Про равномерное движение

[PapaKarlo]

clerkx в сообщении #343697 писал(а):

Ну пока сила действует, заставляет тело ускоряться, тело не может случайно выбрать точку, потому что сила действует с какой-то одной стороны (или сумма сил, но в результате все-равно получается вектор, действующий с одной стороны). И для тела появляется выделенная точка, где оно должно оказаться в следующий момент.

Откуда это известно?

Вопрос задан серьезно. Ответ на этот вопрос, ИМХО, можно применить и к Вашему вопросу про ситуацию отстуствия сил.

[Kitozavr]

clerkx в сообщении #343621 писал(а):

Значит либо для этого тела точки, где оно будет находиться как-то выделены (как?), либо в самом теле что-то определяет, куда ему двигаться (что?).

Инерция.

[arseniiv]

clerkx в сообщении #343697 писал(а):

Ну пока сила действует, заставляет тело ускоряться, тело не может случайно выбрать точку, потому что сила действует с какой-то одной стороны (или сумма сил, но в результате все-равно получается вектор, действующий с одной стороны). И для тела появляется выделенная точка, где оно должно оказаться в следующий момент. То есть, я имею ввиду, что пока есть вектор ускорения, зависящий от вектора силы - все понятно: внешние условия "диктуют", где должно оказаться тело.

Киньте камень горизонтально. Без учёта силы сопротивления воздуха на него действует в полёте только одна — $m\vec g$, направленная вниз. Почему же камень сразу не падает в том месте, откуда его кинули? Нет, не одно ускорение "диктует", куда двигаться. Скорость всегда важна. Почему? Потому что эта модель очень хорошо описывает наш мир и от силы зависит вторая производная координат (ускорение), а не первая (скорость).

[clerkx]

PapaKarlo в сообщении #343762 писал(а):

Откуда это известно?

Из опыта. Но вообще, тело реагирует на внешние условия, силу, приложенную к нему. И, в зависимости от этой силы (ее величины и вектора), реакция получается разная. И одно из проявлений этой реакции - выбор стороны, куда тело движется, пока сила на него действует. Или в Вашем вопросе что-то другое имелось ввиду?

arseniiv в сообщении #343765 писал(а):

Скорость всегда важна. Почему? Потому что эта модель очень хорошо описывает наш мир...

Да я не против того, что эта модель работает. Просто с величиной скорости все понятно - у тела появляется кинетическая энергия, а вот что появляется у тела, чтобы и направление скорости тоже было однозначным, я не очень понимаю.

[Someone]

clerkx в сообщении #343808 писал(а):

Просто с величиной скорости все понятно - у тела появляется кинетическая энергия, а вот что появляется у тела, чтобы и направление скорости тоже было однозначным, я не очень понимаю.

Импульс.

[PapaKarlo]

clerkx в сообщении #343808 писал(а):

Из опыта. Но вообще, тело реагирует на внешние условия, силу, приложенную к нему. И, в зависимости от этой силы (ее величины и вектора), реакция получается разная. И одно из проявлений этой реакции - выбор стороны, куда тело движется, пока сила на него действует. Или в Вашем вопросе что-то другое имелось ввиду?

Нет, имелось в виду именно это - из опыта. Конечно, утверждать, что закон инерции получен исключительно из опыта, - неверно; недаром веками господоствовали представления, не соответствовашие закону инерции - и источником их был в значительной степени опыт (перестанешь толкать - перестанет двигаться). Чтобы прийти к закону инерции, пришлось более тщательно понаблюдать и более общо поразмышлять. Но и опыт важен - он подтверждает закон инерции.

Вот это сочетание - опыт и размышления с привлечением обобщающих соображений - привели к предположению о законе инерции. Это, конечно, не ответ на Ваш вопрос: "почему этот закон имеет место?" Но ведь и Ваш ответ на мой вопрос - откуда известно - ссылается на опыт. А если я немного изменю формулировку моего вопроса и спрошу Вас: почему сила заставляет тело ускоряться? Почему ускорение направлено в ту же сторону, что и сила? Всегда ли это так? - вряд ли Вы сможете дать более существенный ответ, чем сослаться на опыт. Конечно, можно сказать, что таковы уравнения, что таковы законы Ньютона, что это вытекает из принципа наименьшего действия и т.п. - но на любое подобное высказывание можно задать ответный вопрос: "а почему это так?" И ничего лучшего, чем "из опыта", ответить вряд ли удасться. На вопрос "почему" касательно основ физических воззрений физика вряд ли ответит, да это и не ее задача.

