Движение, его количество и сохранение в природе

Движение, его количество и
сохранение в природе.
Андрей Кирсанов.
Контакт с автором: nabludatel2010@gmail.com.
******************************
О новом взгляде на самый удивительный закон природы.
******************************
1.
Движение в природе не возникает из ничего и не исчезает – оно
передаётся от одного объекта к другому. При определённых условиях,
движение в состоянии накапливаться, но, высвобождаясь, обнаруживает своё
свойство к сохранению.
2.
РЕАЛЬНЫЕ ФОРМЫ.
Само по себе движение бессмысленно, поскольку где-то отдельно оно не
существует, напротив, его всегда рассматривают применительно именно к
объекту исследования. Зная же массу и скорость этого объекта, можно
говорить об уже вполне осмысленной величине – количестве движения.
Эту величину определяют путём одномоментного измерения массы (m) и


скорости (V ) объекта, которые отмечают к количеству движения ( p ) свою
прямую пропорциональность, что можно записать
в следующем виде:


p  mV ,
Таким образом, количество движения, в любой момент времени,
характеризуется скоростью объекта определённой массы при перемещении
его из одной точки пространства в другую.
Во всё время движения, объекту может добавляться или отниматься от
него какое-то количество движения через внешние воздействия. Если же
объект вообще не подвергается ничему со стороны, то на всём своём пути
следования количество движения этого объекта остаётся без изменений и
отображает закон сохранения:

  
m1V 1  m2V 2  p1  p2  const ,
где 1 и 2 – любые условные пункты по пути следования объекта (см.
рисунок1):
рисунок 1.
Закон сохранения инерции, открытый И.Ньютоном, а до него Г.Галилеем
и Р.Декартом, как раз и отражал суть закона сохранения количества
движения.
3.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ.
Если объект исследования представляет систему образующих его других
объектов, то у каждого из таких отдельных объектов могут рассматриваться
как внешние, так и внутренние характеристики движения. И это движение
определяется, конечно же, через количество движения.
Внешняя характеристика
движения представляет собой совокупность

количества движения ( P ) всех объектов системы в векторной форме:



 
.


...



...

P
p
p
mV m V
(3.1)
Внутренняя характеристика – определяет сумму всех количеств
движения( Y ) посредством безвекторного (скалярного) отображения:
1
1
2
2
1
2


 

m V m V  ...  p  p  ...  Y .
1
1
2
2
1
2
(3.2)
Таким образом, для определения внутреннего количества движения, кроме
массы важно знать величину скорости движения отдельных элементов
системы, причём, в рассмотрение принимается мера скорости, исключая её
направление.
Без воздействия извне внутренние и внешние характеристики движения
сохраняют своё количество.
Можно, подытожив, заключить, что каждый объект в природе обязательно
включает в себя как внешние, так и внутренние движения. Внешняя
характеристика движения более употребима в названии – импульс.
4.
ПОКАЗАТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР.
Рассмотрим для упрощения центральное упругое соударение двух,
одинаковой массы, тел, которое можно разбить на следующие этапы:
1. До столкновения;
2. Во время столкновения;
3. После столкновения.
рисунок 2.
Если допустить, что в каждом из тел наделено, к примеру, по 5 единиц
количества движения, то учитывая направление каждого, система из двух тел
обладает следующим импульсом:


  
P
 0.




5

5

0
.
Итак,
получается
mV m V p p
1
1
2
2
1
2
Это внешняя характеристика движения системы из двух тел. Она
показывает, что до, во время и после столкновения количество движения
(импульс) будет одинаковым и в данном случае равняться нулю.
Если же необходимо выяснить внутреннюю характеристику движения, то
нетрудно увидеть, что количество движения этих частей по 5 единиц никуда
не исчезает и определяется как их сумма, то есть в размере 10 единиц
количества движения внутри системы из этих двух тел.
Во время столкновения количество движения тел переходит во внутреннее
движение частей самих тел. Так как рассматривается упругий удар, то во
время отскакивания происходит уже высвобождение количества, и тела
продолжают своё движение, но теперь уже в обратном направлении.
В реальности, сколь бы упругим удар не был, после столкновения сумма
количества движения тел будет всегда меньше 10 единиц. Поскольку в
замкнутой системе количество движения остаётся неизменно, то мы вправе
предположить наличие его и в другом виде. И, действительно, замечаем, что
часть количества движения перешло в колебательное движение частей самих
тел, часть в виде излучения покинуло эти тела и так далее. Если все части
количества движения собрать воедино, или попросту пересчитать, то
получится уже знакомая цифра в 10 единиц.
Ничего из данного количества движения никуда бесследно не исчезло,
чем и было подтверждено сохранение этой величины.
5.
О ПОНЯТИИ СИЛЫ.
Внутреннее количество движения системы объектов в некоторых случаях
удобно рассматривать в следующем виде: Y  F 1 t1  F 2 t 2  ..., где F –
сила, прилагаемая к элементу системы объектов (например, к самому объекту
или его части), t – время воздействия. Это, по сути, другое представление,
нежели изложенное в формуле (3.2).
Количество движения при таком отображении рассматривается в более
общем виде, без изучения деталей. Так как детализация любого объекта
всегда бесконечна, а полезно периодически хоть иногда останавливаться на
каком-то этапе исследования для более подробного изучения – вот в этих
случаях и употребляется количество движения в данной форме.
В качестве примера очень показательна сила трения. Здесь совсем не
обязательно вникать в детали природы трения для того, чтобы использовать
сам эффект в технике и быту. Каким образом количество движения
видоизменяется – в данном случае неважно. Главное – это происходит. А вот
общая форма рассмотрения видоизменения количества движения как раз и
отображается в понятии силы через время её воздействия. Если же появилась
необходимость в более детальном изучении движения частей объекта, то
имеет смысл на следующем этапе рассмотрения, отказаться от понятия силы,
или точнее – выяснить, что она из себя представляет:
F
Y mV

