была радикальная ломка существующих  представлений. Насколько серьезной она была, характеризует случай, который произошел на семинаре Л. Д. Ландау в 1954 г. Во время доклада  А. И. Ахиезера на эту тему Ландау вдруг воскликнул, перебив докладчи- ка: «Это бред, поскольку показатель преломления не может быть функ- цией показателя преломления»."

Интересно узнать контекст - что именно сказал Ахиезер?

Как Вы видите, эта цитата взяба из книги, соавтором, которой является  А. А. Рухадзе. Я сейчас с ним переписываюсь и могу попытаться у него это спросить. Думаю, скорее всего, этот вопрос касался пространственной дисперсии волнового вектора.
И у меня ещё один вопрос по поводу сил Кориолиса. Я сам никогда механикой не занимался, но никак не мог понять одного вопроса. Тело, движущеесе по круговой орбите, обладает определённой кинетической энергией. Если мы при помощи посторонних сил, уменьшая радиус орбиты, переводим его на более низкую орбиту, то мы затрачиваем определённую работу, совершаемую против центробежных сил. Значит, после такой процедуры кинетическая энергия на более низкой орбите должна быть больше, чем на более высокой. Интуитивно чувствуется, что эта прибавка имеет вполне определённое значение, зависящее от начальной кинетической энергии. Но какое?

[aid]

Если мы при помощи посторонних сил, уменьшая радиус орбиты, переводим его на более низкую орбиту, то мы затрачиваем определённую работу, совершаемую против центробежных сил. Значит, после такой процедуры кинетическая энергия на более низкой орбите должна быть больше, чем на более высокой. Интуитивно чувствуется, что эта прибавка имеет вполне определённое значение, зависящее от начальной кинетической энергии. Но какое?

Речь идет про тело, движущееся в гравитационном поле? Для круговой орбиты по второму закону Ньютона ma_центростремительное=mv^2/r=GMm/r^2 -> кинетическая энергия равна mv^2/2=GMm/2r.
Значит, при переходе на более низкую орбиту r2, увеличение кин энергии GMm/2r2-GMm/2r1=mv1^2/2(r1/r2-1) - вроде так.
M - масса Земли, m - масса спутника, r - радиус орбиты.

[Фёдор Менде]

Нет, нет. Представьте, что у Вас  имеется шарик, который, удерживаемый шнурком, летает по круговой орбите. Затем вы тянете за шнурок, тем самым уменьшая диаметр орбиты. Когда Вы тянете за шнурок, то совершаете дополнительную работу против центробежных сил. Эта работа должна войти в общий баланс энергии шарика, увеличив его кинетическую энергию по сравнению с начальной. Это я и спрашиваю.

[aid]

Нет, нет. Представьте, что у Вас  имеется шарик, который, удерживаемый шнурком, летает по круговой орбите. Затем вы тянете за шнурок, тем самым уменьшая диаметр орбиты. Когда Вы тянете за шнурок, то совершаете дополнительную работу против центробежных сил. Эта работа должна войти в общий баланс энергии шарика, увеличив его кинетическую энергию по сравнению с начальной. Это я и спрашиваю.

Ну, если вращение происходит вокруг неподвижной оси, то сохраняется момент импульса относительно оси, т.к. момент силы натяжения равен нулю.  mr1^2w1=mr2^2w2. Отсюда связываем угловые скорости, а из них находим кинетические энергии mv^2/2=mr^2w^2/2.

[Фёдор Менде]

Ну, если вращение происходит вокруг неподвижной оси, то сохраняется момент импульса относительно оси, т.к. момент силы натяжения равен нулю.  mr1^2w1=mr2^2w2. Отсюда связываем угловые скорости, а из них находим кинетические энергии mv^2/2=mr^2w^2/2.

Да, ларчик, оказывается, просто открывался!
Написал я письмо Рухадзе по поводу выступления Ахиезера на семинаре Ландау.

[Фёдор Менде]

Да, ларчик, оказывается, просто открывался!
Написал я письмо Рухадзе по поводу выступления Ахиезера на семинаре Ландау.

Получил ответ от А. А. Рухадзе по поводу выступления Ахиезера на семинаре Ландау, цитирую:

"Что касается Ахиезера, то он сказал: почему диелектрическая проницаемость не может зависеть не только от частоты, но и от волнового вектора? Это всбесило Ландау".

[aid]

Посмотрел обсуждения по поводу Вашей работы, связанные с "вечным двигателем". Пока разделяю мнение Цаплина "если действительно накачка частоты изменяет емкость, то в переходном режиме на это потребляется энергия. По окончании такового - установится действительно названный Вами режим." (с).
  Я не согласен с Цаплиным в другом: "никакого "изменения емкости" для постоянной составляющей не произойдет. Ее значение изменится только для переменной составляющей - а энергия постоянного напряжения останется неизменной." Тут, имхо, он не учитывает, что складываются напряжения, а энергия от напряжения зависит квадратично, поэтому появляется смешанный член. Тут аналогия с интерференцией волн - напряженности складываются, а интенсивность не равна сумме интенсивностей.
 Также, имхо, чтобы не вызывать споров о плазме, можно взять формулы для диэлектрика.

