ПРОБЛЕМА ИНЕРЦИИ И ЕЁ РЕШЕНИЕ
На модерации
Отложенный
Б.С. Курнышев
bor403@yandex.ru
Проблема инерции и её решение
(происхождение и сущность Ньютоновой силы инерции и её объяснение)
В своё время мне запомнилось высказывание известного американского физика-теоретика, члена Национальной академии наук, профессора А. Пайса [1] (стр. 280): "… по моему мнению, проблема происхождения инерции была и остаётся наиболее тёмным вопросом в теории частиц и полей". В настоящее время ситуация в этом вопросе, по-видимому, практически не изменилась.
Тем не менее, без преувеличения могу сказать, что эта проблема, чётко сформулированная ещё Э. Махом и отражённая в разделении понятий "инерционная" и "гравитационная" массы и в установлении факта их равенства, имеет достаточно обоснованное решение, причём проверяемое на опыте. Даже странно, почему такое решение никому до сих пор не приходило в голову, хотя всё необходимое для этого уже давно есть – и в теоретическом и в экспериментальном плане.
Похоже, что мало кто задумывался над вопросом, с какими ускорениями движутся электроны, например, в проводниках. Давайте посчитаем. К концам проводника длиной L приложено постоянное напряжение U. Напряжённость электрического поля в проводнике будет равна E = U/L. Сила, действующая на электроны в проводнике, вычисляется по формуле F = eE, где e – заряд электрона. Ускорение электронов будет равно a = F/m, где m – масса электрона. В системе единиц измерения СИ при U = 10 В, L = 1 м, e ~ 1,6*10^(– 19) Кл, m ~ 9,1*10^(– 31) кг, где * – знак умножения, ^ – знак возведения в степень, получим: a = (e/m)(U/L) ~ 1,76*10^12 м/сек^2. Ну как, впечатляет?
Второй пример. В камере Вильсона, помещённой в магнитное поле с индукцией B, движется протон с постоянной линейной скоростью v. Сила, действующая на протон в перпендикулярном к v и к B направлении, вычисляется по формуле F = evB. Центростремительное ускорение будет равно a = F/M, где M – масса протона. При B = 1 Тл, v = 10 м/сек, M ~ 1,67*10^(– 27) получим: a = (e/M)vB ~ 10^9 м/сек^2. Если это будет электрон, то ускорение увеличится ещё на три порядка: до 10^12 м/сек^2.
Рассмотрим ещё один пример. Электроны движутся от катода к аноду обычного электровакуумного пальчикового диода. При напряжении 500 В ускорение, вычисленное по методике первого примера, будет ~ 10^14 м/сек^2.
Мы видим, что всюду в микромире элементарных частиц действуют огромные ускорения, но не обращаем на это внимания, подсознательно считая, что ничтожные массы ни на что ощутимо не влияют, что к ним не нужно относится серьёзно, а ведь из этих ничтожных масс состоят планеты, звёзды, галактики.
Однако благодаря общей теории относительности (ОТО) мы знаем, что массы вещества (энергии) обладают способностью даже в состоянии покоя воздействовать на геометрию пространства. Давайте задумаемся, а частицы вещества – электроны и протоны, – движущиеся в обычных условиях с потрясающими, как мы только что видели, ускорениями, как' они влияют на геометрию пространства? Представьте себе, что шар массой 1 кг движется с ускорением 10^12 м/сек^2. Это будет прядка 10^11 = 100 000 000 000 ускорений свободного падения на Земле! Как будет влиять такой движущийся ускоренно шар на метрику окружающего его пространства?
Если иметь в виду, что линейные размеры атома порядка 10^(–8) см, то можно расчитать порядок максимальных ускорений свободных электронов и заряженных ионов в нанотехнологиях.
Эти ускорения по порядку величины достигают значений 10^20 – 10^24 м/сек^2, в электротехнике и мехатронике – до 10^17 м/сек^2 и более, – значений, выходящих за пределы воображения.
Все вышеприведённые примеры показывают, что мы в обычных условиях имеем дело с колоссальными ускорениями частиц в веществе и не замечаем этого, а если и замечаем, то не придаём этому особого значения. Зная по ОТО о реальном существовании взаимодействия между веществом и геометрией пространства-времени, мы до сих пор не видим глубинной физической причинной связи между инерцией и ускоренными движениями, – кроме как в формулировках трёх законов Ньютона.
