Tweeter button Facebook button Youtube button

Добавление к занимательной физике с пузырьками. Еще раз об инерции

02/09/2015
By

 Анри Годес

Вы будете смеяться, но я, как вшивый о бане, в очередной раз не могу удержаться от желания высказаться об инерции – самом известном, но до сих пор загадочном физическом явлении.

Я веду отсчёт от идеи Аристотеля, которой уже 2500 лет – искать физическое объяснение движения, исходя из предположения о полезной роли  окружающей среды, а не только на основе знания о сопротивлении движению.

Спустя 1000 лет Иоанн Грамматик как бы упростил подход  Аристотеля, оставляя для среды только функцию сопротивления. Поэтому – по Грамматику – принадлежащая небесным телам  «движущая сила» расходуется и постепенно иссякает.

В следующем тысячелетии дискуссия не выходила из русла, заданного Грамматиком. Если нет сопротивления движущей силе, движение может совершаться бесконечно ( Авиценна – 11-ый век, Леонардо да Винчи – 16-ый век, Галилей, Ньютон – 17-ый век).

Мимоходом скажу о «личных» нюансах понимания знаменитыми  авторами смысла слов «движущая сила». У Авиценны это «заимствованная сила», похожая на сообщённый телу импульс  или кинетическую энергию. У Леонардо – «всякое движущееся тело движется постоянно, пока в нём сохраняется действие его двигателя». У Ньютона – «врождённая сила материи есть присущая ей сила сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает состояние покоя или равномерного прямолинейного движения».

Словосочетания ОТДЕЛЬНО ВЗЯТОЕ ТЕЛО, ПРЕДОСТАВЛЕНО САМОМУ СЕБЕ предполагают отсутствие среды и её сопротивления.

Ещё у Ньютона: «Большие же массы планет и комет, встречая меньшее сопротивление в свободном пространстве, сохраняют своё поступательное и вращательное движение в продолжение гораздо большего времени». Это сказано через 1000 лет после Иоанна Грамматика. Попробуйте найти разницу между  Иоанном Г. и Исааком Н. в понимании инерции. Я её не вижу.

18-ый век ознаменован крупнейшими открытиями в изучении оптических, электрических  явлений и в гидродинамике. Огюст Френель в начале 19-го века говорит о сути новизны в работах учёных предшествовавшего века: «Декарт, Гук, Гюйгенс, Эйлер полагали, что свет является результатом колебаний универсальной чрезвычайно тонкой жидкости».

Проблема совмещения  нового представления об «эфирной субстанции» с тысячелетним принципом неуничтожимости  движения по инерции, была, казалось бы, решена Даламбером и Эйлером в середине 18-го века. Было доказано, что при подходящих условиях жидкость, у которой отсутствует вязкость, не будет оказывать сопротивления движению тела и замедлять его скорость.

Этому доказательству  присвоено название «парадокс Даламбера». Парадокс потому, что идеальной жидкости без вязкости, то есть без сцепления молекул  в её структуре, не существует. По выражению Фейнмана, такую жидкость даже нельзя представить мокрой.

Казалось бы, вполне разумно вновь огрызнуться на Аристотеля и пройти мимо попыток выдающихся физиков: Френеля, Фарадея, Максвелла, Лоренца, искавших механические и электродинамические аналоги взаимодействия движущихся тел и проникающей среды, обладающей  хотя и малыми, но реальными плотностью и вязкостью, и окончательно остановиться на представлении о ПУСТОМ, не создающем помех движению пространстве.

Так в начале 20-го века и порешили.

Но как поступить с замечательными теоретическими достижениями Г.А. Лоренца? Речь о лоренцевых  сокращении размеров тел в направлении движения, замедлении течения времени и возрастании массы в зависимости от скорости по отношению к эфиру (1904 год)?

И почему А. Эйнштейн через 20 лет после создания СТО предупреждал: «Механический  эфир, названный Ньютоном абсолютным пространством, должен оставаться для нас физически реальным».

Почему крёстный отец нейтрино В. Паули, отмечая отсутствие связи между теорией Эйнштейна и знаниями о строении материи, спрашивал: «Следует ли на этом основании вообще отбросить стремление к атомистическому пониманию лоренцева сокращения?» И отвечал: «По нашему мнению, это не так».

