Трудные темы курса классической механики: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
О Втором законе |
|||
Строка 49:
Для основанной на догмах манеры изложения материала характерно игнорирование трудных вопросов, самим своим существованием ставящим под сомнение благостную и лишённую проблем картину отображаемой действительности.В особенности это касается естественно возникающих в процессе обучения "детских" вопросов, возникающих в свежем, не забитым стереотипами уме, ещё не готовым к заключению компромиссов между несовместимыми понятиями, игнорирование ответа на которые создаёт у читателя впечатление, что его мнением манипулируют.
Подчас такой вопрос своим несоответствием азбучным истинам может вызвать негодующую реакцию у преподавателя. Поэтому резонно предугадывать ситуацию и изложение материала вести с учётом этого, заранее предвосхищая саму возможность непонимания.
Строка 476:
Таким образом на рисунке А изображён частный случай относительного движения двух декартовых систем с постоянной во времени пространственной ориентацией осей, то есть случай движения поступательного.Уникальной особенностью такого вида движения является то, что любая точка, неподвижно связанная с этой системой, при любом движении начала отсчёта движется с точностью до сдвига в пространстве по одной и той же траектории с общими для всех точек величинами мгновенного вектора скорости и её производных.
Именно это существенно упрощающее рассмотрение предположение, что переносное ускорение тела в данном случае равно ускорению штрихованной системы и остаётся одинаковым для любого местоположения тела в любой точке этой системы, делает поступательное движение весьма удобным для рассмотрения задач механики.
Иными словами, если возникает необходимость материализовать в виде реального физического объекта тело отсчёта с общей для любой его точки величиной ускорения, то это можно сделать исключительно в случае поступательного движения такого тела.
Физические тела, совершающие иные движения телами отсчёта в этом смысле не являются, поскольку составляющие их материальные точки совершают в общем случае различные траектории
В связи с этим чревато ошибками использование термина "вращающяяся система отсчёта", являющаяся частным случаем испытывающей поворот координатной системы. Поскольку в общем случае здесь может идти речь о системе, переносное ускорение в которой различно в разных её точках.
Человек всегда волен связать с любым движущимся телом систему координат, но характеризуемые ими точки в общем случае будут совершать движения с различными характеристиками.
И потому в общем случае говорить о траектории движения материального тела нельзя.Можно говорить лишь о траекториях отдельно выбранных его материальных точек.
Так, например, при вращении тела вокруг постоянной в пространстве оси лишь находящиеся на ней точки будут неподвижны.А одинаковые движение будут совершать лишь те точки, которые находятся на поверхности мысленно выделяемого в теле цилиндра, соосного
Чрезвычайно распространено изображение проекции точки на плоскость чертежа, за которую общепринято брать плоскость '''XOY''', что значительно повышает наглядность решаемой задачи в этом случае имеют дело с '''декартовыми системами координат на плоскости''' и '''полярными системами координат'''.<ref name="БС">Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Издательство «Наука» Редакция справочной физико-математической литературы.1964.</ref>
Строка 717 ⟶ 722 :
Траекторию в общем случае можно представить и в виде сопряжённых дуг различного радиуса, исходящих каждая из своего центра, положение которого может меняться во времени. В пределе и [[прямая]] может рассматриваться как дуга, радиус которой равен [[бесконечность|бесконечности]]
Для моделирования гладких линий с 1962 года используются '''кривые Безье''', описываемые полиномами, степень которых на единицу меньше числа ''опорных точек''.Так, для изображение сегмента любой кривой на плоскости оказывается достаточным указать четыре точки.Этот приём широко используется в инженерной графике, в частности для изображения сложных поверхностей, например, автомобильных кузовов.
Строка 984 ⟶ 989 :
Однако, если бы в данном случае на тело был бы установлен акселерометр, он показал наличие постоянного ускорения, направленного к центру окружности, представленной траекторией. И следовательно, позволил бы определить величину этой силы, как будто она была бы «материально обеспечена»
Прямой противоположностью этого способа обеспечения движения тела по круговой траектории является выше рассмотренный ''круговой маятник.'' Там, со сделанными оговорками, центростремительная сила «материально обеспечена», в то время как с помощью соответствующей математической операции можно разложить её на две взаимно перпендикулярные составляющие. Которые в точности описываются уравнениями движения тела во втором из рассмотренных случаев.
[[File: Pict. Attention.jpg|thumb| left| 50 px]]
Для дальнейшего рассмотрения этот пример важен тем, что для того, чтобы при сделанных со ссылками на философию оговорками считать силу реальной недостаточно того, что она была введена с добрым намерением адекватно действительности описать реально происходящий механический процесс. Но и ''быть в состоянии её измерить''. Либо непосредственно, либо косвенно с помощью приборов и последующих математических вычислений.
