Механика эволюции естествознания. Монография

61

Внешняя сила, приложенная к материальному телу, уравновешивает приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ , вызванной изменении скорости движения

материального тела. Мгновенная аннигиляция материи пространства имеет минимальное значение ξmin , когда материальное тело

находится в состоянии покоя, и приобретает максимальную величину xmax с приближением скорости движения материального тела к

релятивистской скорости. Рассматривается поступательное движение материального тела.

При ускоренном или замедленном движении материальное тело увеличивает или уменьшает свою энергию, путем соответствующего

изменения мгновенной аннигиляции материи пространства ξ. Изменение энергии материального тела осуществляется за счет работы приложенных сил. Ускорение материального тела изменяет интенсивность аннигиляции материи пространства, изменяется мгновенная аннигиляция материи пространства. Приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ за счет изменения

скорости материального тела, увеличивает энергию аннигиляции материи пространства на величину ∆T , в каждый момент времени,

∆T = T2 − T1. Энергия аннигиляции материи пространства полностью

передается веществу, в соответствии с чем, повышается энергия материального тела.

Приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ,

связанное с ускорением материального тела w, вызывает возмущение материи пространства, препятствующее ускоренному движению материального тела. Сопротивление ускорению материального тела оказывают аннигилирующие туманности, составляющие приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ, вызванное

изменением скорости движения материального тела. Таки образом, сила инерции Fu продуцируется приращением мгновенной

аннигиляции материи пространства δξ, вызванной изменением

скорости движения материального тела, и уравновешивается действием сил приложенных к этому материальному телу. Силу

инерции Fu можно рассматривать в качестве механической реакции

материи пространства на изменение кинематического состояния материального тела.

Сила инерции продуцируется изменением (ростом или падением) аннигиляции материи пространства по всему массиву вещества,

62

вызванным ускорением материального тела. Проявление силы инерции совмещено с изменением энергии и массы материального

материального тела остаются неизменными. Для простоты изложения базовых положений естествознания, впервые раскрывающих физическую природу и механизм действия наиболее сложного и во многом противоречивого понятия инерции, в настоящем предлагается участие тела в поступательном движении, в том числе изменение энергии и массы материального тела, физическая природа энергии, и ее связь с аннигиляцией материи пространства.

Сила инерции представляет внешнюю реакцию материи пространства на изменение кинематического состояния материального тела, вызывающее соответствующее приращение полной энергии. Поэтому сила инерции оказывает противодействие ускоренному движению материального тела и всегда направлена противоположно ускорению. Преодоление силы инерции требует действия силы, приложенной к материальному телу.

Если с помощью приложенных сил материальному телу придать некоторое ускорение, это вызовет изменение физических связей материи пространства с веществом, повышающее уровень аннигиляции материи пространства, если ускорение положительно, или его снижение, при отрицательном ускорении. Такое изменение уровня аннигиляции материи пространства, создает соответствующее приращение энергии и массы материального тела. При сравнительно небольших ускорениях, приращение массы материального тела, как и изменение его полной энергии, будут практически незаметными.

Баланс полной энергии материального тела поддерживается энергией, выделяющейся при аннигиляции туманностей и непосредственно поглощаемая веществом – энергетическая составляющая уравновешивания, а также внешними локальными потоками материи пространства, вызванными ее аннигиляцией – динамическая составляющая уравновешивания. Проявление инерции характеризуется изменением механической энергии тела, являющейся некоторой частью его полной энергии, и уравновешивающейся за счет приращения мгновенной аннигиляции материи пространства δξ.

Ускорение движения происходит под действием приложенной

силы F и характеризуется изменением кинетической энергии материального тела. При ускоренном движении проявляется сила

инерции Fu , равная и противоположно направленная приложенной

63

силе F = − Fu . Если рассматривать систему двух одинаковых по

величине и противоположно направленных сил, приложенных к твердому телу вдоль одной прямой, такая система сил эквивалентна

нулю. Но сила инерции Fu не обладает свойствами приложенной к

материальному телу силы F , а потому фактически не может

уравновесить приложенную силу F по неизвестным и необъяснимым причинам.