Глубинный смысл этих высказываний выдающихся физиков 20-го века я вижу в том, что не исключается эквивалентность кажущихся релятивистских эффектов СТО и реальных эффектов абсолютного движения.

  • *      *      *

Для наглядной модели абсолютного движения тела в реальной (вязкой) жидкости очень подходит механизм взаимодействия внешней и внутренней сред движущихся относительно друг друга тел (или тела и среды), предложенной И.В. Мещерским ТОЖЕ в 1904 году. В движении тел переменной массы участвуют присоединяемые и отделяемые частицы.

На роль движущегося тела в нашей модели взят пузырёк, на передней полусфере которого (за исключением полюсов с мизерными примыканиями) происходит фазовый переход  набегающей жидкости в состояние пара. ПарЫ внутри пузырька, достигающие задней полусферы, переходят в сбегающую жидкость. Иначе говоря, внутри пузырька отделяемые на первом этапе от внешней жидкой среды  и присоединяемые на втором этапе к внешней жидкой среде – это молекулы пара.

В этой модели обтекание жидкостью проницаемого уже при малых скоростях пузырька почти полностью устранено, что избавляет от неприятностей, связанных с обтеканием модели Даламбера – Эйлера реальной жидкостью.

Не менее интересно исследовать в нашей модели связь критерия Рейнольдса  Re сначала с галилеевским принципом относительности, а затем и с релятивистскими эффектами зависимости размера пузырька и его массы от скорости.

Если размер проницаемого пузырька с ростом скорости не меняется, число Рейнольдса, пропорциональное произведению размера  и скорости пузырька, может быть очень большим. Но обтекание пузырька будет оставаться ламинарным. Скорость течения (или перемещения пузырька) как бы перестаёт быть физически значимым фактором, если она не влияет на характер течения. А это и есть галилеевский вариант принципа относительности.

Если же характер взаимодействия с ростом скорости меняется таким образом, что размер пузырька уменьшается, а число Рейнольдса остаётся близким к начальным небольшим значениям, то здесь налицо проявление лоренцева сокращения размеров пузырька.

Откуда же возьмётся лоренцево возрастание массы в той же пропорции, что и сокращение размера пузырька?

Как и Ньютон, инерцию мы представляем как «врождённую силу материи, присущую ей способность сопротивления. Эта сила всегда пропорциональна массе, и если отличается инерция от массы, то разве только воззрением на неё».

В согласии с Ньютоном, маленький пузырёк в жидкости более инерционен и более массивен, чем большой. Это значит: если размер пузырька уменьшается, его масса растёт. Наглядный пример: разное время всплывания большого и маленького пузырьков под действием одной и той же архимедовой силы.

В заключение интересно указать, что более благоприятные условия для рассмотренных выше фазовых переходов будут в жидкости с низким давлением.

Ещё более подходит к нашей модели взаимодействия с фазовыми переходами растянутая жидкость – жидкость в состоянии с отрицательным давлением и при низкой температуре.

Отрицательное давление – это главный признак главного открытия 21-го века – тёмной энергии и космологической среды, а также главный аргумент в защите физических представлений, включённых в другие разделы «Занимательной физики с пузырьками».

И напоследок – об участии А.С. Пушкина в обсуждении древней проблемы:

Движенья нет, сказал мудрец брадатый

Другой смолчал и стал пред ним ходить

Сильнее же не мог он возразить.

Хвалили все ответ замысловатый.

Но, господа, забавный случай сей

Другой пример на память к нам приводит.

Ведь каждый день пред нами Солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.   

(1826г.)