Наконец, последний пример. И объяснение инерции. Представим себе электрический конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин, расстояние между которыми 1 см, расположенных горизонтально в вакуумной камере. Между пластинами находится протон. Пусть потенциал нижней пластины будет положительным, а верхней – отрицательным. Тогда протон будет двигаться вверх. Можно посчитать его ускорение, как это было сделано в первом примере. При напряжении между пластинами 100 В ускорение будет порядка 10^12 м/сек^2 (при таком ускорении протон даже не "почувствует" тяготения Земли). Итак, протон равноускоренно движется вверх, и его движению противодействует сила инерции, причём eE + Мa = 0, где М – масса протона, Ма – сила инерции, то есть в системе отсчёта, связанной с протоном, в его окрестности, похоже, создаётся противодействующая напряжённость электрического поля, равная (– E) = (М/e)a, которое тоже взаимодействует с зарядом протона, нейтрализуя действие напряжённости E внешнего электрического поля конденсатора, в результате чего eE + e(– E) = 0. Спрашивается, откуда взялась предполагаемая напряжённость (– E)? Единственный удовлетворительный ответ состоит в том, что её создала электрически нейтральная масса протона, движущаяся с огромным ускорением (поскольку других причин не просматривается), то есть область пространства сильного взаимодействия, где сконцентрирована практически вся масса протона с её колоссальной плотностью (порядка 10^15 кг/куб. м). При таком ускорении коэффициент (M/e), состоящий, кстати, из фундаментальных констант, а значит и сам по себе являющийся фундаментальной константой, может быть достаточно малым. И действительно, оказывается M/e = 1,0439602*10^(– 8) кг/Кл.
Важнейшие выводы:
1. В обычных условиях все электрически нейтральные материальные тела при ускоренном поступательном движении создают слабое электрическое поле в направлении действия силы инерции.
2. Все электрически нейтральные материальные тела при ускоренном вращательном движении создают слабое магнитное поле в направлении, перпендикулярном центростремительной силе инерции.
Расчёт показывает, что, например, электрическое поле вблизи материального тела сферической формы диаметром D, с плотностью и массовым числом вещества, равными, соответственно, р и А, при его движении с постоянным ускорением а, можно определить по следующей формуле:
E = ~ {– (M/e)аD[(1/2)(р/M)(A^2)]^(1/3)}
– с ошибкой не более 0,1 % в ту или иную сторону.
Теория кратко изложена в [2].
1. Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна: Пер. с англ. / Под. ред. А.А. Логунова. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 568 с.
2. http://vestnik.ispu.ru/sites/vestnik.ispu.ru/files/published/str._68-74.pdf
Комментарии
Если пространство и время измерить можно, а его измерить можно (или вы в этом нам откажете?), то это значит, что - пространство и время существуют.
Пространство мерим линейкой, а время - часами.
Время, это то, что показывают часы.
А космическое пространство (например - расстояние до Луны) мы тоже можем измерить, с точностью до долей миллиметра (с помощью лазера).
Существует ли эфир?
Как только мы научимся измерять его свойства - так сразу он и появится.
А пока существование эфира ничем не обосновано.
А пока эфир - умозрительная абстракция, в существование которой можно верить.
Когда наступает тепловая смерть, исчезает время, т.к. ни один объект не может быть "живым" и выбранным в качестве таймера. Отсюда длительность перехода к гигантской флуктуации (большому скачку или большого взрыву) фактически отсутствует. И сразу начинается новая жизнь вселенной. ))))
Пространство - физическая (природная) среда.
Течение времени восприятие создаваемое мозгом в сознании. Поэтому пространство-время смешное словосочетиние, как и теория ТО.
Железная логика.
Еще один масштаб вы упустили - космический - там почти нет ускорений, зато скорости намного превосходят скорости , доступные человеку
Похоже, что автор еще не слыхал про индуктивность.
Что касается индуктивности, то в системе отсчёта равноускоренного заряда его магнитный момент – величина постоянная, индуктивность отдыхает. Если бы это было не так, то проводник с постоянным током излучал бы электромагнитную энергию, все атомы во Вселенной мгновенно прекратили бы своё существование. Но ещё до этого меня выгнали бы с работы за незнание теории поля вообще и электродинамики в частности, то есть по п. 3 ч. 1 ст. 81 ТК РФ.
Вопросы ещё есть? Только по существу, пожалуйста. Не запутывайте молодёжь.
А камень лежит себе и в ус не дует - знает, что существует реакция опоры.
http://maxpark.com/community/5654/content/3078494
Именно такое понимание природы гравитации пытался донести до нас Эйнштейн, но, видимо, до сих пор с переменным успехом. Эйнштейн, наверно, и сам сомневался, пока не появились первые результаты экспериментального исследования. Об этом замечательно пишет А. Пайс – его биограф.
На камень действует сила, но он остается неподвижным, так как равнодействующая равна нулю.