Сила инерции одна из загадочных категорий механики, которая остается не познанной, не изученной и даже неопределенной еще с античных времен. Для анализа проблемы установления физической сущности инерции материального тела, рассмотрим несколько вопросов:

−Причина возникновения силы инерции, что служит ее источником?

−Какова физическая природа силы инерции?

−Почему сила инерции проявляется только при ускоренном движении?

−Существует ли в действительности сила инерции, или это фиктивная сила?

−Почему сила инерции, если она существует, не уравновешивает приложенные к материальному телу силы до уровня статического равновесия?

Сила инерции имеет космическое происхождение, для данного материального тела одинаково проявляется в любой точке космического пространства, удаленной на достаточное расстояние от астрономических объектов большой массы. Источником возникновения силы инерции служит возмущение материи пространства, вызванное нарушением ее равновесного энергетического состояния в окрестностях материального тела. Возмущение материи пространства материальным телом характеризуется приращением мгновенной аннигиляции материи

пространства δξ взаимодействующей с этим телом. Мерой возмущения материи пространства является производная мгновенной

представляющая скорость изменения мгновенной аннигиляции материи пространства.

64

Равновесное энергетическое состояние материи пространства в окрестностях рассматриваемого материального тела наблюдается в том случае, когда ускорение этого тела равно нулю. При этом, тело может находиться в состоянии покоя, или равномерного прямолинейного движения. В условиях равновесного энергетического состояния, приращение мгновенной аннигиляции материи

пространства и скорость ее изменения равны нулю, δξ = ξ = 0. При

равновесном энергетическом состоянии материи пространства в окрестностях рассматриваемого материального тела, его энергия и инертная масса остаются неизменными, при этом сохраняется энергетический баланс материи пространства с материальным телом.

Сила F , приложенная к материальному телу, вызывает равную по величине и противоположно направленную силу инерции Fu ,

расположенную на одной прямой с приложенной силой, обе эти силы имеют общий объект приложения – материальное тело. При этом сила

инерции Fu не уравновешивает приложенную силу F , и

материальное тело движется с ускорением. Это обстоятельство послужило основанием считать силу инерции Fu фиктивной, реально

не существующей силой.

Сила инерции не принадлежит материальному телу и не продуцируется материальным телом. Сила инерции проявляется в результате возмущения материи пространства, в окрестностях перемещающегося с ускорением материального тела, нарушающего равновесное энергетическое состояние материи пространства в окрестностях материального тела. Возмущающим фактором для материи пространства, пребывающей в стабильном энергетическом состоянии, служит материальное тело, которому сообщается ускоренное движение. Ускорение материального тела вызывает приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ. Сила

инерции Fи связана прямой пропорциональной зависимостью со

65

Сила инерции Fи представляет внешнюю суммарную реакцию

аннигилирующей материи пространства на изменение скорости движения материального тела, которая вызывает приращение мгновенной аннигиляции материи пространства δξ, а она генерирует

приращения полной энергии и массы материального тела. Приращение мгновенной аннигиляции материи пространства, полной энергии и массы происходит по всему объему материального тела, в каждой его точке. Раскрытие физической природы силы инерции показывает реальность ее существования, причем, сила инерции имеет реактивный характер, и продуцируется в результате физического взаимодействия вещества с материей пространства. Действие приложенной силы, через ускоренное движение материального тела, возмущает равновесное энергетическое состояние материи пространства, суммарной реакцией

возмущения материи пространства служит сила инерции Fи .

Всоответствии с третьим закон И. Ньютона, сила F , приложенная

ксвободной материальной точке, вызывает равную по величине и противоположно направленную силу, которая представляет силу

инерции Fu = − mw , расположенную на одной прямой с приложенной

силой F . Обе эти силы имеют общий объект приложения – материальную точку. При этом сила инерции Fu не уравновешивает

приложенную силу F , и материальная точка движется с ускорением. Для материальной точки сила инерции Fu может рассматриваться

в виде зеркального отображения силы F , приложенной к рассматриваемой точке. Но в этом случае получаем систему двух равных по величине и противоположно направленных сил, расположенных вдоль одной прямой, т.е. уравновешенную систему сил эквивалентную нулю

Если на материальную точку наложить связь, удерживающую эту точку от перемещения, приложить к ней силу F , и заменить связь

