Любителям парадоксов

Сообщение №25031 от Советский Союз 19 августа 2003 г. 03:33
Тема: Любителям парадоксов

Настоящие вопросы хочу адресовать в первую очередь тем, кто очень любит замечать «парадоксы», в том числе связанные с взлетом самолетов на лыжах .

Первый вопрос очень простой и ясный, как природа тяготения.
Итак, скажите или подскажите какое-нибудь явление в технике или в нашей земной природе, которое описывается Основным Законом Динамики.
Что бы исключить происки философов, уточню, что каждое явление имеет свое начало (рождение) и окончание. Поэтому, предлагается отыскать такие физические явления, как искусственные так и природные, в которых закон F=ma выполняется безупречно с начала возникновения явления и до его прекращения существования.
Поскольку разных физических явлений больше чем много, на первый раз предлагается ограничится массами от 0,001 кг до 1000 000 кг и средой нашего обитания от уровня моря до стратосферы. Законы школьного курса алгебры предлагается рассматривать такими, как неподлежащие никаким изменениям.

Второй вопрос заключается в следующем: возможно ли создать условия при вышеуказанных ограничениях, чтобы второй закон Ньютона выполнялся корректно.

И третий вопрос специально для любителей парадоксов в учебной литературе: В учебной литературе приводятся широко и часто задачи для нахождения приращения импульса шаров при условии, когда например, абсолютно упругий шар массой 1 кг падает на абсолютно упругую поверхность с высоты 10 м.
ВОПРОС: Что на Ваш взгляд целесообразно предпринять или изменить в условии задачи, чтобы учащиеся не задавали лишних вопросов преподавателям?
Просьба не высказывать предложения вызывающие новые вопросы, или сопровождать такие предложения ответами на вопросы, которые могут возникнуть сразу же при изменении условий.
Для тех, кто не понял вопроса, предлагается вычислить силу удара о поверхность со стороны упавшего, абсолютно упругого шара.


Отклики на это сообщение:

Попробую внести некую ясность до того как отвечать на вопросы.

Второй Закон Ньютона F=ma (на самом деле его корректная форма такая: F=dp/dt) вовсе не является законом природы или законом физики (или там ещё чего), а есть просто математическое определение силы. То есть, когда мы вводим понятие "сила" в динамику, то мы просто для краткости обозначаем временную производную импульса dp/dt значком "F".

Можете рассматривать второй "закон" Ньютона как закон логики или закон математики. Немудрено тогда что природа ему подчиняется всегда и везде. Куда же она денется от логики.

В так как p=mv (тоже по определению), то dp/dt = m(dv/dt)+v(dm/dt)= ma + v(dm/dt). Если масса m не меняется со временем (например, ничего от тела не отваливается и ничего телом не излучается, да и случай не релятивистский), то есть dm/dt=0, то нетрудно видеть что получается F = ma. B этом частном случае (постоянная масса) можно использовать определение силы в более знакомом виде F = ma.

То есть ответ на ваш первый и второй вопосы я бы дал такой: определение F = dp/dt выполнается всегда (по определению), а из него уже следует F = ma в том частном случае если масса со временем не менается.

Третий вопрос не совсем понятен, уточните конкретно, что именно вы спрашиваете.

Так как F = dp/dt, то также уточните время взаимодействия dt абсолутно упругого шарика (например, резинового, или стального, или накаченного воздухом) с поверxностью (или дайте другие данные для его вычисления, например порядок величины деформации шарика и поверxности, или хотя бы модуль Юнга или ещё че) dабы вычислыть это время и соответственно посчитать силу взаимодействия dp/dt.


>Для начала вполне было бы достаточно, навести ясность хотя бы для нерелятивистского движения.

На первый взгляд, Ваши формулировки, как общепринятые, не вызывают никаких возражений.


Однако появляються ряд сомнений.

