4.4. Второй закон (постулат) механодинамики

Когда автомобиль начинает двигаться равномерно (рис. 3, b), то сила инерции автоматически изменяет своё направление на противоположное и уравнение суммы сил (3), действующих на автомобиль, становится таким

. (11)

Рис. 3. Схема сил, действующих на равномерно движущийся автомобиль

Это и есть второй закон механодинамики – закон равномерного прямолинейного движения тела (бывший первый закон ньютоновской динамики). Он гасит: равномерное движение тела при отсутствии сопротивлений (рис. 1, а, позиция 1) происходит под действием силы инерции . Равномерное движение тела при наличии сопротивлений также происходит под действием силы инерции , а постоянная активная сила преодолевает силы сопротивления движению (рис. 3, b).

Таким образом, суть второго закона механодинамики заключается в том, что равномерное движение автомобиля (тела) обеспечивает сила инерции , а постоянная сила , генерируемая двигателем автомобиля, преодолевает все внешние сопротивления . Сила постоянна потому, что автомобиль движется равномерно и его ускорение равно нулю . С математической точки зрения равенство сил и в уравнении (11) требует равенства нулю силы инерции , но это противоречит реальности, поэтому мы игнорируем это математическое правило в данном случае.

В космосе, где нет механических сопротивлений движению, не требуется постоянная сила для их преодоления. Поэтому при переходе тела от ускоренного к равномерному движению, сила инерции меняет своё направление на противоположное и таким образом обеспечивает его равномерное прямолинейное движение с постоянной скоростью (рис. 1, позиция 1). Более 300лет не было математической модели для описания равномерного движения тела. Теперь она есть (11).

4.5. Третий закон (постулат) механодинамики

Конечно, надо иметь чёткое представление об изменении направления силы инерции при переходе от равномерного к замедленному движению тела (автомобиля). Когда автомобиль переходит от равномерного движения к замедленному, то первичная сила инерции (рис. 4, b) не меняет своего направления, а появившееся замедление , генерируемое силами сопротивления , оказывается направленным противоположно этой силе.

Рис. 4. Схема сил, действующих на замедленно движущийся автомобиль

Таким образом, если автомобиль переходит от равномерного движения к замедленному, то прежня сила инерции и силы сопротивления движению не меняют своих направлений. Сила инерции не генерирует ускорение, а неравномерность сил сопротивления приводит к постепенному уменьшению силы инерции и тело останавливается.

. (12)

Это и есть математическая модель 3-го ЗАКОНА механодинамики. Он гласит: замедленное движение твёрдого тела управляется превышением сил сопротивления движению над силой инерции.

Если выключить коробку передач автомобиля, то активная сила исчезнет (рис. 3, b) и останутся две противоположно направленные силы: сила инерции и сумма сил механических сопротивлений движению (рис. 4, b). Поскольку сила инерции не имеет источника, поддерживающего её в постоянном состоянии, то она оказывается меньше сил сопротивления движению () и автомобиль, начиная двигаться замедленно (рис. 4, b), останавливается (рис. 4, a, точка С). С учётом этого есть основания назвать силу инерции пассивной силой, которая не может генерировать ускорение, так как сама является следствием его появления.

Теперь мы можем успокоить пилотов. Равномерный полёт их самолёта описывает новый второй закон механодинамики. Согласно этому закону сумма сил, действующих на равномерно летящий самолет, не равна нулю (11). Сила, движущая самолёт равномерно, является силой инерции, которая была направлена противоположно его движению, когда он двигался ускоренно (взлетал). Как только самолет начинает лететь равномерно, то сила инерции изменяет своё направление на противоположное и совпадает с силой, создаваемой двигателями самолета. В результате сила инерции начинает обеспечивать равномерный полёт самолета, а силы двигателей самолета - преодолевать силы сопротивления его полету. Таким образом, равномерный полёт самолета управляется новым вторым законом механодинамики (11), согласно которому сумма сил, действующих на него, не равна нолю.

Обратим внимание на то, что расстояние движения автомобиля с ускорением меньше расстояния движения с замедлением (рис. 4, a). Обусловлено это тем, что на участке величина сил сопротивлений при разгоне автомобиля больше сил сопротивлений при замедленном движении за счёт того, что при замедленном движении выключен двигатель и коробка передач. Это - главная причина экономии топлива при езде с периодическим выключением передачи.