Строка 1138 ⟶ 1143 :
Пределам воображения нет границ. Если же речь идёт об объективной реальности, то высказанное утверждение ложно. Инерциальных систем в Природе не существует.
Слов нет, не всякая ложь предосудительна. Существует ложь во благо или ложь во спасение. Так, например , человек не может жить без ложного представления о своём бессмертии. Так и представление об инерциальных системах, можно сказать, жизненно необходимо в физике, поскольку создаёт немалый комфорт при проведении анализа происходящих в механике событий. Оно, безусловно, придаёт ощущения почвы под ногами или же, говоря фигурально, печки, от которой удобно начинать танец. Но это есть решение всего лишь личной проблемы, связанной с особенностями субъективного отражения в сознании окружающего мира, в котором такой проблемы просто нет.
Инерциальная система, как искусственно вводимое в мир реальных явлений понятий, представляет собой эрзац действительности, или по-просту фикцию. Наравне с представлением об абсолютно твёрдом теле, материальной точке и пр.
Инерциальных систем в реальном мире не может быть уже потому , что их определение содержит в себе если не самоотрицание, то радикальное ограничение области своего действия, лишающей этот закон практического смысла в деле объяснения реально протекающих механических процессов, а не их умозрительных моделей.
В самом деле, представим себе, что имеем дело с инерциальной системой (нештрихованная система на Рис.А), в которой находится свободное в своих перемещениях тело с массой <math> m </math>,
Строка 1182 ⟶ 1187 :
Надо сказать, что такая картина напоминает широко распространённую в космогонии точку зрения, согласно которой вещество составляет крайне малую часть общей массы. Но, по видимому, роль классической механике в такой картине мира вряд ли намного значительнее. И потому вопрос о критериях инерциальности и способов измерения не инерциальности приобретает в механике решающее значение.
Строка 1256 ⟶ 1253 :
И потому правильнее было бы признать, что, все движения объектов относительно друг друга происходят в НЕинерциальных системах отсчёта.Хотя неразумно было бы отрицать неоспоримое удобство предположения, что рассматриваемые в каждом конкретном случае физические явления происходят в инерциальной системе отсчёта.И польза здесь не только в том, что это позволяет , говоря фигурально, почувствовать почву под ногами. Но и чрезвычайно упрощает рассмотрение и делает его наглядным.Но это допустимо только в том случае, если прибегнувший к такому упрощению действительности ясно представляет себе последствия.
Поветрие, выражающееся в отрицании применимости Второго закна Ньютона в неинерциальных системах существует не один десяток лет. Однако за всё это время не только не найден был закон Природы, заменяющий этот закон в реальности, но и не сделано сколько ни будь запомнившихся попыток придумать заменитель этого закона.
Просто потому, что в этом нет и не было практической необходимости.Вся современная классическая механика базируется на идее прямой пропорциональности ускорения тела под действием приложенной силы независимо от происхождения этой силы , будь она «просто сила», вызванная взаимодействием с окружающими объектами, или же переносная сила инерции. И в той системе отсчёта, в которой это ускорение измеряется.
Достаточно упомянуть «Основной закон механики»
. или же основное определение состояния равновесия (<ref name="ФЭС "> </ref>Стр. 601 ), чтобы убедиться в том, что эти определяющие положения имеют своей основой эту идею. И в них явно упомянуты на равных основаниях силы инерции и «просто силы», что может быть только в не инерциальных системах, в которых якобы не действует концепция Ньютона.
Тот, кто на деле имеет отношение к решению задач механики, озабочен решением имеющих практическое значение вопросов, и на досужие рассуждения по поводу применимости Второго закона у него просто нет времени. Не говоря о том, что это ему просто не интересно.
Но в деле изучения основ физики, когда стоит задача формирования физической интуиции, такое двоемыслие, когда с одной стороны фундаментальное положение отрицается, а с другой стороны повсеместно используется, педагогически совершенно нетерпимо.
Исторически сложилась критическая ситуация: упрямое, повторяемое, как заклинание и с каким-то садо-мазохистским наслаждением утверждение о том, что законы Ньютона верны только в инерциальных системах ведёт к тому, что все движения, наблюдаемые в реальной действительности и которые с бесспорной очевидностью происходят с экспериментально подтверждаемой закономерностью и могут быть предсказаны, не ''подчиняются никаким законом механики''. Ведь других законов, кроме ньютоновых, нет.По крайней мере никто не осмелился их сформулировать.
| |||