1. В большинстве литературы 2-й Закон Ньютона рассматривается как основной закон динамики. Все-таки ЗАКОН. Поэтому целесообразно было бы определиться с термином закон в физическом смысле.
2. При формулировке 2-го закона во всех учебниках идет речь о действующей силе. Однако известно, что в реалиях при любом движении появляются силы противодействия. В стадии изучения основ физики будущие инженеры не понимают этих тонкостей и когда приходит время для серьезных созиданий, многим приходится тратить значительные ресурсы на перестройку своего сознания. Но, известно, что за любой ущерб, даже неумышленный, кто-то должен нести ответственность. В связи с последним, можно было бы ситуацию немного подправить, если бы в формулировке 2-го Закона Ньютона вместо действующей силы записать «Алгебраическая сумма действующих сил», и возможно у многих прозрение наступало бы раньше. Вместе с тем если допустить такую корректировку, то вопросы начинают не исчезать, а прибавляться, поскольку не все противодействующие силы, как например, силы вызванные трением, имеют постоянство. Есть противодействующие силы, зависящие от скорости и что, в свою очередь вызывает существенные сомнения в корректности указанного закона, в какой бы формулировке, из известных сегодня, он бы не записывался.
3. Следует отметить, что 99% созидателей меньше всего интересует то, что 2-й закон может выполняться с допущениями об отсутствии сил сопротивления и почти идеально соблюдается, например в космосе. Мы, люди живем на земле, и нам для своей деятельности нужны реальные земные законы. В противном случае необходимо честно детям в школе своевременно пояснять, что изучаемый закон они смогут применять исключительно в космическом пространстве. Как-то очень нехорошо получается.
4. Несколько слов о записи F = dp/dt. Безусловно запись корректна, если разрешить вопрос с замечанием в п. 2. Но не более. Не во всех случаях можно применять прибор для измерения изменения импульса. Очевидно, что при затруднениях всегда необходимо руководствоваться главной целью. Если цель закона – упростить понимание, описание или расчеты движения, то исходные данные должны быть понятны и доступны. Этими данными могут быть сила, масса и сопротивление среды. Искомое, как правило, изменение скорости или ее предельные значения. Лично я не нашёл примеров какого-нибудь движения, которое бы подчинялось 2-му закону Ньютона. Поэтому и обратился с вопросом.
5. Продолжу в следующий раз в т.ч. относительно второго вопроса.


> Попробую внести некую ясность до того как отвечать на вопросы.

> Второй Закон Ньютона F=ma (на самом деле его корректная форма такая: F=dp/dt) вовсе не является законом природы или законом физики (или там ещё чего), а есть просто математическое определение силы. То есть, когда мы вводим понятие "сила" в динамику, то мы просто для краткости обозначаем временную производную импульса dp/dt значком "F".

> Можете рассматривать второй "закон" Ньютона как закон логики или закон математики. Немудрено тогда что природа ему подчиняется всегда и везде. Куда же она денется от логики.

Хороша ясность!
1."Второй Закон Ньютона F=ma (на самом деле его корректная форма такая: F=dp/dt) вовсе не является законом природы или законом физики "
2."Можете рассматривать второй "закон" Ньютона как закон логики или закон математики. "

1.Нет в логике и математике таких понятий как сила, импульс и т.
2.В логике и математике полно таких понятий, которые не встречаются
в природе: множество всех множеств, не включающих само себя,
бесконечно мерное (не)сепарабельное пространство и проч.

Какие физические понятия Вы берете за основу (без определения)?
Почему за основу нельзя взять силу ?
Что такое сила интуитивно более ясно, чем масса (в современном
понимании, когда она разная вдоль движения и поперек).


> 1.Нет в логике и математике таких понятий как сила, импульс и т.
> 2.В логике и математике полно таких понятий, которые не встречаются
> в природе: множество всех множеств, не включающих само себя,
> бесконечно мерное (не)сепарабельное пространство и проч.

> Какие физические понятия Вы берете за основу (без определения)?
> Почему за основу нельзя взять силу ?
> Что такое сила интуитивно более ясно, чем масса (в современном
> понимании, когда она разная вдоль движения и поперек).