Кстати, закон инерции (в числе немногих подобных "фундаментальных" законов) вообще стоит особняком - он невыводим из других законов современной физики. Так что происхождение этого закона в смысле как описания наших знаний об окружающем мире лучше всего описывается фразой "из опыта".

Если я в чем неправ - может, кто меня поправит...

----
Впрочем, из Вашего вопроса о направлении скорости приходится заключить, что я не совсем правильно понял смысловое ударение в Ваших вопросах.

[clerkx]

Someone в сообщении #343817 писал(а):

Импульс.

Ну ведь у импульса тоже есть как величина, так и направление. Так что тот же вопрос ("что появляется у тела?") можно задать и про направление импульса.

PapaKarlo в сообщении #343818 писал(а):

Кстати, закон инерции (в числе немногих подобных "фундаментальных" законов) вообще стоит особняком - он невыводим из других законов современной физики. Так что происхождение этого закона в смысле как описания наших знаний об окружающем мире лучше всего описывается фразой "из опыта".

Это, видимо, и есть ответ на мой вопрос. Я надеялся, что сейчас есть какое-то объяснение, почему этот закон работает. А есть хоть какие-то гипотезы, из которых он может выводиться?

PapaKarlo в сообщении #343818 писал(а):

Впрочем, из Вашего вопроса о направлении скорости приходится заключить, что я не совсем правильно понял смысловое ударение в Ваших вопросах.

Да нет, ведь движение по инерции и есть движение без смены направления (если без гравитации), так что вопросы, для меня во всяком случае, взаимосвязаны.

[Newton]

arseniiv в сообщении #343658 писал(а):

оно "знает" не только своё положение, но и вектор своей скорости

Относительно какого тела или какой системы отсчета?

[arseniiv]

Newton в сообщении #343826 писал(а):

Относительно какого тела или какой системы отсчета?

Раз мы можем определить координаты и скорость тела в любой системе отсчёта...

clerkx в сообщении #343825 писал(а):

Ну ведь у импульса тоже есть как величина, так и направление. Так что тот же вопрос ("что появляется у тела?") можно задать и про направление импульса.

Да патамушта вектор!! Мы тут не скалярами оперируем.

Вообще, такая модель ("тело знает") очень плохая и годится только тогда, когда действительность и наше её описание равны. Всё равно всё это эмпирическое, и здесь можно задать вопрос "откуда тело знает и где это у него записано". Зато она пригодна в вычислениях на компьютере.

[мат-ламер]

Уважаемый PapaKarlo. Вы сошершенно правильно ответили на вопрос, который я задал вчера. Тело будет двигаться так как Вы описали. Но мне не понятно, почему. Центр тяжести будет двигаться прямолинейно и равномерно. Готов в это поверить. Далее тело возможно будет вращаться с постоянной угловой скоростью вокруг к-либо оси, проходящей через центр тяжести. Причём ориентация этой оси будет сохраняться. Если тело в течении некоторого промежутка времени будет двигаться так, то она и дальше будет двигаться так. Это следует из законов сохранения импульса и момента импульса. Однако, непонятно, почему тело изначально в течении какого-то конечного промежутка времени должно двигаться именно так. Если рассмотреть начальный момент времени (который можно выбрать произвольно), то в системе кординат, где началом будет центр тяжести тела, тело будет вращаться вокруг своего центра тяжести. А ещё точнее, она будет вращаться вокруг оси, проходящей через этот центр. Но это в течении бесконечного малого, а не конечного момента времени. (Хотя, если правильно рассмотреть предельный переход по времени ...).

[PapaKarlo]

мат-ламер в сообщении #343852 писал(а):

Но мне не понятно, почему.

Вы имеете ввиду "почему" в философском смысле или из какими физическими законами это описывается?

