Введение в инженерную интеграционную механику

ных осей, где одна из осей общая, вращения различны, а модули угловых скоростей равны.

2.4.Классификация «движения» тел на основе общего оператора информации

По аналогии с шестью группами тел, сил, векторов рассмотрена классификация компакта движения: физико-математическое движение — обычное классическое движение (динамика); физико-системное движение — колебание (движение около статического равновесия); математико-физическое движение — статическое равновесие (статика); математико-системное движение — динамическое равновесие (антирезонанс); системно-физическое движение — классическая кинематика, сложное движение, система движений (инерционное движение); системно-математическое движение — приведение сложного движения к простому, условное равновесие по Даламберу. В табл. 2.4 приведена классификация компакта «движения» тел на основе общего оператора информации.

В группе физико-математических движений отдельно рассматриваются абсолютно твердые тела (перемещение и вращение) и деформированные тела, где имеют место бегущие волны (расширения и сдвига). Если применяем принцип «замораживания», то получаем движение для абсолютно твердого тела. В группе физико-системных движений также имеем колебания около статического равновесия абсолютно жестких тел. В деформируемых телах

имеют место «стоячие волны», это также колебания около статического равновесия. В системно-физическое движение попадает инерционное движение, что позволяет снять отмеченный пятый парадокс.

Очень важно понимание системно-математического движения. По второму закону Ньютона движение происходит как физико-математическое. Но нам необходимо рассчитать движение, поэтому записываем условие равновесия по Даламберу, в то время как тело физически продолжает двигаться. Автор считает, что разделение движения на предложенные группы позволяет нагляднее понять суть великого подхода Даламбера. В кинематике при движении в плоскости нами определялся мгновенный центр скоростей для конкретного звена. Но только в этой специально найденной точке наблюдается мгновенно вращение звена. В других точках в это самое время наблюдается сложное движение.

В этой главе рассмотрены трудности классической механики в инженерной интеграционной механике. Предложенная автором инженерная интеграционная механика и системно-операторная механика являются введением в интеграционную механику, где в единстве математики, физики и прикладной философии легче решать сложные системно-нелинейные задачи.

Заключение

Анализ трудностей, возникающих при изучении компактных курсов механики в единстве теоретической механики, сопротивления материалов, теории машин и механизмов, — привело автора к разработке основ инженерной интеграционной механики.

Нами рассмотрены только часть парадоксов классической механики, но все парадоксы рассматривались с позиции инженерной интеграционной механики. Желание создать классическую механику, более удобную для стыковки с механикой деформируемого тела, но с сохранением простоты классической механики.

Классическая механика достаточно пластическая наука: вводится принцип отвердевания и одновременно он отрицается для тонкой нити; придание невесомому стержню двух движений (перемещение и вращение) и сжатие массы тела в точку с одновременным лишением тела вращения; превращение динамики в статику на основе петербургского принципа (Германна, Эйлера), чаще именуемого принципом Даламбера.

В первой главе нами отмечено важное положение — отсутствие реального объекта приводит к тупиковым ситуациям в математике и философии. «Изготовить точную деталь на не точном оборудовании» является основным парадоксом техники, в том числе и механики.

Создание единой структуры для классических «физических» тел, векторов, сил, движений позволило избежать парадоксов классической механики в понимании ее как структуры инженерной интеграционной механики. Введение малого твердого тела позволяет применить принцип инверсии между абсолютно твердым телом и деформируемым. Условию применимости законов теоретической механики соответствуют и теории с иной физикой: стереомеханической теории удара; контактной теории Герца, — но всех их объединяет отсутствие волновых процессов. Это и привело к созданию автором специальной группы тел (физико-системных тел), которая выполнена и с учетом компактного изучения основ механики (единый курс механики, где на изучение теоретической механики, теории машин и механизмов, сопротивления материалов, прикладных теорий удара, деталей машин, надежности машин отводится от 17 часов лекции до 51 часа).