Второй закон по сути есть определение силы через массу (или массы через силу). Какое из этих понятий взять за исходное, дело вкуса. Обычно в курсах классической механики силу вводят как интуитивно понятную, масса тогда определяется как F/a. Но иногда аксиоматику строят и по иному - масса "первична", сила есть ma. В ТО эти понятия усложняются, конечно. Что приводит к недопониманию, а в тяжелых случаях - к агрессивному отрицанию "новой физики". Повезло тем, у кого были хорошие учителя и/или книжки. Могу рекомендовать М.Борн "Эйнштейновская теория относительности".


> Хороша ясность!
> 1."Второй Закон Ньютона Ф=ма (на самом деле его корректная форма такая: F=dp/dt) вовсе не является законом природы или законом физики "
> 2."Можете рассматривать второй "закон" Ньютона как закон логики или закон математики. "

> 1. Нет в логике и математике таких понятий как сила, импульс и т.

Как нет? Комбинация dp/dt исключительно для краткости записи обозначается значком F. Очень удобно - вместо 5 символов используется один.

В математике и логике практически все так - для сокращения записи и экономия бумаги и времени длинные комбинации символов заменаются на существенно более короткую комбинацию. Например, вместо того чтобы не повторьять снова и снова длинную канитель вроде: "Возьмите значение функции у(х) в какой то точке х, отнимите от значения этой функции в точке недалеко от х и поделите разницу на расстояние между точками" - мы для краткости заменяем это предложение на существенно более короткую комбинацию символов dy/dx, или даже ещё более короткую y'.

(Поэтому, кстати, математика всегда права - её результаты это просто логический эквивалент постулатов из которых они выведены, и ничего более. Поэтому же она так важна для корректного предсказания как природа себя ведет в текс или иных обстоятельствах).

Нет никакой разнится между символами dp/dt и F, это одно и то же просто по определению.

> 2. В логике и математике полно таких понятий, которые не встречаются
> в природе: множество всех множеств, не включающих само себя,
> бесконечно мерное (не) сепарабельное пространство и прочь.

Ну и что? Природа реализует некоторые логические конструкции, но кто сказал что она обазана реализовывать ВСЕ без исключения конструкции?

> Какие физические понятия Вы берете за основу (без определения)?
> Почему за основу нельзя взять силу ?

Потому что сила - это результат обмена количеством движения (то есть менее фундаментальная величина чем импульс). Её (силы) нет ни в одной из фундаментальных теорий - ни в квантовой механике, ни в общей теории относительности. (Классическую электродинамику Махвелла я не считаю фундаментальной так как она вытекает математически из квантовой механики. Кстати, электромагнитная "сила" тоже появлается в классической электродинамике при выводе её из квантовой просто как обмен импульсов виртуальными фотонами в течении разрешенного Гейзенбергом времени их существования).

> Что такое сила интуитивно более ясно, чем масса (в современном
> понимании, когда она разная вдоль движения и поперек).

Определите пожалуйста силу, тогда мы посмотрим насколько ясно. Интуицию лучше не использовать, так как интуиция - плохой помошник в понимании физики и понимании природы. Логика (= математика) - существенно лучший, как показывает вся история познания и особенно история физики.


