Каков физический смысл 2-го закона Ньютона?

[Munin]

Danila88 в сообщении #171102 писал(а):

У нас в руках пока только две неопровержимые истины:

Ну, вообще-то больше. Сохранение заряда, сохранение момента... Впрочем, вам в руки я не заглядывал.

[Михаил Дмитриев]

zbl писал(а):

Каков физический смысл 2-го закона Ньютона?Что именно утверждается во втором законе?

Здесь, в первую очередь, нужно определиться с тем, какие явления или эффекты окружающего нас мира являются действительно фундаментальными и к которым можно свести все многообразие "физических законов" придуманных (на самом деле) за природу нами.
Другими словами - через какие единицы измерения можно представить все многообразие т.н. "физических величин".
Я считаю таковыми пространство и время.
Потому, что любое явление природы сводится к перемещению объекта в пространстве (движению, вращению) и изменению его энергетического состояния (изменение скорости, частоты колебаний, изменение объема..). И это единственные подлежащие измерению (парные, неразрывно связанные) параметры природы. И единственные в ней существующие.
Все остальные - лишь производные от них.
А с "законами" много неувязок, нестыковок, исключений и ограниченных областей применимости.
Попробуйте, например, объяснить автомобилисту, что не изменяя минимального положения педали газа (сохраняя постоянной силу тяги) он сможет достичь скорости 200 км/час, пусть и через сутки после старта. Он вас просто пошлет по известному адресу, потому что его большой практический опыт свидетельствует о другом - хочешь ехать быстрее - жми на педаль. Сильнее жмешь- быстрее едешь.
Ссылка на прилепленный динамометр (при буксировке) который показывает постоянное значение силы при наличии ускорения (в соответствии со вторым законом) не прокатывает. Потому что для поддержания постоянной силы действия на буксируемый объект, буксирующий объект должен увеличивать силу тяги в соответствии с величиной ускорения. Только в этом случае динамометр будет показывать постоянное значение.
Та же картина и с велосипедистом и с электродвигателем. При постоянном (неизменном) напряжении на обмотках, электродвигатель вращается с постоянной скоростью и ускоряться не собирается. Только изменение напряжения приводит к изменению скорости (ускорению).
С "полями" (электрическим, магнитным, гравитационным) в отношении механических законов (N1,N2, N3) вообще полная нестыковка получается.
ЗАКОНЫ СОДЕРЖАЩИЕ ПОНЯТИЕ "СИЛА" НЕ РАБОТАЮТ.
Поля обладают несиловым действием.
Никаких сил здесь обнаружить невозможно. Только ускорение, вызванное градиентом соответствующего поля (его пространственно- временной характеристикой). А когда это ускорение пытаются изменить, только тогда и проявляется "сила". Динамометр (весы) показывает не "силу тяжести", а отклонение ускорения от свободного падения для каждой частицы тела (их сумма= масса тела).
Естественно, если динамометр отпустить в свободное падение, то он покажет нулевое значение "силы тяжести" и будет ускоряться вместе с телом.

[powerZ]

Михаил Дмитриев в сообщении #175397 писал(а):

Попробуйте, например, объяснить автомобилисту, что не изменяя минимального положения педали газа (сохраняя постоянной силу тяги) он сможет достичь скорости 200 км/час, пусть и через сутки после старта. Он вас просто пошлет по известному адресу, потому что его большой практический опыт свидетельствует о другом - хочешь ехать быстрее - жми на педаль. Сильнее жмешь- быстрее едешь.

Не понятно, что именно вы собираетесь объяснить автомобилисту. По моему совершенно правильно он сделает, ести пошлет вас куда подальше. Все правильно. Жмешь на педаль сильнее - снимаешь большую мощность с двигателя и едешь быстрее. Сила сопротивления не зависит от скорости, более менее постоянна. Сила на скорость - равно мощность. Значит чем больше мощность, тем больше скорость.

[Михаил Дмитриев]

powerZ писал(а):

Не понятно, что именно вы собираетесь объяснить автомобилисту. По моему совершенно правильно он сделает, ести пошлет вас куда подальше. Все правильно. Жмешь на педаль сильнее - снимаешь большую мощность с двигателя и едешь быстрее. Сила сопротивления не зависит от скорости, более менее постоянна. Сила на скорость - равно мощность. Значит чем больше мощность, тем больше скорость.