 

7 Responses to Добавление к занимательной физике с пузырьками. Еще раз об инерции

  1. irnas on 27/06/2016 at 16:05

    Добавление1. 27.06.16Мне хотелось найти аргумент в пользу существования константы, определяющей произведение величины поверхностной энергии (или массы) пузырьков на их радиус для статики, чтобы не было зависимости от состояния движения и чтобы не требовались ссылки на авторитет специальной теории относительности.
    Оказалось, такой аргумент можно легко найти при анализе противодействия силы поверхностного давления на мениске вертикального капилляра архимедовой выталкивающей силе. Здесь пример своеобразного архимедова рычага, точка опоры которого находится рядом с мениском на расстоянии его радиуса, а большое плечо рычага равно высоте столба жидкости, втянутой капилляром. При этом, по правилу рычага получаем
    mh = Mr

    где m и h - масса жидкости и высота столба жидкости в капилляре,
    r и M - радиус и некий эквивалент эффективной массы мениска.
    При неизменной температуре по высоте капилляра это произведение — константа, так как не зависит от r, h, m, а зависит от параметров конкретной жидкости — коэффициента поверхностного натяжения (в данном случае — поверхностного сжатия), а также — от ускорения свободного падения.
    В частности, для воды при радиусе капилляра 0,5 мкм получим высоту столба жидкости 30(!)м, массу воды в столбе 24мкг, а загадочную массу М=1,4кг(!).

  2. никс on 06/09/2016 at 20:22

    "Жидкость" есть, но она под огромным давлением и, практически, это твердое тело!
    Сила инерции, это сила упругости высоко добротной среды.
    Вещество- локализованная энергия ну и т.д.
    Много писать не буду, все на сайте.
    admin, у Вас интересные статьи, правда с альтовским уклоном, Вы не будете против размещения некоторых статей на моем сайте, естественно, с указанием Вашего сайта, как источника.
    Я признателен Вам за не удаление моих ссылок и обещаю вести себя, отныне- примерно, возмущаться буду в комментариях к статьям на своем сайте!

    • admin
      admin on 06/09/2016 at 20:30

      Размещайте пожалуйста. Со ссылками, конечно.

      • никс on 06/09/2016 at 21:06

        С активными!
        Спасибо!!

  3. никс on 06/09/2016 at 21:05

    "Было доказано, что при подходящих условиях жидкость, у которой отсутствует вязкость, не будет оказывать сопротивления движению тела и замедлять его скорость."
    Интересно, что за условия и, что, из свойств жидкости, было положено на "алтарь" согласия с теорией
    Не нужно овеществлять такую среду как эфир, вакуум!
    Можно только предположить, что он подобен жидкости, но при огромном давлении на первый план выступают силы упругости, а вот в физике поля тяготения- да!, это что то текущее и с ускорением.
    "Этому доказательству присвоено название «парадокс Даламбера». Парадокс потому, что идеальной жидкости без вязкости, то есть без сцепления молекул в её структуре, не существует. По выражению Фейнмана, такую жидкость даже нельзя представить мокрой."
    Естественно, что это и не жидкость и, никаких частиц искать там не нужно: их просто нет!, это единственный вид материи, первоначальная сущность, которая не требует объяснения.
    Относительно вязкости ничего сказать не могу, но эта материя "богата" на силы отталкивания. О природе такой силы спрашивать бессмысленно, поскольку среда, верней всего, безчастичная.
    Представить это довольно трудно, но другого пути, к построению Мироздания- нет.

  4. irnas on 08/09/2016 at 13:37

    "Подходящие условия" - симметричное обтекание сферы идеальной жидкостью.
    "Относительно вязкости ничего сказать не могу". Но тогда любые рассуждения об явлении, называемом инерцией, бессмысленны.

    • никс on 09/09/2016 at 00:22

      Приветствую, Вас!!
      А Вы ещё раз прочтите эти рассуждения с желанием понять, если оно у Вас есть, конечно!
      Какое может быть обтекание жидкостью тела в в твердом теле, я ведь так написал, неужели на это нужно обращать внимание.
      Пишу я просто на уровне идей, хотите математику попробовать, могу указать направление, где можно это найти.
      И, заметьте: свои идеи я выкладываю не для обсуждения, а для ознакомления, в дискуссиях участвовать нет желания.
      Причина проста: продолжаю "двигаться по своей дороге", которая не кончается и, я ещё многое вижу.
      Если есть интерес, вперед на мой сайт и читайте!

Ответить на никс Отмена ответа

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

amplifier for 8 speakers
Алёна Петрова

ПОПУЛЯРНЫЕ

В началоВ начало
sonos multi-room music system zonebridge br100 sonos multi room music system zoneplayer zp120 + zp90 sonos multi-room music system zone bridge br100 box multi room speaker system airplay apple multi room speaker system