> >Думаю, что как раз не следует предвосхищать то, что до конца не ещё не изучено и неизвестно.
Во-первых: Лучше говорить не о фундаментальных величинах а о фундаментальных понятиях, хотя сам отношусь с осуждением философии, как к прогнившей от своей старости науке. Но ничего не поделаешь. То, что математика современных наук обходится без понятия «силы» (или математически не связана с этим понятием) никому чести не делает. Какой же тогда мы вкладываем смысл в термин ядерные силы и силы межмолекулярного взаимодействия?
Во-вторых: Следует помнить, что каждый исследователь, если не мечтает стать академиком, то обязательно мечтает дожить до того, когда будет открыт общий закон, подчиняющий себе все явления, как макро, так и микромира, в которых присутствует определенная дискретизация материи, а именно -галактики/созвездия/системы/планеты/ хим.соединения/вещество/молекулы/атомы/ и т.д. Почему же и на каком основании, на определенном этапе отказались от понятия силы? Не кажется ли Вам, что такой отказ был не более чем фарс, вызванный успехом? Вместе с тем, основной закон динамики и СТО исходят из того, что театр действий происходит в АБСОЛЮТНОЙ пустоте. Однако, отсутствие абсолютной пустоты есть уже общепризнанным фактом. Придет время, и за применение в науке термина «абсолютный» ещё будут привлекать к уголовной ответственности. А пока все больше и больше беспокоит вопрос: Какие отклонения и погрешности ожидать от вышеуказанного допущения, и какими средствами их можно определять и рассчитывать?
Вряд ли кто сегодня сможет ответить на этот вопрос.
Возникает вполне логичный и другой вопрос: какая польза и какой смысл от выведенных и накопленных человечеством законов, если все больше возникает обстоятельств свидетельствующие их некорректность из-за неполноты и опасности?
Безусловно, И. Ньютон и А. Эйнштейн были величайшими учеными, но если во времена колесниц всех устраивала погрешность +/- трамвайная остановка, то сегодня ошибка в 5 микрон может привести к страшной катастрофе.
Если вы не возражаете тому, что абсолютное равновесие и/или уравновешивание невозможно, то должны согласиться и с тем, что все то, что притягивается, но не падает – должно и отталкиваться. А это есть следствие нераскрытых ещё тайн у явления, которое мы называем силой и которым, как усматривается, мы пренебрегаем. Конечно же, проще просто ссылаться на принцип Гейзенберга, чем потратить часть жизни на поиски математического описания явления, причем, как обязательного следствия вышестоящих физических законов.
Ясно пока одно: до тех пор, пока понятие силы будет унижаться лишь одной точкой приложения, нормальных и реальных представлений об окружающей природе не предвидится.
Поэтому, для начала крайне интересно узнать общественное мнение относительно корректности 2-го закона Ньютона с точки зрения реалий с тем, что бы определить наиболее правильные пути для выхода из создавшейся ситуации, которая давно назрела.
Забегая вперед, и для того чтобы было, с чем сравнивать, приведу следующее соотношение:

dp/dt = m(dv/dt)+ R(dx/dt), где R = r1 +r2+ r3+…+ rn,

r1 – внутреннее сопротивление тела,
r2 – внешнее сопротивление среды (трение),
r3 –фронтальное сопротивление,
r4 - rn прочие виды сопротивления, в т.ч. и неизвестные сегодня науке.

В этой связи не может ли случиться так, что множитель dm/dt в выражении
dp/dt = m(dv/dt)+v(dm/dt), когда-нибудь займет 4-е или 5-е-место в вышеуказанном ряду?


1. На философию ваших рассуждений отвечу что природа НЕ ведет себя в соответствии с мнениями (как-то "то, что притягивается должно и отталкиваться") но ведет себя в соответствии со строгой логикой (=математикой).

2. F=dp/dt есть определение силы, то есть верно всегда и везде, как для суммарной силы так и для каждой компоненты, как в нерелятивистском случае так и в релятивистском, как для постоянной массы так и для переменной.

Определения не могут быть неверны так как они есть просто переобозначения большого количества символов меньшим. Это просто "имя" присваеме длинной цепи символов или действий для сокрашения времени и бумаги. В принципе любой закон физики можно записать в виде изначальных символов (координат, времени, массы, заряда) и тогда вместо, скажем уравнений Махвелла мы получим систему уравнений, вроде t=t, dq/dt=dq/dt, d2q/dxdt=d2q/dtdx, то есть математические тождества.

Если у вас есть конкретный вопрос про силу или другие математические величины в физике, задавайте, попробуем ответить.

А с "интуитивнуми чувствами" я бы был поосторожнее так как они основаны только на ограниченном опыте который не включает в себя ни микро- ни макро- явления (например, волновые явления ведушие к принципу неопределенности в микромире, или кривые пространства макромира), ни движение с околосветовыми скоростями, ни мало-мальски сложные математические объекты (например, комплексные числа, дифференциальные и интегральные операторы, матрится, тенсора, и многое другое).

Поэтому сколько ни философствуй, а предсказать как природа ведет себя философией невозможно, а математикой - сколько угодно.