реакцией связи R , тогда получим уравновешенную систему сил эквивалентную нулю

66

Получены два, на первый взгляд, одинаковые равенства (7) и (8), однако между ними имеются существенные отличия. Уравнение (7) описывает динамическую систему сил, действующих на материальную

точку, вызывающих ее ускоренное движение (w ≠ 0). Уравнение (8)

представляет статически уравновешенную систему сил, приложенных к материальной точке (w = 0). Если в уравнении (7) принять условие

(w = 0), то в этом случае (Fu = 0) и (F = 0). Но когда (F ≠ 0) и (w = 0), следует выполнять требования статически уравновешенной

системы сил, заданные уравнением (8).

Масса представляет количественную связь вещества с аннигилирующей материей пространства и через массу также выражается пропорциональная численная зависимость силы инерции, хотя во втором законе И. Ньютона масса принимается в качестве постоянного коэффициента. Масса характеризует скорость расхода материи пространства на ее аннигиляцию, предотвращающую распад вещества. Масса не зависит от ускорения тела. Скорость классической механики незначительно влияет на увеличение расхода материи пространства, связанного с повышением ее аннигиляции, что необходимо для стабилизации полной энергии вещества, а потому не вызывает существенного отклонения полной энергии и массы тела. Любая сколь угодно малая скорость тела непременно вносит изменения полной энергии и массы тела, относительно его состояния покоя, однако подобные изменения столь малы, что их невозможно измерить.

Сила инерции Fu , как и инерционная масса, имеет космическое

происхождение. Сила инерции проявляется как результат возмущения материи пространства, вызванный ускоренным движением материального тела. При возмущении материи пространства нарушается его равновесное энергетическое состояние в окрестностях материального тела. выражающееся в непрерывном приращении мгновенной аннигиляции материи пространства δξ, а также

приращении выделяющейся при этом энергии аннигиляции ∆T и приращении массы материального тела ∆m . Энергия аннигиляции

материи пространства (Т + ∆T ) поглощается веществом.

Как следует из выполненного анализа, проявление силы инерции материи имеет такую же физическую природу, как и обретением

67

массы веществом. Поэтому сила инерции служит результатом динамического проявления массы, физическая сущность которой

проявляется через силу инерции Fu .

Сила инерции проявляется в результате возмущения материи пространства. Ускоренное движение материального тела представляет всего лишь возмущающий фактор для равновесного энергетического состояния материи пространства. Но без этого возмущающего фактора материя пространства не изменяет свое равновесное энергетическое состояние, и, следовательно, в этом случае сила инерции не проявляется.

При взаимодействии с веществом, материя пространства аннигилирует, и между мгновенной аннигиляцией материи пространства и количеством участвующего вещества складывается прямая пропорциональная зависимость. Эта же зависимость сохраняется для процесса обретения массы и формирования силы инерции. Взаимозависимость между мгновенной аннигиляцией материи пространства и веществом, носит количественный характер, и не влияет на качественную сторону происходящего процесса.

Силы инерции коренным образом отличаются от сил взаимодействия материальных тел, где всегда две равные по величине и противоположно направленные силы, приложенные к разным телам, что позволяет им взаимодействовать без приведения механической системы в состояние равновесия. Сила инерции представляет реакцию возмущения материи пространства на ускоренное движение материального тела. Реакция возмущения материи пространства приложена по объему ускоренно перемещающегося материального тела и является функцией скорости мгновенной аннигиляции материи

Сила, приложенная к материальному телу, вызывает реакцию возмущения материи пространства, прямо пропорциональную скорости приращения мгновенной аннигиляции материи пространства

ξ и направленную противоположно приложенной силе.

Сила инерции Fu проявляется при возмущении материи пространства, характеризующемся приращением аннигиляции материи

68

пространства δξ, возникающем при ускоренном движении материального тела. При постоянном ускорении материального тела (w = const), находящегося в поступательном движении, приращение мгновенной аннигиляции материи пространства и скорость ее

материального тела (w ≠ const), приращение мгновенной аннигиляции материи пространства и скорость ее изменения, будут принимать

возмущающего фактора материи пространства. По второму закону И. Ньютона, ускорение материальному телу w сообщает приложенная

сила F . Но для того, чтобы сила инерции Fu проявилась, материальное тело к тому времени должно уже получить ускорение w от действия приложенной силы F . Таким образом, сила инерции Fu

проявляется после того, как приложенная сила F выполнит свое действие, связанное с ускорением w материального тела. Различная

физическая природа приложенной силы F и силы инерции Fu разводят эти силы в различные временные измерения. Для проявления силы инерции Fu , необходимо предварительное осуществление

следующих событий:

− произвести ускорение материального тела приложенной

силой F ;

− выполнить физическую реакцию аннигиляции материи пространства и переход энергии аннигиляции материи пространства в вещество.