t
t
.
О том, что силу отображает скорость видоизменения количества
движения, указывал ещё И.Ньютон.
Познание человеком окружающего мира всегда происходит порциями, и
прежде чем перейти к последующей границе познания, идёт подробное
ознакомление с областью внутри очередной границы познания. Учитывая
это, можно с полной уверенностью предположить, что открытие новых сил
неизбежно будет происходить с каждым последующим весомым этапом
познания природы.
6.
О МЕХАНИЧЕСКОМ ЭКВИВАЛЕНТЕ ТЕПЛОТЫ.
Очень ярко демонстрация видоизменения количества движения выглядит
на примере разбора принципа работы ракетного двигателя в космосе:
1. Топливо поступает в рабочую камеру двигателя.
2. В рабочей камере происходит высвобождение количества движения,
или точнее – количество движения переходящее в другую форму. Всё
это наблюдается в виде высокой температуры газов большого
давления.
3. Газы выходят из сопла двигателя ракеты, тем самым обеспечивая её
рабочую тягу.
Не представляет труда увидеть, что при соблюдении постоянного режима
работы, расход топлива эквивалентен выделившемуся количеству теплоты в
рабочей камере и также эквивалентен тяге самого двигателя ракеты:
H Q
~ ~ F,
t
t
где Q – количество теплоты, выделяемого при сжигании контрольного
объёма (H) топлива. F – собственно, тяга ракеты.
О чём говорит данное соотношение? К примеру, при построении
космических ракет используют связку двигателей – это когда ступени
ракетоносителей состоят сразу из нескольких ракетных двигателей. Если
допустить, что у нас такая ступень ракетоносителя состоит теперь не из
одного, а сразу из 4 таких же одинаковых двигателей, то из этого следует,
что: и расход топлива будет в 4 раза выше, и количества тепла выделится в 4
раза больше за такое же время ( это всё по сравнению с работой одного
двигателя), и сама тяга будет выше в эти же 4 раза.
Мощь (не путать с физическим понятием «мощность»), развиваемая
двигателем определяется его тягой, измеряемая силой, которая прямо
пропорциональна израсходованному, путём сжигания, топливу.
На примере работы ракетного двигателя легко увидеть, что количество
теплоты (возникающее при сжигании топлива) эквивалентно количеству
движения:
F~
Y Q
~
t
t
или
Y ~Q .
Эта формула показывает механический эквивалент теплоты.
В опытах Д.Джоуля по определению механического эквивалента теплоты,
отчётливо видно, что количество теплоты зависит от времени (t) работы его
экспериментальной установки. Эту зависимость можно записать в
следующем виде: Q ~ Ft , где F – сила трения, участвовавшего в
видоизменении количества движении.
7.
КОГДА СОВМЕСТИМО НЕСОВМЕСТИМОЕ.
Исходя из допущения постоянства скорости света, а также полагаясь на
допущение её значения максимально существующей в природе, в Теории
Относительности вводится взаимосвязь между энергией и массой объекта.
Вот так энергия покоя (E) представляется в следующем общем виде:
E  mc 2 , где m – масса объекта, c 2 – квадрат скорости света.
Попробуем уникальность и дополнительный смысл этой формулы
приоткрыть путём записи в следующем, несколько изменённом виде:
E  c(mc)  cY , (7.1)
где Y – количество движения вещества, которое здесь представлено в
пересчёте на количество движения фотонов. Коэффициентом
пропорциональности в формуле служит постоянная величина числа с. Да,
именно числа, поскольку с здесь выступает в роли константы – в данном
случае с просто замещена числом 300000 (при выборе единиц измерения в
километрах и секундах).
По воле случая, а может и благодаря внутренней интуиции, но в Теории
Относительности было озвучено то, что было скрыто гипнозом заблуждения
ещё за пол века ранее, начиная с Д.Джоуля. И хотя сама Теория
Относительности полна нелепых противоречий (это особая тема), в данном
случае, на мой взгляд, невозможно переоценить достижение науки в
открытии соотношения (7.1). Ведь только при выполнении условия
эквивалентности энергии по отношению именно к количеству движения
делает её (энергию) сохраняемой величиной в природе. И только допущение
эквивалентности количества движения и энергии даёт право на более точное
описание самого движения при помощи понятия энергии. К сожалению, в
формуле А.Эйнштейна представлено предельное рассмотрение взаимосвязи
энергии и количества движения, исходя из предположения (в виде постулата)
о постоянстве скорости света. Поэтому сама эквивалентность, естественно,
нарушается в попытках описания движения объекта при обычных,
нефиксированных скоростях.
Обычное определение энергии в самостоятельном применении очень
неустойчиво в получении достоверных результатов исследований в разных
областях познания окружающего мира, хотя, справедливости ради,
приходиться отмечать, что само слово весьма крепко прикипело за полторы
сотни лет его упоминания в данной форме. Когда мы слышим слово
«энергия», то нашему представлению является сохранение некоторой
величины. Сам принцип сохранения многообразных форм движения – это
величайшее открытие метода познания окружающего мира. Но особую
важность представляет – в какой конкретно форме это выражается.
Источники информации:
Школьный курс и интернет.