В теории машин и механизмов можно применять статику классической механики, а в курсе сопротивления материалов используется принцип освобождения от связей, но запрещено переносить силу по линии действия. Данная классификация «физических тел» удобна и для понимания сути линеаризованной теории удара, которая позволяет эффективно преобразовать громоздкую теорию Герца (для деформируемых тел) за счет комбинации двух движений (свободного движения тел и свободного колебания тел под действием упругой силы). Подбор эквивалентных физических параметров для применения готовых математических решений характерен для группы математико-физических тел, так как позволяет не составлять уравнения движения, а получить готовое математическое решение. Это и является основой информационной механики (решить задачу, не решая задачу). Информационная механика является аналогом информационной математики («чтобы решить задачу, надо знать ответ», — Д. Пойя). Подбор эквивалентных физических параметров для применения готовых математических решений является источником многих парадоксов. Наиболее ярким примером являются цилиндрические пружины, широко применяемые в технике.

Классификация системных векторов строилась по принципу сохранения уже существующей группы векторов: математический вектор, скользящий, свободный, закрепленный. Четыре группы векторов нашли свои ниши: математический вектор, скользящий, свободный, закрепленный. Отдельная группа математико-системных векторов, удобных для инверсии механики абсолютно твердого тела и деформируемого тела. Очень важно для понимания интеграционной механики деление информации на основную информацию и дополнительную. В принципе освобождения от связей прекрасно реализуется это положение: основная информация — силы и моменты; дополнительная информация — условия заделки. Замена известной информации на неизвестную — перемещения, углы заменяются на силы, моменты, но той же «размерности», что и основная информация. Главный вектор момента системы сил при переносе из одной точки в другую является переменным по направлению, линии действия и модулю, а его проекция на направление главного вектора системы сил имеет все отмеченные величины постоянными.

Классификация перемещений тел задумана автором для наглядности понимания движения, покоя, колебаний для твердого тела, «стоячих» и бегущих волн в деформируемых телах. Одновременно рассматриваются два парадокса: закон инерции Галилея, в котором объединены два противоположных физических движения (прямолинейное движение с постоянной скоростью или покой); условное равновесие по Даламберу. Первый закон Ньютона целесообразнее выводить как частный случай второго закон Ньютона,

когда отсутствует движение (это предложено В. А. Космодемьянским). Замена физического движения на условное равновесие Даламбера не исключает самого физического движения. Получается своеобразная «бифуркация» — физическое движение существует одновременно с условным равновесием по Даламберу.

Очень важным положением инженерной интеграционной механики явилась возможность сжатия аксиом статики и динамики, сжатие основных законов динамики Ньютона. Системные операторы для данного сжатия являются информационными и выходят из рамок механики, в частности оператор информации нулевого действия характерен для политической деятельности.

Исследование «парадоксов» инженерной интеграционной механики позволило лучше понять красоту классической механики и показать существенную ее близость с интеграционной механикой, которая рассматривает механику не как часть математики, физики, а как интеграционную науку о движении, управляемым интеллектом человека. Интеграционная механика имеет свои требования, называть их законами естественно нельзя, так в интеграционных науках сами законы весьма проблематичны. На основании «идеальной пирамиды мудрости» можно выдвинуть четыре требования.

Первое требование — профессиональное сжатие информации для объекта. Примером служит сжатие аксиом статики, сжатие основных законов динамики Ньютона. Эпиграф требования — «Критиковать можешь только на той почве, на которой сам расположен перпендикулярно» (Марк Твен).

Второе требование — новый результат должен быть синтезом новых результатов. С этого требования начиналась интеграционная механика, реализация этого положения в созданной автором обобщенной теории цилиндрических пружин. В которой новые результаты в динамике пружинных механизмов с инерционным соударением явились синтезом новых явлений в колебаниях, устойчивости, нелинейной статике. Эпиграф требования — «Ввиду краткости жизни мы не можем позволить себе роскошь тратить время на задачи, которые не ведут к новым результатам» (Лев Ландау).

Третье требование — «переработка» информации с целью резкого повышения эффективности изобретательства. Для реализации этого требования существуют типовые приемы творчества, системные операторы, специальный аналитико-конструкторский алгоритм творчества. Эпиграф требования — «В науке тупиков нет. Тупики выдумывают бездельники. Любая задача может быть решена не тем, так другим путем» (Н. Е. Жуковский).