Вы мне скажите лучше, с какого параграфа мне читать про потенциалы. Я начал смотреть потенциалы, но там уже идут ссылки на преобразованные уравнения Максвелла.

[Фёдор Менде]

Посмотрел обсуждения по поводу Вашей работы, связанные с "вечным двигателем". Пока разделяю мнение Цаплина "если действительно накачка частоты изменяет емкость, то в переходном режиме на это потребляется энергия. По окончании такового - установится действительно названный Вами режим." (с).
  Я не согласен с Цаплиным в другом: "никакого "изменения емкости" для постоянной составляющей не произойдет. Ее значение изменится только для переменной составляющей - а энергия постоянного напряжения останется неизменной." Тут, имхо, он не учитывает, что складываются напряжения, а энергия от напряжения зависит квадратично, поэтому появляется смешанный член. Тут аналогия с интерференцией волн - напряженности складываются, а интенсивность не равна сумме интенсивностей.
 Также, имхо, чтобы не вызывать споров о плазме, можно взять формулы для диэлектрика.

Вы мне скажите лучше, с какого параграфа мне читать про потенциалы. Я начал смотреть потенциалы, но там уже идут ссылки на преобразованные уравнения Максвелла.

Парадокс с вечным двигателем получается по той причине, что в качестве диэлектрической проницаемости мы подставили тот параметр, который таковой не является. Если бы удалось создать такой диэлектрик, у которого его диэлектрическая проницаемость зависила бы от частоты (а не от амплитуды поля, как эото имеет место в варикапах), то можно было бы создать вечный двигатель.
То, что Вы прочли первую главу - очень хорошо. Но пока это не касается данной темы и думаю у нас будет ещё возможность вернутся к этому вопросу.
Вам же следуе теперь полностью прочесть вторую и третью главы, только после этого Вы сможете составить полное предстваление о моих предложениях.

[tcaplin]

aid:

Тут, имхо, он не учитывает, что складываются напряжения, а энергия от напряжения зависит квадратично, поэтому появляется смешанный член. Тут аналогия с интерференцией волн - напряженности складываются, а интенсивность не равна сумме интенсивностей.
 Также, имхо, чтобы не вызывать споров о плазме, можно взять формулы для диэлектрика.

Нет так. Суперпозиция двух волн с амплитудой напряженности по 1в дадут результирующую амплитуду 1,42 в (в корень из двух раз). В волнах складываются (в данном случае удваиваются) именно интенсивности - квадраты амплитуд. Тут напрямую диктует "свою волю" закон сохранения энергии - именно энергия суперпозиции равна сумме энергий составляющих. "Лишней" энергии просто неоткуда взяться.
Федор:

Парадокс с вечным двигателем получается по той причине, что в качестве диэлектрической проницаемости мы подставили тот параметр, который таковой не является.

Если Вы вычисляете энергию конденсатора на постоянном токе - то и частоту должны подставлять нулевую. Какие бы частоты не присутствовали дополнительно (и независимо) в цепи.
 Не меняет частота сигнала, проходящего через емкость, его "эпсилон" для постоянного тока. Эта "измененная эпсилон" фигурирует только при расчетах именно для данной частоты. И другая "эпсилон" - для другой частоты. И все это одновременно в одном и том же конденсаторе.
 Согласитесь, не может одна и та же среда между обкладками иметь одновременно столько параметров, сколько частот в спектре проходящего сигнала. То есть в данном случае "эпсилон" не является параметром среды, а просто текущим расчетным коэффициентом. Кому-то нравится называть его "диэлектрической проницаемостью" - но это терминологическая некорректность, не более.

[Фёдор Менде]

Федор: Если Вы вычисляете энергию конденсатора на постоянном токе - то и частоту должны подставлять нулевую. Какие бы частоты не присутствовали дополнительно (и независимо) в цепи.
 Не меняет частота сигнала, проходящего через емкость, его "эпсилон" для постоянного тока. Эта "измененная эпсилон" фигурирует только при расчетах именно для данной частоты. И другая "эпсилон" - для другой частоты. И все это одновременно в одном и том же конденсаторе.
 Согласитесь, не может одна и та же среда между обкладками иметь одновременно столько параметров, сколько частот в спектре проходящего сигнала. То есть в данном случае "эпсилон" не является параметром среды, а просто текущим расчетным коэффициентом. Кому-то нравится называть его "диэлектрической проницаемостью" - но это терминологическая некорректность, не более.

