Читать книгу Физика движения. Альтернативная теоретическая механика, или Осознание знания. Книга в двух томах. Том II - А. А. Астахов, Александр Алексеевич Щанкин - Страница 9

Физический смысл ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической интерпретации состоит в том, что одна его половина якобы изменяет линейную скорость переносного движения по абсолютной величине, а вторая половина – линейную скорость относительного движения по направлению! Аналогичный физический смысл классическая физика определяет и для ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении, хотя никакой аналогии между этими совершенно разными явлениями природы не может быть в принципе!

На сайте http://dic.academic.ru в статье

«Кориолисово ускорение», в разделе 1.2. «Физический смысл» приводится следующее разъяснение физического смысла ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении: «Если тело движется перпендикулярно направлению к центру вращения, то доказательство будет аналогичным. Ускорение из-за поворота вектора скорости останется а = [ω * V], а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки».

Авторы не уточняют, о каких конкретно приращениях и каких конкретно скоростях точки, определяющих ускорение Кориолиса, у них идёт речь. Очевидно, они полагают, что с учётом упомянутой ими аналогии это само собой разумеется. Не будем пока говорить о соответствии действительности физического смысла ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической физике. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в предыдущих главах. Просто попытаемся хотя бы формально отыскать заявленную аналогию, которая не только не, разумеется, сама собой, её вообще нет, и не может быть в принципе.

Очевидно, что первая часть достаточно мудрёной в целом фразы авторов «Академика»

«Ускорение из-за поворота вектора скорости останется а = [ω * V]»

всё же означает, что речь идёт о вращении относительной линейной скорости с угловой скоростью переносного вращения. Но относительная скорость в составе абсолютной скорости вращается ещё с двумя угловыми скоростями относительной и абсолютной (см. формулу разложения).

Даже если это ещё не абсурд, то, как минимум математическая абстракция, т.к. один и тот же вектор не может одновременно вращаться с тремя разными угловыми скоростями в одной и той же плоскости. Но тогда абстрактным является, как сам вектор относительной линейной скорости, так и его вращение с переносной угловой скоростью, т.к. в реальной действительности в равномерном вращательном движении вращается только абсолютный вектор линейной скорости.

На рисунке (4.4.2) легко видеть, что даже в случае организации абсолютного вращения через промежуточные переносные и относительные вращения, что не представляет никаких технических трудностей, все скорости этих промежуточных вращений, а так же абсолютная скорость, вращаются самостоятельно, только со своими угловыми скоростями. Они ни в коем случае не являются никакими составными частями и даже проекциями друг друга. А вот в первом варианте ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении реальный вектор радиальной относительной скорости, являющийся реальной проекцией абсолютной скорости, естественно реально вращается с переносной угловой скоростью, с которой вращается и абсолютный вектор.

Следовательно, заявленная «академиками» аналогия не имеет реальной физической основы, т.е. ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении не существует.

Аналогии второй половины ускорения Кориолиса, которая в первом варианте представляет собой приращение переносной скорости по абсолютной величине, во втором варианте вообще нет, т.к. во втором варианте переносная скорость является величиной постоянной! Но даже если распространить этот вариант классического ускорения Кориолиса на переменное вращение, в котором переносная скорость может изменяться, в том числе и по абсолютной величине, то в аналогии «академиков» речь идёт об изменении «центростремительного ускорения точки», а вовсе не о конкретном приращении переносной скорости по абсолютной величине. Следовательно, никакой аналогии нет и в этом случае.

Таким образом, всё, что в объяснении «академиков» связано с переносной скоростью, мягко говоря, не менее абстрактно, чем всё то, что связано с относительной скоростью. Следовательно, никакой аналогии между этими вариантами нет, и не может быть в принципе. В этих двух вариантах нет даже внешней аналогии, т.к. в правильной формуле реального ускорения Кориолиса в нашей версии присутствует только одна его классическая половинка. Но если нет аналогии, то, по крайней мере, один из этих вариантов не имеет никакого отношения к явлению Кориолиса.

По поводу внешней аналогии, связанной с ошибочным удвоением классического ускорения Кориолиса однозначно можно сказать только одно, в обоих вариантах ускорения Кориолиса в классической физике есть две равные по величине, но самостоятельные и чётко дифференцируемые друг от друга части этого ускорения. Причём они равны не только количественно, но и физически, т.к. ускорение Кориолиса в обоих вариантах выражается абсолютно одинаковой физической зависимостью, которая математически имеет вид:

а = 2 * ω * V

Однако в чём состоит физический смысл такого толи вращения относительной скорости с удвоенной угловой скоростью переносного движения (а = V * (2 * ω)), толи вращения двух векторов относительной скорости с переносной угловой скоростью (а = ω * (2 * V)), «академики» толком не объясняют ни в первом, ни во втором варианте. Да это и невозможно, потому что ни удвоенной угловой скорости, ни удвоенной относительной линейной скорости, ни удвоенного по абсолютнной величине классического ускорения Кориолиса в реальном поворотном движении нет!

В абстрактном математическом разложении центростремительного ускорения по формуле разложения квадрата суммы двух чисел действительно появляется математическая величина, формула которой ничем не отличается от ошибочной формулы классического ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении.

Однако разложение равномерного вращательного движения на составляющие это всего лишь абстрактный математический метод, который не имеет прямой физической аналогии в реальном равномерном вращательном движении. Материальная точка, равномерно движущаяся по окружности с абсолютной линейной скоростью, в этом разложении не участвует ни физически (разрываясь на пять частей, см. Рис. 4.4.2), ни в виде проекций своих динамических и кинематических параметров на какие-либо направления.

