Неоптолемеевская механика как механика эры космоса
- Неоптолемеевская механика - это не новая механика, а новый язык механики на фундаменте ньютоновской. Аналогично механикам Лагранжа,, Гамильтона и т.п. Разработана применительно к задачам мегамеханики – небесной, звездной, галактической, космологической и космонавтики.
- Для космонавтики коперникианский подход рассмотрения движения в системе Солнца или, вообще, выделенных системах отсчета несодержателен. В ней необходимо рассматривать движение всех объектов – Солнца, Земли, астероидов и метеоритов, планет и лун, иных космических объектов в системе отсчета космического корабля. Фактически, речь идет о возврате к птолемеевскому подходу в механике.
- Для создания неоптолемеевского языка требуется новый анализ основных механических понятий, исходя из практики космонавтики (!!!!!)
Понятие о механическом состоянии механических объектов
- Механическое состояние механических объектов – новое понятие механики.
- Рассматриваются два типа состояний – свободное и несвободное.
- Парашютист в свободном падении, снаряд или боеголовка, космический корабль, космонавт на орбите, Земля, Луна, Солнце, звезды, галактики, рассматриваемые как элементарные механические объекты (ЭМО) – примеры объектов в свободном механическом состоянии.
- Человек или иной предмет на поверхности или внутри Земли, объект на Луне и Солнце, КК и космонавт в нем на активном участке траектории или на орбите при учете «негравитационного торможения», электрон в атоме, частицы солнечного ветра в магнитосфере Земли –примеры объектов в несвободном механическом состоянии.
Весомость как характеристика и мера несвободного механического состояния
- Источник несвободы в механике называется силой. В языке Ньютона именно сила является фундаментальным, первичным, неопределяемым понятием. Для Ньютона сила ассоциировалась с мышцей и тетивой.
- В третьей механике в качестве фундаментального понятия принимается характеристика механического состояния, называемая ВЕСОМОСТЬЮ.
- Весомость есть вектор, приложенный к самому телу.
- Свободные механические объекты находятся в невесомости, т.е. в имеют нулевую весомость.
- Несвободные объекты находятся в весомом состоянии с ненулевой весомостью.
- Устройство для измерения весомости называется ВЕСОМОМЕТР. Весомометрическими устройствами или индикаторами обладают почти все живые организмы. В вестибулярном аппарате целый набор весомометров Это шестой орган чувств.
- Простейший весомометр представляет грузик с пружинкой. Это широко используемый прибор, называемый сейчас (неверно) акселерометром или гравиметром (это вернее) или ньютонометром (тоже неверно).
Весомика
- В системе СИ весомость измеряется в Н/кг. Называется «Галилео» - Гл. Земная весомость 9.81 Гл, лунная – 1.6 Гл, солнечная – 27 Гл.
- Весомость может быть постоянной и переменной, изменяться по величине (болтанка, тряска) или по направлению (качка), быть однородной в пространстве и неоднородной.
- Новый раздел механики – весомика. Это наука о механическом состоянии объектов. Планетная весомика, земная весомика (гравиметрия), космическая и авиационная весомики. Весомика развлечений для парковых аттракционов. Весомика при прочностных расчетах и конструировании космических, авиационных, морских и иных транспортных аппаратов, в ТММ она широко используется под некорректными именами.Медицинская и ветеринарная весомики. И т.д.
- Метрология весомости есть база вообще всей метрологии. Ибо сила эталонируется через весомость и массу.
- Весомика один из важнейших разделов механики, значение которой трудно переоценить. Ее пока нет так как нет терминологии. Это уже первый плод нового языка механики.
- Сейчас в этой области используется нечто типа «перегрузка», «недогрузка», «недоперегрузка» (а что такое «грузка»?), «собственное ускорение» (а это что?). Невнятность языка обуславливает невнятность мысли и невозможность существования науки. Четкость языка есть ясность мысли и дает эффективную науку и практику.
Понятие механического пространства
- Механическое пространство –сцена, на которой играется пьеса механики.
- Перенос практической деятельности человека в космическое пространство требует переосмысления этого понятия. Ведь в космосе нет дорог, городов, островов, континентов, гор и т.д., нет географических карт. В нем все подвижно и динамично. Возникает новая наука – геометрика, которая создает базу геометриизации космического пространства.
- Главное понятие геометрики –понятие системы отсчета. Но предварительно надо ввести главные типы механических объектов. Это элементарный механический объект (ЭМО), механическое тело (МТ) и механическая среда (МС). МТ может быть разделено на ЭМО, МС на отдельные тела и далее на ЭМО.