На заряд тоже действует сила, но вы не ищете равнодействующую для поиска ускорения, а тупо считаете, что раз есть сила, то есть и соответствующее ей ускорение. На самом деле, кроме приложенного напряжения, есть еще индуктивность, вызывающая появление противоэдс при движении заряда. Когда противоэдс станет равна приложенной разности потенциалов, ускорение прекратится.
Когда спутник движется вокруг Земли с выключенными двигателями, то на него тоже по-вашему действуют две силы? Сила тяготения Земли и центробежная сила? И они уравновешивают друг друга? Когда Земля движется вокруг Солнца, то на неё тоже действуют две силы? Сила тяготения Солнца и центробежная сила? Прошёл почти век с открытия ОТО. Студенты в университетах всего мира знают, что Земля движется по геодезической в касательном псевдоевклидовом пространстве риманова пространственно-временного многообразия, что на неё не действуют никакие силы, никакая система уравновешенных сил. Один из моих бывших аспирантов, ныне кандидат наук, до поступления в аспирантуру в России изучал в Марокко теорию поля по учебникам Ландау, известным во всё мире. А в центре России до сих пор начало 20-го века? Стыдно.
_______________________________________________
Создает.
Я вам с самого начала сказал, что магнитное поле есть релятивистские следствие движения заряда. Забыли?
Магнитное поле не менее фиктивно, чем сила Кориолиса, так как тоже является следствием выбора системы отсчета.
А вот между ускорением электронов в проводнике (с постоянным током) и плотностью тока в этом проводнике связь есть. Смотрите: F = eE = ma, a = (e/m)E; E = U/l, U = IR, I = jS, R = p(l/S), где F – сила, действующая на электрон, e и m – его заряд и масса, а – ускорение электрона, E – напряжённость поля в проводнике, U – напрядение, приложенное к концам проводника, I – ток проводника, l и R – длина и сопротивление проводника, j – плотность тока, p и S – удельное сопротивление и сечение проводника. Итого: a = (e/m)рj. Например, при I = 1 А, R = 1 Ом, l = 1 м ускорение будет равно ~ 10^8 м/сек^2.
Приведите пример, как воспользоваться пробным зарядом для измерения магнитного поля равномерно движущегося заряда в ИСО?
Ещё раз: приведите пример, как воспользоваться пробным зарядом для измерения магнитного поля заряда, равномерно движущегося в ИСО?
Сила Кориолиса – это сила инерции. Магнитное поле – это силовое поле. Силу Кориолиса можно исключить выбором системы отсчёта, как и гравитацию, потому что она тоже есть инерция при воздействии сил электромагнитной природы, магнитное поле исключить невозможно никаким выбором системы отсчёта. А вот релятивистский эффект якобы возникновения ЭМ исключить можно.
a = F/m = (e/m)E = (e/m)(U/L) = (e/m)(IR/L) = (e/m)(jSR/L) = (e/m)(jS/L)(pL/S) = (e/m)pj, то есть a = (e/m)pj. Здесь L – длина проводника, а не индуктивность.
А то в Arial ток и длина как одна буква.
Ее электрический аналог - индуктивность.
E = L*(l^2)/2
Ускоренный заряд излучает ЭМ-волны, теряя энергию.
Думайте дальше.
Сверхмалые магнитные поля измеряют СКВИДами.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Сила_инерции
Если же про социологию, психологию, невропатологию, то читайте Хромова.
http://www.famous-scientists.ru/9159/
Комментарий удален модератором
http://maxpark.com/user/638531716
– стало понятно, почему инерция утратила физический смысл.
Инерция возникает в силу гамильтоновости системы, а гамильтоновочть является следствием обратимости времени.
Другими словами: в силу обратимости времени на микроуровне (нету там трения, все резонаторы имеют абсолютную добротность) мы имеем закон сохранения энергии и закон сохранения импульса (инерцию) на макроуровне.
Обратимость времени (что ли) является "тёмным вопросом"?
Так это тоже следствие изотропии пространства-времени.
В Специальной Теории Относительности (СТО) Эйнштейна - три ошибки:
1. Вместо того, чтобы сделать абсолютным время, Эйнштейн (почему-то) сделал абсолютными поперечные масштабы (y и z). Продольный масштаб (x) у него - относительный.
2. Эйнштейн сделал относительными физические размеры (продольные только) размеры объектов, в действительности же физические размеры - абсолютны, а релятивистские эффекты - визуальные.
3. Законы электростатики были перенесены на электродинамику. Так появилось утверждение, что сила Кулона от скорости не зависит. А от сюда следует что энергия и масса релятивистских частиц растёт неограниченно, когда скорость частицы приближается к скорости света, что противоречит эксперименту.
Эксперимент показывает: масса от скорости не зависит, а энергия релятивистских частиц прекращает расти вместе с их скоростью.
Реальную скорость можно посчитать, проинтегрировав ускорение по времени.