В главе (2.) отмечалось, что при выводе любых формул законченный физический смысл имеет только конечный результат этого вывода. Промежуточные результаты в большинстве случаев отражают голый математический формализм, который лишь в принципе не противоречит физическим законам, но, как правило, моделирует не реальные физические процессы, а лишь предполагаемые абстрактные физические образы нашего абстрактного представления о составляющих цельного явления. Абстракция это, конечно же, ещё не абсурд, это всего лишь мысленное отвлечение, обособление от тех или иных сторон, свойств или связей предметов и явлений для выделения их существенных признаков. Но выделение существенных признаков явления вовсе не означает разделение на самостоятельные части самого явления.

Даже с точки зрения классической физики из конечного результата формулы для центростремительного ускорения равномерного вращательного движения однозначно следует, что в нём вращается только одна абсолютная линейная скорость только с одной абсолютной угловой скоростью под действием только одной центростремительной силы и с одним центростремительным ускорением. Это можно показать и строго математически.

Выразим абсолютное ускорение через абстрактные составляющие абсолютной скорости переносной (V) и относительной (V»):

а_ЦС = ω * V + ω_отн. * V_отн. + (ω * V_отн + ω_отн. * V)

Сгруппируем члены полученного выражения по одинаковым угловым скоростям и вынесем угловые скорости переносную (ω) и относительную (ω») за скобки:

а_ЦС = ω * (V + V_отн.) + ω_отн. * (V + V_отн.),

Выражения в скобках представляют собой абсолютную линейную скорость (Vа), тогда:

а_ЦС = ω * Vа + ω_отн. * Vа

Вынесем за скобки абсолютную скорость:

а_ЦС = Vа * (ω + ω_отн.)

Но выражение в скобках представляет собой абсолютную угловую скорость (ω_а). Тогда окончательно получим:

а_ЦС = Vа * ω_а

или

ω * V + ω_отн. * V_отн. + (ω * V_отн. + ω_отн. * V) = Vа * ω_а = а_ЦС

Что и требовалось показать.

Как отмечалось выше разложение центростремительного ускорения равномерного вращательного движения по формуле квадрата суммы двух чисел это ещё не абсурд, а всего лишь математическая абстракция. Физический смысл такой абстракции состоит в том, что она отражает общую энергетику суммарного (пятого) вращательного движения, складывающегося из четырёх абстрактных вращений его исходных компонентов в виде раздельного вращения четырёх отдельных колец. Однако для кинематики и динамики физического вращения единого тела (итогового пятого кольца) сами эти составляющие вращения полный абсурд:

Во-первых, масса этих колец в 4 раза больше массы единого физического тела, вращающегося с суммарными параметрами линейной и угловой скорости. Естественно, что одно тело невозможно разделить на 4 равные ему по массе части.

Во-вторых, равномерное вращательное движение абсолютно, поэтому все кольца будут вращаться автономно независимо друг от друга, т.е. между ними не может быть никакой общей физической связи, которая могла бы привести к возникновению какого-либо общего ускорения, в том числе и в виде ускорения Кориолиса.

Ну и, в-третьих, как мы уже отмечали выше, единое физическое тело не может одновременно вращаться в одной и той же плоскости и на одном и том же радиусе с разными угловыми и линейными скоростями.

В классической физике вы никогда и нигде не встретите выражение для центростремительного ускорения равномерного вращательного движения в виде теоремы Кориолиса, т.е. в виде (а_ЦС = а_е + а_r + а_кор), т.к. для равномерного вращательного движения это абсурд. Следовательно, выдавать математический формализм разложения реального равномерного вращательного движения, который не имеет прямой физической аналогии, за аналогию реально представленного в классической физике явления Кориолиса при радиальном относительном движении это не что иное, как абсурд. Следовательно, никакого второго варианта явления Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении в классической физике ни теоретически, ни фактически реально не существует.

В динамике поворотного движения и равномерного вращательного движения нет, и не может быть никакой аналогии. Если поворотное движение по первому варианту осуществляется только при наличии внешней активной силы, как радиальной, так и тангенциальной (см. главу 3.5, первый вариант), то в равномерном вращательном движении активного действия нет вообще. Можно по-разному относиться к причислению равномерного вращательного движения к движению по инерции (первый закон Ньютона), но вряд ли кто будет отрицать, что оно осуществляется в отсутствие внешних сил. Следовательно, равномерное вращательное движение не имеет никакого отношения к явлению Кориолиса.

Более того, своей «аналогией» «академики» непосредственно противоречат классической физике. Их фраза: «…а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки» (см. выше) дословно означает, что вторая половина ускорения Кориолиса это ускорение по изменению центростремительного ускорения точки. Сравните фразы сами. Но:

Во-первых, это не соответствует действительности, т.к. все центростремительные ускорения в разложении абсолютного центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел, как и положено, быть ускорениям равномерного вращательного движения именно в классической физике – есть величины постоянные.

А, во-вторых, из этой фразы следует, что классическая физика в лице «академиков» допускает существование переменного центростремительного ускорения, т.е. «академики» считают, что в составе ускорения Кориолиса по второму варианту, а, следовательно, и в составе равномерного вращательного движения есть центростремительное ускорение второго порядка! Ё!

Мы не возражаем против переменного центростремительного ускорения, как единственного естественного эталона (переменного измерительного калибра) абсолютного ускорения любого криволинейного движения, о чём будет подробно изложено в главе (7.3.), но для классической физики, представителями которой, безусловно, являются авторы «Академика», это нонсенс!!!

Таким образом, из объяснений «академиков» однозначно следует, только одно, они взялись объяснять то, чего сами не понимают, и тем самым только усугубляют абсурдность современной физики, которой хватает и без них.