- Система отсчета это прежде всего механическая среда. Ее описание содержится в описании состояний элементов и их взаимосвязей.
- Вводится понятие абсолютно жесткой связи и прямой как образа напряженной гибкой струны (но не луча света).
- Абсолютно жесткая среда –среда, между элементами которой существует абсолютно жесткая связь. Системы отсчета на абсолютно жестких средах это ньютоновские системы отсчета. В используются и неньютоновские системы отсчета.
- Система координат – совокупность чисел, приписанных элементам отсчета. На одной системе (тел) отсчета можно ввести множество систем координат (декартову, полярную, сферическую и т.д.).
Понятие механического пространства (продолжение)
- Среда, выполненная свободными, невесомыми элементами, называется абсолютно мягкой. Система отсчета на абсолютно мягких средах называется мягкой системой отсчета.
- Мягкая ньютоновская система отсчета (одновременно и мягкая, и жесткая) называется инерциальной системой отсчета. Для инерциальных систем отсчета справедлив принцип Галилея: свободное (невесомое) тело движется в ней равномерно и прямолинейно
- Пространство, в котором можно ввести инерциальную систему отсчета, называется галилеевым.
- Иные пространства называются негалилеевыми. Распределение весомости элементов среды (в ньютоновской системе отсчета) создает весомостное поле негалилеевой системы отсчета.
- Исчисление времени. Идеальные часы. Часы, на ход которые не влияют никакие механические воздействия: Если такие часы синхронизировать в одном месте, а затем их произвольно бросать, кидать, вращать, возить в любое место, то после возврата в одно место и остановки друг относительно друга их показания совпадут.
- Часы размещаются только у наблюдателя. Координатное время определяется законами движения тел. И если предсказания теории и наблюдения совпадают, то и координатное время исчислено верно.
Что такое гравитация
- Гравитация заключается в существовании в окрестности тел области негалилеевости. Гравитация не взаимодействие, а свойство. Его можно изменить исключительно воздействием на источник гравитации.. Носителем свойства является пространство. Гравитация не меняет свободы и невесомости. Проявление этого свойства состоит в том, что свободные тела в нем не двигаются равномерно и прямолинейно.
- Область пространства, в которой проявляется негалилеевость, называется гравитационным полем. На достаточном удалении от источника гравитации поле шарообразно и топологически открыто.
- Величина, пропорциональная квадрату радиуса области негалилеевости объекта характеризует имманентное свойство объекта, называемое массой..
- Система отсчета, асимптотически инерциальная на бесконечности, называется гармонической. Поле весомости в гармонической системе отсчета является собственно гравитационным полем. Общее весомостное поле аддитивно и состоит из собственно гравитационного поля и поля весомости неинерциальной системы отсчета без учета гравитации (например, связанного с вращением системы отсчета или реактивного воздействия). Локально эти поля неразделимы (принцип Эйнштейна).
Фундамент механики построен.
Начинаем построение
самой механики
Аксиоматика
- Определение силы:
F – сила, W – весомость.
- В новой механике нет гравитационных сил. Все макросилы в ней имеют электромагнитный характер. Например, тело на поверхности Земли имеет весомость, направленную вниз. В нему приложена сила, направленная вверх. Это сила упругости опоры. Она является электромагнитной.
- Закон (аксиома) взаимодействия (третий закон Ньютона) :
.
- Уравнение движения в инерциальной системе отсчета (второй закон (аксиома) Ньютона):
- W – весомость, w – ускорение.
Основные законы
- Полевые уравнения (уравнения поля весомости)
Здесь V(r) – полевая весомость. U – весомость гравитационная, H –весомость, связанная с неинерциальностью системы отсчета.
- угловая скорость вращения системы отсчета, r - плотность.
Начальные условия: V0 = W(r = 0). В этом принципиальное отличие от уравнений электромагнитного поля, в которых задаются граничные условия. Почему волн гравитационной или неинерциальной весомости не существует?
- Уравнение движения произвольного тела в произвольной (ньютоновской) системе отсчета в произвольном пространстве
Это универсальное уравнение движения, так как в него не входят никакие собственные, имманентные характеристики тела.
- Наконец, закон сохранения массы (уравнение неразрывности):
- Все понятия и законы новой механики сформулированы. Они полностью вытекают из ньютоновской механики.
- Метод динамических систем отсчета состоит в использования систем отсчета, характеристики которых являются переменными задачи.