Благодарю Вас за готовность продолжить дискуссию.
Я, очевидно, немного ошибался, считая поднимаемые мною вопросы конкретными.
Что ж, попробую поправиться.

Вопрос № 1: Что следует понимать под термином «ФИЗИЧЕСКИЙ ЗАКОН». Т.е. раскрыт ли кем-либо и когда-либо смысл указанного термина надлежащим образом?

Вопрос № 2: В формулировках основного закона динамики идет речь о конкретной силе действующей на тело, или о сумме сил, действующих на тело?

Вопрос № 3: Учитывая не совсем однозначную формулировку основного закона динамики в различной литературе, скажите, какое соотношение (выражение) следует считать основным законом динамики? Какие соотношения следует считать следствиями, вытекающими из вышеуказанного закона?

На мой взгляд, без однозначного определения с вышеуказанными вопросами участниками дискуссии, последняя не сможет развиваться в рамках взаимопонимания.



01.09.03.

В некоторой степени можно согласиться с тем, что на простые вопросы отвечать не всегда просто.
Вместе с тем известно, что любое познание и осознание может осуществляться не иначе, как от простого к сложному. В этой связи следует отметить, что все чаще и чаще утрачивают всякий смысл многочисленные дискуссии о тех свойствах, характеристиках и закономерностях окружающего мира, которые невозможно измерить обычными способами и средствами с целью подтверждения или опровержения возникающих теорий.

Возможно, что указанная проблема обусловлена двумя причинами:
Первая причина заключается в том, что наука, как вид информации, перестала быть управляемой. А поскольку любое такое управление взять на себя может только один человек, то существующее структурирование наук уже начало заметно растворяться. Сама же Наука, продолжая погружаться в пучину избыточной информации, постепенно становиться её заложницей. Таким образом, принцип «от простого к сложному» соблюдать становиться все сложнее.

Вторая причина менее серьезна, но более очевидна:
Во многих современных научных публикациях содержится анализ, направленный на корректировку, либо на полное, либо на частичное опровержение существующих теорий. С одной стороны процесс понятный и полезный, но с другой стороны, понятно и то, что не всегда под силу произвести доскональный анализ всей причинно-следственной связи теоретических выводов с основными законами, от которых отталкивалась конкретная теория, подвергнувшаяся сегодня сомнениям. Во-первых, велика ответственность. Во-вторых, основные законы, как фундамент существующих и будущих теорий, сами требуют корректировок и конкретизации. Отсутствие же такой конкретизации все время создает предпосылки для дальнейшего растрачивания трудовых ресурсов и времени в пустую.
В этой связи, и предлагалось попробовать конкретизировать именно основной закон динамики, поскольку практически вся физика связана с изучением форм движения и видов взаимодействия.

Однако, нельзя исключить возможность и того, что вопрос, который я попытался поднять, не является чем-то новым, хотя необычность и странность в нем, безусловно, присутствуют.

Так, например, учеными Воронежского Университета предложена новая теория познания, которая утверждает, что любое конкретное физическое положение всегда имеет границы применимости, за которыми оно теряет свою силу. Из этого следует единственный вывод, что универсальных физических законов существовать не может, хотя очень хочется поспорить.
В этой же теории утверждается, что любая конкретная научная истина имеет границы применимости.
Если соглашаться с последним утверждением, то необходимо разобраться с термином ИСТИНА. И не только с этим термином, а и со всей остальной терминологией, которая безжалостно сегодня атакует физику. Тем не менее, согласитесь, что абсолютная истина не должна иметь границ и ограничений. Следовательно, речь может идти только об истине относительной. Таким образом, получается, что для приведения физики в надлежащее состояние, кроме наведения порядка в терминологии, необходимо разрешить все неразрешенные вопросы в физической философии, и только за тем браться за корректировку или конкретизацию физических законов.
Понимая, что вышеизложенное не носит уже случайный характер, но охватывает огромный круг вопросов, вернемся все-таки к основному закону динамики.
На протяжении длительного времени, потраченного на решение технических задач, у меня сложилось не мнение, а твердое убеждение, что тормоз в теоретическом развитии физики в существенной мере возник именно из-за того, что Сила, как важнейшая причина большинства взаимодействий – проигнорирована, должным образом не систематизирована и не изучена, а в самой науке отсутствует «узаконенное место», специально Ей отведенное и за Ней закрепленное.
Сегодня я твердо убежден, что основной закон динамики в том виде, в котором он преподносился и преподносится, резко сужает мышление и создает обманчивую картину об окружающем мире, в связи с чем, от молодых ученых, воспитанных на таком законе, вряд ли можно ожидать существенных побед на теоретическом поле науки.