69

Принципиально отличающаяся физическая природа приложенной силы F и силы инерции Fu смещает события, связанные с действием этих сил, во времени. Асинхронность действия на материальное тело между приложенной силой F и силой инерции Fu , препятствует прямому взаимодействию этих сил. Взаимное уравновешивание силы F с силой инерции Fu не представляется возможным, так как эти силы приложены к различным материальным телам. По этой причине, приложенная к материальному телу сила F и сила инерции Fu , не

могут образовывать уравновешенную систему сил эквивалентную нулю.

Силы инерции проявляются в динамике, где материальные тела, системы тел, или звенья механизмов, движутся с ускорениями. При ускоренном движении силы инерции фактически не отличаются от приложенных сил и должны участвовать в уравнениях динамики, включающих вторые производные по времени от перемещений. Это условие справедливо применительно к аналитической механике, и его необходимо учитывать в первую очередь при выборе обобщенных координат.

В динамике рассматриваются не учения о силах, а исследуются действия, вызываемые этими силами, т. е. определяются законы движения материальных тел под действием сил. Имеющая место асинхронность событий, связанных с приложенными силами и силами инерции, исчезающе мала и не оказывает заметного влияния на результаты решения задач динамики.

Изменение скорости движения материального тела, вызванное силовыми факторами, корригирует физические процессы, связи и энергетическую составляющую взаимодействия материи пространства с веществом. Все это изменяет интенсивность аннигиляции материи

пространства ϑ, которую можно представить в виде числа туманностей

ζ, аннигилирующих при взаимодействии с веществом единичной массы, в течение времени равного единице

где m масса вещества, t время.

70

С увеличением скорости движения тела, интенсивность аннигиляции материи пространства ϑ повышается на величину δϑ.

Всоответствии с принципом относительности классической механики, открытым еще Г. Галилеем, утверждается, что никаким механическим экспериментом нельзя обнаружить, находится ли данная система отсчета в покое или совершает поступательное, равномерное и прямолинейное движение. Закон инерции указывает на идентичность состояния покоя и равномерного прямолинейного движения материального тела. Остается некоторое противоречие относительно идентичности различных кинематических состояний материального тела.

Вдействительности инерционные состояния покоя и равномерного прямолинейного движения материального тела имеют существенные различия внешнего и внутреннего характера и обладают взаимно обусловленными физическими связями. Внешнее отличие заключается

втом, что интенсивность аннигиляции материи пространства

принимает минимальное значение ϑmin , когда материальное тело

находится в состоянии покоя. А когда материальное тело находится в равномерном прямолинейном движении, интенсивность аннигиляции

материи пространства ϑ всегда превышает минимальное значение,

ϑ> ϑmin.

Отличие внутреннего характера состоит в различных количествах потребляемой энергии материальным телом Т, выделяющейся при аннигиляции материи пространства в процессе ее физического взаимодействия с веществом. Материальное тело, находящееся в состоянии покоя, потребляет минимальное количество энергии

аннигиляции материи пространства Tmin . Движущееся материальное

тело потребляет тем больше энергии аннигиляции материи пространства, чем выше его скорость. Следовательно, материальное тело, находящееся в состоянии покоя, потребляет минимальное количество энергии аннигиляции материей пространства, которое всегда меньше аналогичной энергии Т, потребляемой материальным телом, совершаемым поступательное, равномерное и прямолинейное

движение Tmin < T.

Ускорение материального тела не определяет количество потребляемой им энергии аннигиляции материей пространства. Ускорение всего лишь изменяет скорость материального тела, и соответствующим образом регулирует уровень потребления материальным телом энергии аннигиляции материи пространства.