2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.
 
 Математическое описание явлений Природы
Сообщение24.03.2014, 09:26 
Аватара пользователя
Выложил сегодня на своих сайтах статью "Математическое описание явлений Природы", которая является 5-ой частью цикла статей "Механика для квантовой механики", где я рассмотрел как различные физические подходы (импульсный, силовой, мощностной и энергетический) для описания (как динамических систем) явлений Природы, так и различные методы их описания (дифференциальное и в приращениях), а также методы решения этих описаний (аналитическое и численное) и их точность.

Выложил так же программу Raketa1, в которой на примерах разгона обычной топливной ракеты и безтопливной ионной (пыль для двигателя собирается по пути следования ракеты) производится расчет, как по формулам аналитического решения дифференциального описания, так и по формулам численного решения описания в приращениях при использовании различных физических подходов, а так же проверяется точность различных методов решения этих описаний. При этом применение различных подходов и методов описания, а так же методов решения наглядно демонстрируется, как на примерах разгона ракет, так и на примере массы соединенной с пружиной, и на которую действует знакопеременная сила с заданной частотой изменения.

Изображение


Научная новизна статьи состоит в том, что впервые дан систематический анализ всех физических подходов для описания явлений Природы, включая и предложенный мною мощностной подход, и теперь их стало пять, хотя кинематический подход я все же считаю неполноценным физическим подходом, т.е. чисто математическим

Нулевой – импульсный (пространство – время – масса – импульс) - Ньютон
Первый – силовой (пространство – время – масса – сила) - Эйлер
Второй – энергетический (пространство – время – масса – энергия) - Лагранж
Третий – кинематический (пространство – время – масса) - Герц
Четвертый – мощностной (пространство – время – масса – мощность) - Юдин

А также, научная новизна заключается в том, что я предложил и новый метод описания явлений Природы (в приращениях), который позволяет получать такие же результаты, как и дифференциальное описание, но решение задачи с использованием этого подхода возможно только численное в отличие от дифференциального описания, где возможно как численное решение, так и аналитическое. Основные выводы по статье таковы

1. Явления Природы (различные системы) могут быть описаны на языке математики с использованием различных физических подходов (импульсного, силового, мощностного и энергетического).

2. Описание явлений Природы может быть как интервальным (конечное или в приращениях) так и мгновенным (дифференциальным).

3. Описание в приращениях является аналогом дифференциального описания, но может быть получено с использованием всех подходов, а дифференциальное только с использованием силового и мощностного подходов.

4. Описание с использованием уравнений Лагранжа 2-го рода, во-первых, является не корректным с теоретической точки зрения, т.к. происходит смешивание энергетического и силового подходов, а, во-вторых, в современных условиях не имеет никакой практической ценности, т.к. для практического использования описания реальных систем нам нужно описание не в обобщенных координатах, позволяющих уменьшить число уравнений описывающих систему, а описание в обычных декартовых координатах, которое, при наличии компьютеров, становится возможным осуществить.

5. Для дифференциального описания динамических систем следует использовать или силовой подход Эйлера, если позволяет система, или в общем случае мой мощностной подход, а при наличии в системе связей заменять жесткие соединения элементов системы упругими элементами и демпферами.

6. Метод Рунге-Кутта по 4-м коэффициентам для численного решения дифференциальных уравнений, описывающих поведение систем, является очень точным и устойчивым методом и поэтому его можно безбоязненно использовать для решения уравнений описывающих практически любые системы.

С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение24.03.2014, 10:12 
ser, пару недель назад в этой теме я своим кустарным методом промоделировал балансировку двойного маятника в верхнем положении первого звена при управлении в межзвенном шарнире. Без стандартных методов решения диффуров, без Рунге-Кутты, по самовыдуманному кустарному методу. Не могли бы вы продемонстрировать ваш метод на примере решения этой задачи, а также как можно было обойтись без Лагранжа и обобщенных координат?