Вы куда-то не туда заехали. Во- первых не меня.
Во- вторых, попробуйте для начала соотнести свои высказывания со 2-м законом Ньютона, где постоянное ускорение (увеличение скорости, например) получается при действии постоянной силы при неизменной массе тела:
w= F/m

[Someone]

Михаил Дмитриев в сообщении #175397 писал(а):

что не изменяя минимального положения педали газа (сохраняя постоянной силу тяги)

Враки. Педаль газа регулирует не силу тяги, а мощность двигателя. А поскольку механическая мощность равна произведению силы на скорость (при условии их коллинеарности), то, по мере увеличения скорости, сила тяги уменьшается. Скорость ограничена той величиной, при которой сила тяги станет равна силе сопротивления.

[Михаил Дмитриев]

Someone писал(а):

Враки. Педаль газа регулирует не силу тяги, а мощность двигателя. А поскольку механическая мощность равна произведению силы на скорость (при условии их коллинеарности), то, по мере увеличения скорости, сила тяги уменьшается. Скорость ограничена той величиной, при которой сила тяги станет равна силе сопротивления.

Знакомая песенка про зловредные силы сопротивления, которые почему-то всегда уравновешивают приложенную к телу силу. Тогда, в случае с автомобилем, эти же силы должны с тем же ускорением его и остановить (перевести в начальное состояние) при отключении силы (переводим двигатель на холостой ход). Чегой-то такой картины не наблюдается и авто может проехать по инерции еще энное количество метражу, резко отличающееся (в большую сторону) от количества пройденных метров при разгоне от нуля до достижения постоянной скорости. Куда же они подевалися (силы сопротивления) или почему так резко уменьшились? Какой смысл зря жечь бензин, если результат мало чем отличается в этих двух режимах (есть сила- нет силы)?

[Munin]

Михаил Дмитриев в сообщении #175459 писал(а):

Знакомая песенка про зловредные силы сопротивления, которые почему-то всегда уравновешивают приложенную к телу силу.

Не всегда. А только в режиме установившегося движения (в стационарном режиме). В переходном процессе они могут быть и больше, и меньше приложенной силы. Иногда эти переходные процессы и составляют всю суть явления, например, баллистический полёт снаряда в воздухе совершается совсем без приложенной силы.

Добавлено спустя 2 минуты 43 секунды:

Михаил Дмитриев в сообщении #175459 писал(а):

и авто может проехать по инерции еще энное количество метражу, резко отличающееся (в большую сторону) от количества пройденных метров при разгоне от нуля до достижения постоянной скорости.

А это, кстати, просто нарочно делают. Нравится водителям, когда авто быстро набирает скорость. И автогонщиком себя можно почувствовать, и со светофора быстро уехать, никого не задерживая. Вот конструкторы автомобилей и задирают эту характеристику, разумеется, в ущерб чему-то ещё.

[Someone]

Михаил Дмитриев в сообщении #175459 писал(а):

Знакомая песенка про зловредные силы сопротивления, которые почему-то всегда уравновешивают приложенную к телу силу.

Идиотствуете?

Someone в сообщении #175437 писал(а):

Педаль газа регулирует не силу тяги, а мощность двигателя. А поскольку механическая мощность равна произведению силы на скорость (при условии их коллинеарности), то, по мере увеличения скорости, сила тяги уменьшается.

У меня такое впечатление, что в школе уроки физики Вы злостно прогуливали.

[Михаил Дмитриев]

Munin писал(а):

Не всегда. А только в режиме установившегося движения (в стационарном режиме). В переходном процессе они могут быть и больше, и меньше приложенной силы. Иногда эти переходные процессы и составляют всю суть явления, например, баллистический полёт снаряда в воздухе совершается совсем без приложенной силы.