Немного отвлекаясь, хочется обратить внимание на то, что есть существенное звено в фундаменте общества, на котором оно держится – это наличие взаимных интересов у членов общества, а именно: научный работник исследует, ищет и находит законы, которыми пользуется инженер при создании материальных ценностей, и которыми, в свою очередь, затем пользуется и научный работник.
И вряд ли эти две указанные категории общества когда-нибудь сочтут нужным, что на удовлетворение любопытства (любознательности) в отношении, например, геометрии Вселенной, жизни на Марсе и т.п., необходимо тратить более чем 5-10 % от свободных ресурсов. Однако, учитывая, что сегодня приходиться покупать за рубежом технологии по обработке металлов, вполне вероятно, что тяга к далеким звездам все-таки намного превосходит силу любви к отечественной технике и ещё долго, будет доминировать над здравым смыслом и общественным мнением.
В этой связи предлагается хоть одним глазом взглянуть на формулы, которыми описывается движение жидкости или газа в трубопроводе. Попробуйте найти хоть намек на присутствие основного закона динамики. А у нас уже лет сто все основное движение происходит по проводам, трубам, дорогам, шпалам и направляющим.
Вместе с тем, должное и надлежащее отношение к Силе, как к физическому понятию, позволило бы все процессы движения и взаимодействия описывать с трудозатратами в 10-ки раз меньшими. И нет сомнений, что когда это произойдет, значительная часть технических расчетов, например гидравлических, позорно отомрет, предварительно покраснев за свою сообщницу – физику!


Переходите на "Форум новых теорий". Часть ваших сообщений может быть отнесена также к форуму "Наука и образование", но здесь это явно офтопик. Также у вас очень неудачный ник-нейм. Как прикажете к вам обращаться: "Уважаемый Советский Союз ..."?


> Переходите на "Форум новых теорий". Часть ваших сообщений может быть отнесена также к форуму "Наука и образование", но здесь это явно офтопик.
МОЖЕТ БЫТЬ.
Также у вас очень неудачный ник-нейм. Как прикажете к вам обращаться: "Уважаемый Советский Союз ..."?

Я УЖЕ ПОМЕНЯЛ НИК. ПРОСТО НЕДАВНО, ИЗ-ЗА ТОГО ЧТО Я ПО РАСЕЯННОСТИ ЗАБЫЛ ДОКУМЕНТЫ, МНЕ ПРИШЛОСЬ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ДОКАЗЫВАТЬ НЕОБХОДИМОСТЬ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ МНОЮ УКРАИНСКО-РОССИЙСКОЙ ГРАНИЦЫ БЕЗ ДОКУМЕНТОВ. ПОСКОЛЬКУ ГРАНИЦЫ-ДВЕ, ПРИШЛОСЬ ДОКАЗЫВАТЬ ДВА РАЗА.НИКТО НЕ ВЕРИТ, НО С ЗАДАНИЕМ УДАЛОСЬ СПРАВИТЬСЯ. ЭТО БЫЛО САМОЕ ВЫДАЮЩЕЕСЯ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ИЗ ВСЕХ МНЕ ИЗВЕСТНЫХ. ПОЭТОМУ ДО СИХ ПОР НАХОЖУСЬ ПОД ВПЕЧАТЛЕНИЕМ ГОРДОСТИ ЗА НЕОБЫЧАЙНУЮ ПОНЯТЛИВОСТЬ СОВЕТСКИХ ЛЮДЕЙ.


(Так меня в школе учили...)


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100