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение24.03.2014, 12:14 
Аватара пользователя
_Ivana в сообщении #840204 писал(а):
Не могли бы вы продемонстрировать ваш метод на примере решения этой задачи, а также как можно было обойтись без Лагранжа и обобщенных координат?

Ну, вообще-то, я и написал свою статью, чтобы, не я, а Вы смогли это сделать без Лагранжа и обобщенных координат. К тому же, без схемы я не очень понимаю, что у Вас за конструкция и какова конечная цель этого исследования. Набросайте схему и уточните цель. Тогда можно будет вести более предметный разговор.

С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение24.03.2014, 12:38 
Я самостоятельно могу ознакомиться с вашей статьей. Но вообще-то вы создали тему на форуме, чтобы вы (а не я) формулировали предмет обсуждения и чтобы тема не уехала в чулан. Я даю вам такую возможность, продемонстрировать всю силу вашего метода на моем примере - двухзвенный маятник, параметры звеньев известны, управление моментом в межзвенном соединении, задача - устойчивое балансирование в положении первое звено вверх, второе - вниз. Начинайте уже "вести более предметный разговор".

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение24.03.2014, 13:51 
Аватара пользователя
_Ivana в сообщении #840251 писал(а):
задача - устойчивое балансирование в положении первое звено вверх, второе - вниз.

Уберите шарнир и будет Вам Ванька-встанька без всякой АСУ.

_Ivana в сообщении #840251 писал(а):
Начинайте уже "вести более предметный разговор".

"Набросайте схему и уточните цель. Тогда можно будет вести более предметный разговор".

С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 12:44 
Прошу извинения, что встреваю вопросом не по непосредственной цели обсуждения, просто название темы "Математическое описание явлений Природы" очень подходит.
Я не физик и не математик, но как любопытствующий человек сформулирую спецам вопрос так: если некое явление природы (физика) описывается математическими преобразованиями, не значит ли это, что все без исключения члены этих преобразований должны иметь такие же физические аналоги в самой природе этого явления?
Если некое преобразование невозможно в реальности, почему оно описывает реальное явление?

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 16:26 
Аватара пользователя
Sariev в сообщении #842214 писал(а):
если некое явление природы (физика) описывается математическими преобразованиями, не значит ли это, что все без исключения члены этих преобразований должны иметь такие же физические аналоги в самой природе этого явления?
Если некое преобразование невозможно в реальности, почему оно описывает реальное явление?

Математическое описание явлений Природы это только математическая аппроксимация этих явлений в тех понятиях, которые выработало человечество, и какой бы удачной ни была эта аппроксимация, но это в любом случае только наше приближение к точным законам Природы, которые могут быть построены и на таких принципах, о которых у человечества нет понимания. И уж, конечно же, Природа не обязана подчиняться придуманным нами законам, например, принципу наименьшего действия, а так же у Природы не может быть таких вещей (придуманных человечеством), как вариационное исчисление или Римманова геометрия.

С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 17:58 
Аватара пользователя
Sariev в сообщении #842214 писал(а):
Я не физик и не математик, но как любопытствующий человек сформулирую спецам вопрос так: если некое явление природы (физика) описывается математическими преобразованиями, не значит ли это, что все без исключения члены этих преобразований должны иметь такие же физические аналоги в самой природе этого явления?

Нет, не значит. Например, действительное число можно получить как сумму двух комплексных чисел. Но эти комплексные числа могут не иметь никакого физического смысла.

Sariev в сообщении #842214 писал(а):
Если некое преобразование невозможно в реальности, почему оно описывает реальное явление?

Если некое преобразование невозможно в реальности, то оно и не описывает реального явления. Вы что-то запутались.

-- 28.03.2014 18:58:47 --

ser
А вас не спрашивали, вопрос был к спецам, а не к фрикам.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 19:19 
Аватара пользователя
Munin в сообщении #842311 писал(а):
ser
А вас не спрашивали, вопрос был к спецам, а не к фрикам.