Вот в этом режиме (без приложенной силы) и нужно измерять реальные потери скорости на "силы сопротивления". Они оказываются на удивление малыми и отрицательное ускорение (торможение), соответственно, таким же малым. Могут -ли они действительно уравновешивать в любой момент времени приложенную (тяговую) силу, учитывая, что составляют лишь незначительную её часть? Может здесь другая причина имеет место быть?
Как насчет привлечения к этому делу скорости "носителя силы"?
Я заявляю (торжественно, ессно), что скорость объекта (авто, ракеты и т.п.) не может превысить скорости "носителя силы" сколь долго бы не продолжалось действие этой силы.
И это утверждение справедливо как при наличии сил сопротивления, так и при их отсутствии (в открытом космосе). При наличии "сил сопротивления" счастливый момент достижения максимальной и постоянной скорости просто отодвигается во времени.
Никакого ускорения после этого просто не может быть, несмотря на любые затраты энергии (горючего, например), даже при наличии постоянного действия этой "силы".

Munin писал(а):

А это, кстати, просто нарочно делают. Нравится водителям, когда авто быстро набирает скорость. И автогонщиком себя можно почувствовать, и со светофора быстро уехать, никого не задерживая. Вот конструкторы автомобилей и задирают эту характеристику, разумеется, в ущерб чему-то ещё.

В ущерб здравому смыслу, экологии и кошелькам. Согласен.

[Munin]

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

Вот в этом режиме (без приложенной силы) и нужно измерять реальные потери скорости на "силы сопротивления".

И что? Вы хотите сказать, что вы не в курсе, что так и делают?

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

Они оказываются на удивление малыми

Не-а. Это их конструкторы автомобилей потом и кровью делают на удивление малыми. Кстати, немалую роль в этом играет выжатое сцепление.

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

Могут -ли они действительно уравновешивать в любой момент времени приложенную (тяговую) силу, учитывая, что составляют лишь незначительную её часть?

Не могут, потому что на самом деле они составляют не незначительную её часть.

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

Как насчет привлечения к этому делу скорости "носителя силы"? Я заявляю (торжественно, ессно), что скорость объекта (авто, ракеты и т.п.) не может превысить скорости "носителя силы" сколь долго бы не продолжалось действие этой силы.

Поскольку никто, кроме вас, не знает, что это такое, заявляйте сколько угодно совершенно безопасно.

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

В ущерб здравому смыслу, экологии и кошелькам. Согласен.

Вот не надо приписывать людям того, чего они не говорили, а потом ещё деланно соглашаться. Как раз здравый смысл диктует то же развитие, потому что здравому смыслу важнее не расстояние, а время, затраченное на разгон. Если автомобиль будет по полминуты разгоняться до 10 км/ч, здравый смысл воспротивится.

[Михаил Дмитриев]

Munin писал(а):

И что? Вы хотите сказать, что вы не в курсе, что так и делают?

Вдруг не догадались. Чего ж хорошему делу не помочь?

Munin писал(а):

Не-а. Это их конструкторы автомобилей потом и кровью делают на удивление малыми. Кстати, немалую роль в этом играет выжатое сцепление.

Важен результат - они в итоге получаются на удивление малыми.
Зачем давить на педаль, когда можно переключатель скоростей установить в нейтральное положение, переведя авто в режим холостого хода?

Munin писал(а):

Не могут, потому что на самом деле они составляют не незначительную её часть.

Не конкретно. Но все же не могут силы сопротивления уравновесить приложенную силу.
А как же быть с N3?
А если взять отношение времени разгона до некоторой скорости (пусть 100 км/час) к времени естественного торможения силами сопротивления до полной остановки, не поможет ли это узнать соотношение сил сопротивления и приложенной силы?
n=Tразг/Tторм
Или (как вариант) отношение пройденного пути в режиме разгона к пройденному пути в режиме естественного торможения:
n=Sразг/Sторм

Munin писал(а):

Михаил Дмитриев в сообщении #175557 писал(а):

Как насчет привлечения к этому делу скорости "носителя силы"? Я заявляю (торжественно, ессно), что скорость объекта (авто, ракеты и т.п.) не может превысить скорости "носителя силы" сколь долго бы не продолжалось действие этой силы.

Поскольку никто, кроме вас, не знает, что это такое, заявляйте сколько угодно совершенно безопасно.