Четвертое требование — поиск существенного преодоления противоречий одновременно по трем компонентам интеграционной механики (математика, физика, прикладная философия) для конкретной задачи механики.

Эпиграф требования — «Творчество поэта, диалектика философа, искусство исследователя — вот материалы, из которых складывается великий ученый» (К. А. Тимирязев).

Идеальная инвариантная основа единства образования, науки и искусства — оптимизация «мыслящей» информации — наиболее эффективный метод саморазвития личности в развивающемся обществе. Интеграционная механика — один из примеров такой оптимизации «мыслящей» информации, насколько автору это удалось сделать — судить читателю.

В список литературы автор внес работы [12–16], которые использовались в работе, но конкретно в тексте автор эти работы не отмечал, так как работа предназначена для студентов и молодых по духу специалистов, которых заботит проблема поиска методов, сокращающих путь от информации к новым идеям.

Литература

[1]Никитин Н. Н. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1990. 607 с.

[2]Курс теоретической механики. Под ред. К. С. Колесникова. М.: Изд-во МГТУ, 2000. 735 с.

[3]Павловский М. А. и др. Теоретическая механика. Статика. Кинематика. Киев: Выща школа, 1989. 351 с.

[4]Бугаенко Г. А., Маланин В. В., Яковлев В. И. Основы классической механики. М.: Высшая школа, 1999. 366 с.

[5]Полищук Д. Ф. Интеграционная механика и системно-нелинейная механика в технике // Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления: Сб. Псков, 1995. C. 183–192.

[6]Полищук Д. Ф. Информация и творчество как основа идеального единства образования, науки и искусства // Вестник ИжГТУ. Ижевск: Издво ИжГТУ, 1999. Вып. 3. C. 23–25.

[7]Полищук Д. Ф. Техническое творчество в механике. Системнооператорная механика. Ижевск: Изд-во УдГУ, 1993. 230 с.

[8]Ишлинский А. Ю. Классическая механика и силы инерции. М.: Наука, 1987. 320 с.

[9]Ишлинский А. Ю. Механика: идеи, задачи, приложения. М.: Наука, 1985. 624 с.

[10]Пойя Д. Математика и правдоподобные рассуждения. М.: Наука, 1975. 464 с.

[11]Горов Э. А. Основания проектирования автоматического оружия / Арт. академия им. Дзержинского. М.: 1954, 672 с.

[12]Полищук Д. Ф. Применение системного анализа к задачам динамики и прочности. Устинов, 1985. Ч. 1. Типовые приемы системного анализа. 29 с.; Ч. 2. Аналитико-конструкторский алгоритм. 34 с.

68 ЛИТЕРАТУРА

[13] Полищук Д. Ф., Семин Ю. Н. Применение системного анализ в курсе «Теоретическая механика». Ижевск: ИМИ, 1990. Ч. 1. Статика и

кинематика. 32 с.; Ч. 2. Динамика. 31 с.

[14]Девятериков С. А., Полищук Д. Ф. Прикладная теория удара. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. 52 с.

[15]Полищук Д. Ф. Предельные параметры нагружения. Ижевск: ИМИ, 1988. 20 с.

[16]Полищук Д. Ф., Жичкина Е. С. Методы составления дифференциальных уравнений движения. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1994. 16 с.

Полищук Дмитрий Феофанович

ВВЕДЕНИЕ В ИНЖЕНЕРНУЮ ИНТЕГРАЦИОННУЮ

МЕХАНИКУ

Дизайнер М. В. Ботя Технический редактор А. В. Широбоков

Корректор З. Ю. Соболева

Подписано в печать 09.02.2019. Формат 60 × 841/ .

16

Печать офсетная. Усл. печ. л. 3,95. Уч. изд. л. 3,88. Гарнитура Таймс. Бумага офсетная №1. Заказ №202.

АНО «Институт компьютерных исследований» 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1.

Лицензия на издательскую деятельность ЛУ №084 от 03.04.00. http://rcd.ru E-mail: borisov@rcd.ru