Во-первых, раз вопрос в моей теме, значит, спрашивают в первую очередь меня, а, во-вторых, обзываться не хорошо.

Сергей Юдин.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 19:25 
Аватара пользователя
Munin в сообщении #842311 писал(а):
А вас не спрашивали, вопрос был к спецам, а не к фрикам.


Спец по фрикам

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 19:27 
Аватара пользователя
ser в сообщении #842357 писал(а):
Во-первых, раз вопрос в моей теме, значит, спрашивают в первую очередь меня

Нет. Человек написал в этой теме по ошибке. Он же написал, почему написал в этой теме: его название привлекло. А не вы.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 21:23 
Munin в сообщении #842311 писал(а):
Если некое преобразование невозможно в реальности, то оно и не описывает реального явления.


Согласен. Выразился некорректно.
Просто интуитивно предполагаю, что решение любой физической задачи должно быть повторением реально протекающих физических взаимодействий.
Но если это так, то какие-то реальные промежуточные процессы вроде не должны описываться невозможными в действительности функциями. Если в решении задачи понадобилось выразить количество яблок комплексным числом, это о чем говорить будет?

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение28.03.2014, 22:37 
Аватара пользователя
Sariev в сообщении #842436 писал(а):
Просто интуитивно предполагаю, что решение любой физической задачи должно быть повторением реально протекающих физических взаимодействий.

Задачу можно поставить и с небывалыми условиями. Например, рассмотреть квадратную планету. Вот если условия соответствуют реальным, то и решение должно соответствовать. Впрочем, тут начинаются тонкости, потому что есть разные физические теории, более упрощённые и более усложнённые, с учётом меньшего или большего количества факторов.

Sariev в сообщении #842436 писал(а):
Но если это так, то какие-то реальные промежуточные процессы вроде не должны описываться невозможными в действительности функциями.

Не путайте процессы, промежуточные в физическом смысле, и преобразования, промежуточные в математическом смысле. Математика не протекает в реальном физическом пространстве и времени. Она рядом, сбоку. И может отходить от физики, и возвращаться к ней обратно.

Например, рассмотрим падение яблока. В реальности это процесс, который начинается в момент времени $t_0,$ потом доходит до момента времени $t_1,$ и заканчивается в момент времени $t_2.$ А математика "пляшет" от того, что этот процесс описывается дифференциальным уравнением $\dfrac{d^2\mathbf{r}}{dt^2}=\mathbf{g},$ потом решает это уравнение, получает уравнение параболы $\mathbf{r}=\mathbf{r}_0+\mathbf{v}_0t+\dfrac{\mathbf{g}t^2}{2},$ и потом ещё ищет пересечение этой параболы с плоскостью $z=0$ - решает квадратное уравнение. Все эти действия смотрят на весь физический процесс, как нарисованный весь вместе, и неподвижный как картина. Они не протекают одновременно с падением яблока. И вот в процессе таких математических преобразований - может рассматриваться и какая-то нефизическая математика, например, комплексные корни квадратного уравнения. Потом она либо возвращается к физической картине и к величинам, имеющим физические аналоги, либо... так и не возвращается. Даёт "лишние корни", "нефизические решения". Они просто отбрасываются.

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение29.03.2014, 11:09 
Munin в сообщении #842460 писал(а):
Математика не протекает в реальном физическом пространстве и времени. Она рядом, сбоку. И может отходить от физики, и возвращаться к ней обратно.


Я так понимаю, что это эмпирическое утверждение.
Существует ли строгое доказательство этой инвариантности по отношению к любым физическим теориям?

 
 
 
 Re: Математическое описание явлений Природы
Сообщение29.03.2014, 12:08 
Аватара пользователя
Нет, это методическое утверждение.

 
 
 [ Сообщений: 93 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group