Я не хочу всё сваливать в одну кучу и обсуждать все вопросы сразу. Тот вопрос, который Вы затрагиваете, имеет важное принципиальное значение, касающегося того обстоятельства, что на протяжении длительного времени такие знаменитлости как Ландау и Гинзбург внедряли в науку метафизику. Поэтому, после завершения обсуждения этой не менее важной темы, мы приступим к обсуждении указанной. На форуме появился квалифицированный специалист aid и я думаю, что Ваших и его усилий будет вполне достаточно, чтобы провести квалифицированное обсуждения указанных вопросов.

[tcaplin]

Я не хочу всё сваливать в одну кучу и обсуждать все вопросы сразу. Тот вопрос, который Вы затрагиваете, имеет важное принципиальное значение, касающегося того обстоятельства, что на протяжении длительного времени такие знаменитлости как Ландау и Гинзбург внедряли в науку метафизику.

А что конкретно надо обсуждать в данной теме? aid возразил моему мнению. Я ему отвечаю. О какой "куче" речь?.

И у меня ещё один вопрос по поводу сил Кориолиса. Я сам никогда механикой не занимался, но никак не мог понять одного вопроса. Тело, движущеесе по круговой орбите, обладает определённой кинетической энергией. Если мы при помощи посторонних сил, уменьшая радиус орбиты, переводим его на более низкую орбиту, то мы затрачиваем определённую работу, совершаемую против центробежных сил. Значит, после такой процедуры кинетическая энергия на более низкой орбите должна быть больше, чем на более высокой.

Энергия спутника складывается из кинетической и потенциальной. В сумме она тем больше, чем выше его орбита. Для перевода его на более низкую орбиту надо тормозить его (отбирать энергию), а не увеличивать. При этом угловая орбитальная скорость (круговой орбиты) устанавливается характерной именно для данного радиуса.
 Но это для чисто гравитационной связи. Когда тела связаны жестко - например, на поверхности Земли, там процессы иные. Там жестко фиксирована угловая скорость. Линейная скорость тела в точке на поверхности пропорциональна радиусу этой точки от оси вращения. Увеличиваем радиус - увеличиваем линейную скорость.
 Любое изменение скорости - это ускорение. В данном случае - кориолисово ускорение и соответствующая ему сила.

[Фёдор Менде]

Энергия спутника складывается из кинетической и потенциальной. В сумме она тем больше, чем выше его орбита. Для перевода его на более низкую орбиту надо тормозить его (отбирать энергию), а не увеличивать. При этом угловая орбитальная скорость (круговой орбиты) устанавливается характерной именно для данного радиуса.
 Но это для чисто гравитационной связи. Когда тела связаны жестко - например, на поверхности Земли, там процессы иные. Там жестко фиксирована угловая скорость. Линейная скорость тела в точке на поверхности пропорциональна радиусу этой точки от оси вращения. Увеличиваем радиус - увеличиваем линейную скорость.
 Любое изменение скорости - это ускорение. В данном случае - кориолисово ускорение и соответствующая ему сила.

Всё правильно, но согласныли Вы при этом с тем, что написал aid в посте #47?

[tcaplin]

Всё правильно, но согласныли Вы при этом с тем, что написал aid в посте #47?

Вот это?:

Ну, если вращение происходит вокруг неподвижной оси, то сохраняется момент импульса относительно оси, т.к. момент силы натяжения равен нулю.  mr1^2w1=mr2^2w2. Отсюда связываем угловые скорости, а из них находим кинетические энергии mv^2/2=mr^2w^2/2.

Согласен - но кориолисова сила здесь нипричем.
 Силы Кориолиса - это на поверхности твердого тела. Главное условие - постоянство угловой скорости. При этом на поверхности Земли потенциальная энергия не меняется, а кинетическая увеличивается с удалением от оси вращения.
 Для груза на веревке - свои условия. И это условие - постоянство момента. При этом сила, тянущая трос, совершает работу - увеличивая энергию тела с уменьшением радиуса. Так как гравитация не предусмотрена, то потенциальной энергии нет. Скорость вращения при этом резко возрастает.
 Для орбитального движения спутника условие - вполне однозначное значение орбитальной скорости для данного радиуса орбиты. Находится по формуле для "первой космической скорости" для данного радиуса. Разгон тела двигателями увеличивает его потенциальную энергию, а кинетическая уменьшается (уменьшается линейная "первая космическая скорость") с увеличением R.
 Все три задачи - при разных физических условиях.
 

[Фёдор Менде]

А теперь прочитаем, что заявлено в исходной теме, цитирую:

"Так вот, сила Лоренца это нонсанс с точки зрения всех известных до сих пор законов физики, по той причине, что сила, действующая на заряд, связана не с градиентом какого-то скалярного потенциала, а со скоростью заряда, с которой связана его кинетическая энергия. Вот и ответьте мне дорогие физики, это что особый закон и исключение из самых общих законов  физики, или это просто непонимание физики этого процесса?"