Вы серьезно? Тогда попытаюсь донести до общественности, что это такое. Надеюсь, ничья безопасность при этом нисколько не пострадает.
Что выступает в роли носителя силы в двух приведенных примерах (авто и ракета)?
Для авто- это ведущие колеса, через которые осуществляется непосредственный привод его в движение. При этом необходимо надежное сцепление (за счет сил трения) с поверхностью (дорогой).
Скорость авто напрямую определяется скоростью вращения его ведущих колес или линейной скоростью их поверхности непосредственно контактирующей с дорогой относительно этой самой дороги. Эта скорость уже учитывает все реально действующие силы сопротивления, инерцию массы в том числе. Поэтому требуется определенное время на их преодоление (время разгона). Понятно, что скорость автомобиля равна этой скорости (при отсутствии проскальзывания) и никогда не может превысить ее.
Для ракеты в роли носителя силы выступает струя реактивной массы.
Здесь скорость движения ракеты также не может превысить скорости струи реактивной массы и после разгона до этого значения останется постоянной, сколько бы времени не работал далее ее реактивный двигатель.
Энергия затрачивается, а ускорение отсутствует.
Солнечный парус мог бы в пределе разогнаться до скорости света (носителя силы), но время разгона получается очень большим, что не может позволить его практического применения.
В ускорителях элементарных частиц "носителем силы" является непосредственно градиент магнитного поля мощных электромагнитов. Также как в гравитационных взаимодействиях - непосредственно градиент этого поля.

Munin писал(а):

Вот не надо приписывать людям того, чего они не говорили, а потом ещё деланно соглашаться. Как раз здравый смысл диктует то же развитие, потому что здравому смыслу важнее не расстояние, а время, затраченное на разгон. Если автомобиль будет по полминуты разгоняться до 10 км/ч, здравый смысл воспротивится.

Моему здравому смыслу более претит зрелище, когда некоторые с визгом дымящихся колес лихо (как им кажется) срываются с места, наплевав на свою безопасность и безопасность окружающих. Надеюсь, Вы к числу таковых не относитесь.

[Someone]

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

Что выступает в роли носителя силы в двух приведенных примерах (авто и ракета)?
Для авто- это ведущие колеса, через которые осуществляется непосредственный привод его в движение. При этом необходимо надежное сцепление (за счет сил трения) с поверхностью (дорогой).
Скорость авто напрямую определяется скоростью вращения его ведущих колес или линейной скоростью их поверхности непосредственно контактирующей с дорогой относительно этой самой дороги. Эта скорость уже учитывает все реально действующие силы сопротивления, инерцию массы в том числе. Поэтому требуется определенное время на их преодоление (время разгона). Понятно, что скорость автомобиля равна этой скорости (при отсутствии проскальзывания) и никогда не может превысить ее.

Потрясающе! А я, по наивности, думал, что автомобиль обычно едет гораздо быстрее своих колёс.

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

Скорость авто напрямую определяется скоростью вращения его ведущих колес или линейной скоростью их поверхности непосредственно контактирующей с дорогой относительно этой самой дороги.

Вы правильно понимаете, что означает условие отсутствия проскальзывания? Я всегда (должно быть, по наивности), думал, что это условие означает, что скорость участка поверхности колёс, непосредственно контактирующего с дорогой, равна нулю.

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

Для ракеты в роли носителя силы выступает струя реактивной массы.
Здесь скорость движения ракеты также не может превысить скорости струи реактивной массы и после разгона до этого значения останется постоянной, сколько бы времени не работал далее ее реактивный двигатель.
Энергия затрачивается, а ускорение отсутствует.

Странно. У меня вот есть книжечка (К.А.Гильзин. Электрические межпланетные корабли. "Наука", Москва, 1964.), из которой можно узнать, например, что скорость истечения реактивной струи из сопла ракетного двигателя, работающего на жидком водороде и жидком кислороде, составляет примерно $4\text{\textit{ км/с}}$; для водорода и озона при истечении в вакуум теоретически достижима скорость $4.7\text{\textit{ км/с}}$. Это практически максимум того, что может дать химия. Как же спутники-то запускают?