Законы сохранения можно считать следующими из однородности и изотропности пространства и однородности времени - это следствие теоремы Нётер. Но тут же можно спросить, почему имеет место однородность/изотропность.

Видимо, Вы имеете в виду нечто иное.

[Someone]

clerkx в сообщении #343825 писал(а):

Ну ведь у импульса тоже есть как величина, так и направление. Так что тот же вопрос ("что появляется у тела?") можно задать и про направление импульса.

Нельзя. Импульс - сохраняющаяся векторная величина. Раз тело имеет ненулевой импульс, значит, "у него есть" выделенное направление. В котором тело и движется.

[clerkx]

Someone в сообщении #343904 писал(а):

Раз тело имеет ненулевой импульс, значит, "у него есть" выделенное направление. В котором тело и движется.

Но разве импульс определяет направление движения тела? Известен такой механизм? Или это просто опытный факт: есть импульс - есть направление? В этом случае, мне кажется, нельзя утверждать, что направление зависит от импульса, скорее направление импульса зависит от чего-то еще, как величина импульса зависит от массы и величины скорости.

[Someone]

clerkx в сообщении #344000 писал(а):

Но разве импульс определяет направление движения тела?

А разве нет?

clerkx в сообщении #344000 писал(а):

Известен такой механизм?

Какой механизм? А Вы знаете, что такое импульс?

clerkx в сообщении #344000 писал(а):

Или это просто опытный факт: есть импульс - есть направление?

Причём здесь "опытный факт"? Импульс по определению - вектор. Поэтому направление у него есть. А раз "у тела есть" импульс, то и направление "у тела есть".

clerkx в сообщении #344000 писал(а):

В этом случае, мне кажется, нельзя утверждать, что направление зависит от импульса, скорее направление импульса зависит от чего-то еще, как величина импульса зависит от массы и величины скорости.

$\vec p=m\vec v$. Или $\vec v=\frac{\vec p}m$. Как видите, направление у скорости и у импульса одинаковое.

[Circiter]

2clerkx

Цитата:

Я надеялся, что сейчас есть какое-то объяснение, почему этот закон работает. А есть хоть какие-то гипотезы, из которых он может выводиться?

Ну о природе инерции сказано не мало. Этим вопросом задавались как видные ученые так и одиночки-энтузиасты, правда, ныне все чаще именуемые т.н. "альтернативщиками". :) Конечно, пока никакой последовательной "теории инерции" не создано, но, думаю, если хорошенько поискать в сети, то можно будет что-нибудь откопать интересное. Начать можно с принципа Маха и всего с ним связанного. Только важно понимать, что на данный момент всё это не более чем философия...

На счет выделенного направления. Для движущегося по инерции тела выделенное направление в пространстве безусловно существует, но это не свойство самого пространства в силу относительности такого направления. И в некоторой ИСО объект будет вообще покоиться (если он обладает массой покоя), то есть иметь выделенное положение (координаты) в пространстве. Но ведь никого не удивляет, что объект имеет именно те, а не иные координаты. Точно также можно относиться и к движению по-инерции, которое характеризуется просто ещё одним параметром -- наклоном мировой линии объекта.

А что есть причина такого наклона -- другой вопрос. Многие исследователи, например, пытаются рассматриватть тесную связь между инерцией и ОТО. Принцип примерно такой: сила вызывает ускорение, а значит немного искривляет пространство (просто потому, что если сначала искривить пространство, то это будет выглядеть как действие силы), но после исчезновения силы какие-то следы от такого искривления все-таки остаются, в частности, упомянутый наклон мировой линии.

Чтобы избавиться от необходимости рассмотрения относительных скоростей, можно попробовать выбрать какой-нибудь безмассовый объект. К примеру, можно попробовать проследить механику направленного распространения ЭМ-поля. Действительно, почему луч света, особенно сфокусированный лазерный, движется почти в одном направлении, а не распространяется сферически-симметрично? Может быть у обычных материальных тел тоже похожие механизмы работают?

Не знаю, есть ли от таких философствований какая-то польза, но поболтать можно... :)

Вот мне очень понравилась озвученная участником PapaKarlo связь между инерцией, законами сохранения и симметриями. Неужели все так просто? :)