Именно этот вопрос меня и интересует.

[tcaplin]

сила Лоренца это нонсанс с точки зрения всех известных до сих пор законов физики, по той причине, что сила, действующая на заряд, связана не с градиентом какого-то скалярного потенциала, а со скоростью заряда, с которой связана его кинетическая энергия.

Я уже где-то высказывал мнение, что обсуждение подобных вопросов есть не "выяснение, как оно есть на самом деле", а обсуждение адекватности различных математических моделей.
 Так, понятие "градиент потенциала" в теории поля имеет значение пространственной производной потенциала. В стационарном поле его значение прозрачно - сдвинул датчик на dx, получил приращение dp/dx - градиент потенциала. А как получить этот "градиент" при переменном во времени поле? Пока сдвигали по dx, потенциал изменился и по dt. То есть в разных точках надо измерять потенциалы одновременно. Сразу всплывает проблема синхронизации пространства по признаку одновременности. И от решения этой проблемы будет зависеть конкретная математическая модель. При этом, если исключить ошибки в рассуждениях, возможны разные, одинаково адекватные модели.
 Синхронизируем по процедуре СТО - получаем подход СТО.
 Синхронизируем по другой процедуре (но тоже корректно и однозначно прописанной) - получаем другую математическую модель. С разными формулами, но с теми же результатами расчета.
 Это как расчеты одной и той же геометрической задачи в декартовых и полярных координатах.
 Это в идеале. Тут мешает подчеркнутое мной "если". Вопрос запутанный, и учесть все физические аспекты сразу весьма трудно. Как правило получается, что, учитывая одну сторону вопроса, пренебрегаем другой.
 Я, например, изучая физический смысл СТО и ОТО, натолкнулся на некорректность принятых там построений. Именно физическую, а не математическую. Значит, надо искать способ эту ошибку исправить. Но обсуждать со мной этот вопрос никто, к сожалению, не готов.

 Что касается прямого ответа на ваш вопрос в цитате - то у движущегося наблюдателя и точки пространства движутся вместе с ним. Поэтому у него и понятие "градиент потенциала" в его пространстве будет оличаться от понятия неподвижного наблюдателя - то есть этот самый "градиент потенциала" будет зависеть от скорости наблюдателя.. Значит, и силы, связываемые с этим градиентом, будут зависеть от скорости.

[Фёдор Менде]

Представьте себе, что заряд закреплён в движущейся ИСО, в которой находятся и  наши измерительные приборы, и вдруг мы видите, что на заряд начинает действовать сила, нормальная к направлению движения. Измеряем электрическое поле и видим, что оно не нулевое, а соответствует той силе, которая действует на заряд. При этом у нас имеется полное право сказать, что в нашей ИСО где-то появился статический заряд, скалярный потенциал которого и обеспечивает данное поле. Потом мы замечаем, что никаких статических зарядов в  ИСО нет и что это поле пропорционально скорости движения нашей ИСО относительно другой ИСО, в которой заданы определённые токи, которые также характеризуются скоростями зарядов.
И получается так, что вся совокупность этих движущихся зарядов и движения одной ИСО относительно другой  равноценна появлению в нашей ИСО статического заряда.
Так вот я и спрашиваю, в чём состоит физика этого явления.

Ответ по этому поводу у меня имеется. Разбирая эту ситуацию, я сразу подумал, а не зависит ли скалярный потенциал заряда от скорости относительного движения. И если просуммировать все силы, получающиеся при таком подходе, то не поучим ли мы ту силу, которую связываем с магнитным полем. Вслед за этим предположением я заметил, что и в СТО скалярный потенциал зависит от относительной скорости. Но подходы СТО меня не устраивали с физической точки зрения. И тогда я вспомнил, что ещё Герц указывал на совершенно очевидный факт, что при записи законов индукции следует учитывать полные производные, т.к. движении в пространственно меняющемся поле, равноценно временным изменениям полей. В результате такого подхода сразу были получены преобразования полей, которые в первом приближении совпали с СТО. Следующие приближения показали, что и в квадратичных членах имеется полное совпадение. Но при более высоких степенях совпадения уже не было. Сразу скажу, что при этом использовались преобразования Галилея и единое время, которое и течёт и измеряется во всех системах одинаково и никаких механических сжатий тоже не было.
Из этого рассмотрения стало ясно, что и магнитное поле и векторный потенциал это следствие зависимости скалярного потенциала заряда от относительной скорости и оттуда вытекают. Далее оказалось, что все законы электродинамики могут быть получены из указанной зависимости. Но то, что я сейчас говорю это материалистический, понятный любому физику подход, в отличие от той математической схоластики, которую представляет СТО.
Все эти результаты и представлены в работе http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  .