[Munin]

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

Зачем давить на педаль, когда можно переключатель скоростей установить в нейтральное положение, переведя авто в режим холостого хода?

Вы не пробовали так с места двинуться?

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

Но все же не могут силы сопротивления уравновесить приложенную силу.

Бездоказательно. Попробуйте подвигать по полу шкаф. Это опровергнет ваше "не могут".

Михаил Дмитриев в сообщении #175690 писал(а):

А если взять отношение времени разгона до некоторой скорости (пусть 100 км/час) к времени естественного торможения силами сопротивления до полной остановки, не поможет ли это узнать соотношение сил сопротивления и приложенной силы?

Нет. Только для условий, когда силы не меняются, а это из-за физики мотора и сил сопротивления требует (почти) не меняющейся скорости. То есть вы можете зафиксировать какую-то небольшую разницу скорости, и сравнивать времена разгона и торможения на эту разницу.

[Михаил Дмитриев]

Someone писал(а):

Потрясающе! А я, по наивности, думал, что автомобиль обычно едет гораздо быстрее своих колёс.

Видимо поэтому у Вас и пуля из ствола вылетает с большей скоростью, чем скорость расширения газов (носителя силы), и ракеты с не изменяющейся массой (не нужно на существующем примитиве зацикливаться) движутся быстрее реактивной струи, и частицы в ускорителях со скоростью превышающей световую мотыляются..

Someone писал(а):

Вы правильно понимаете, что означает условие отсутствия проскальзывания? Я всегда (должно быть, по наивности), думал, что это условие означает, что скорость участка поверхности колёс, непосредственно контактирующего с дорогой, равна нулю.

Я так понимаю, что лошадь при беге не отбрасывает на каждом шагу копыта, оставляя их на месте контакта с поверхностью по которой перемещается. Хотя в некоторые мгновения это и смотрится в подобном аспекте (мгновенный вектор скорости), но в целом, копыта тоже движутся со скоростью лошади (точнее, наоборот).
Модуль скорости любой точки авто (колес, в том числе) будет величиной одинаковой.

Someone писал(а):

Странно. У меня вот есть книжечка (К.А.Гильзин. Электрические межпланетные корабли. "Наука", Москва, 1964.), из которой можно узнать, например, что скорость истечения реактивной струи из сопла ракетного двигателя, работающего на жидком водороде и жидком кислороде, составляет примерно $4\text{\textit{ км/с}}$; для водорода и озона при истечении в вакуум теоретически достижима скорость $4.7\text{\textit{ км/с}}$. Это практически максимум того, что может дать химия. Как же спутники-то запускают?

У меня этой книжечки нет, но из других источников известно, что речь здесь идет о средней скорости струи. А в средней величине есть составляющие как с меньшим, так и с большим (в несколько раз) значением. Когда речь идет о пределе скорости, то естественно выбираются большие существующие значения.
А спутники запускаются в соответствии с формулой Циолковского, согласно которой конечная скорость ракеты равна произведению скорости истечения реактивной струи на натуральный логарифм отношения масс заправленной и пустой машины.
Весь фокус в том, что масса ракеты непрерывно меняется (уменьшается) а закон сохранения импульса вроде никто не отменял ( и я не собираюсь этого делать). Ферштейн?
Все ракетостроители мечтают о двигателях со скоростью реактивной струи в сотни км/сек. , а в идеале и 300 000 км/сек (скорость света). И не возить, при этом, запасы топлива в сотни и тысячи раз превышающие массу полезного груза. Химичить здесь уже действительно бесполезно. Нужно искать принципиально новые подходы.

Добавлено спустя 15 минут 36 секунд:

Munin писал(а):

Вы не пробовали так с места двинуться?

Не с места, а достигнув заданной скорости переходим на нейтралку. Замеряем время (путь) разгона от нуля до этой скорости и соответственно время (путь) до полной остановки
в режиме холостого хода двигателя ( на нейтралке). И усё. Какие проблемы? Да ... И не забудьте воспользоваться калькулятором!
Остальное без коммента.

[Someone]

Михаил Дмитриев в сообщении #175966 писал(а):

...

Я в полном отпаде!