|
Что такое вес?
В далекие времена моей молодости вес был главной характеристикой. Даже была система единиц МКгС - метр, килограмм-сила (веса), секунда. Но затем понятие веса стало отходить на задний план, основным стало понятие массы.
Но во времена космонавтики снова стало выплывать явно или неявно вперед понятие веса.
Так что же такое вес? Вот определение из интернета со словаря "Академик".
ВЕС ТЕЛА — сила, с к-рой тело действует вследствие тяготения к Земле на опору (или подвес), удерживающую его от свободного падения. Если тело и опора неподвижны относительно Земли, то В. т. равен его силе тяжести. Единица В. т. (в СИ) ньютон (Н).
Но в настоящее время слова, связанные с понятием вес все больше возникают. Так, например, "невесомость", "перегрузка", "негравитационное торможение" и иные.
Действительно, если вес связан с притяжением к Земле, то на центрифуге или при спуске космического корабля или в лифте перегрузка, недогрузка имеют отношение к весу или нет? Что-то не очень понятно.
А значение характеристики веса становится в космический век особенно важно.
Итак, в ньютоновской механике вес есть сила притяжения тела к Земле. Если тело покоится относительно Земли, то этой силе отвечает контрсила, сила реакции опоры.
А если нет опоры? То есть ли вес? Если есть вес, сила, то по третьему закону Ньютона должна быть и сила противодействия. Но мы ее не видим. Тело падает СВОБОДНО. Никакой силы противодействия силе веса не обнаруживается. Получается как-то непонятно.
А что если пойти с другой стороны. Если тело находится на поверхности Земли, то на него действует сила со стороны поверхности Земли (или стола, или стула и т.д.). Этой силе есть сила противодействия, исходящая от тела. Эту силу противодействия и назовем весом тела. То есть вес это не сила, приложенная к телу, а наоборот, сила, с которой тело действует на источник приложенной к нему силы. Например, вы держите на руке камень. Ваша рука действует на камень, не давая ему двигаться свободно. А камень действует на вашу руку с силой, которая и есть вес, сила веса. Уберите руку. Исчезла сила, приложенная к камню. Соответственно исчез и вес тела. И он полетел свободно вниз, без веса, стал невесомым. Т.е. вес не имманентная характеристика тела. Таковой является масса. А вес есть характеристика СОСТОЯНИЯ тела.
Но гравитационное поле от того, что мы убрали из под камня свою руку не исчезло. А у него есть гравитационные силы. По Ньютону. Так куда они исчезли?
Так может их и не было?
Действительно, присмотримся вновь к камню на руке. Наша рука действует на камень с некоторой силой. Какая это сила? Это сила упругости руки, мышц, кости и т.д. Но сила упругости имеет электрический характер, она возникает из электрического взаимодействия между атомами или молекулами нашей руки.
А сила веса камня, сила противодействия, приложенная от камня к руке, сила веса. Она какой имеет источник? Тоже сила упругости поверхности камня, передаваемая на всю твердую структуру камня. Опять это сила электрического характера. Может и магнитного, но магнитная сила есть особый случай электрических.
Итак, мы видим две силы - сила действия и противодействия и обе электрические, и равные и направленные навстречу друг другу. Но они не уравновешивают друг друга, потому что приложены к разным телам и исходят от разных тел. А как сюда еще поместить третью силу - силу гравитации? Ведь для нее нужна будет своя сила противодействия. А нет никаких иных сил. Значит, некуда поместить силу гравитации. Ее просто нет. Потому она и не исчезает при опускании руки от камня, потому что ее и не было.
Свободный камень падает к центру Земли. Но мы прикладываем силу, препятствуя этому свободному движению, делая его СОСТОЯНИЕ несвободным. Причем силу электрическую, никакую не гравитационную. В свою очередь и тело отвечает силой реакции, которую мы воспринимаем как вес этого тела. Но эта сила тоже никакая не гравитационная, а обычная электрическая.
Вот так и оказывается, что ньютоновское понимание гравитации нужно МЕНЯТЬ РАДИКАЛЬНО.
Нет гравитационных сил. А что есть? Есть гравитационное пространство, в котором свободные тела движутся не прямолинейно и равномерно или покоятся, а некоторым более сложным способом. Например, с ускорением прямолинейно или по кругу, эллипсу, гиперболе или еще как. На свободное тело не действует НИКАКИЕ силы - потому оно и свободное. И вне зависимости от того, находится ли свободное тело в негравитационном поле или в гравитационном, в какой бы системе отсчета не рассматривалось это движение, какая бы замысловатая кинематика ни была у этого движения, оно НЕВЕСОМО, так как к нему не приложено сил. Подтверждается ли этот вывод на практике? Да. Именно космонавтика и обнаружила это свойство нашего мира, свойство невесомости, которого не знали ни Ньютон, ни Пуанкаре, ни Лаплас. У них все тела в гравитационном пространстве были весомыми, они имели вес, как сила противодействия гравитационной силе Ньютона. Итак, мы видим, что космонавтика показывает концептуальную неверность ньютоновской гравитационной теории. Гравитационных сил НЕ СУЩЕСТВУЕТ!!! Это показала космонавтика с неопровержимой силой. И приходится только удивляться, как этот очевидный факт пытается современная механика не замечать.
Итак, нет сил гравитации, не существует никакого такого "закона всемирного тяготения", в гравитационном пространстве невозможно ввести инерциальную систему отсчета. В негравитационном пространстве наша воля какую ввести систему отсчета для рассмотрения окружающего мира - инерциальную или неинерциальную. В гравитационном пространстве невозможно ввести инерциальную систему отсчета. Глобальную, во всем пространстве. А вот локальную инерциальную систему отсчета можно ввести в любом месте, связав начало отсчета со свободным телом и беря невращающуюся (относительно удаленных звезд) систему отсчета. В этом парадокс гравитационного пространства. Назовем пространство галилеевым, если в нем можно ввести инерциальную систему отсчета. Так вот, гравитационное пространство глобально неинерциально и локально инерциально в любой своей точке. Так, гравитационное пространство вокруг Земли глобально негалилеево, и в то же время на космическом корабле в свободном полете вокруг Земли при любой траектории полета можно ввести локально инерциальную систему отсчета.
И еще одна хитрость гравитационного поля. С одной стороны его невозможно создать или уничтожить, если это поле гравитирующей массы. И одновременно его можно создать во всем пространстве нажатием одной кнопки, кнопки включения реактивного двигателя на ракете. При этом в ракетной системе отсчета возникает гравитационное квазипространство, негалилеево пространство, распространяющеемся на все пространство Вселенной.
Вот какова особенность и хитрость феномена гравитации.
Чем же концептуально отличается электрическое поле от гравитационного? Дело в том, что существуют механические объекты, нейтральные по отношению к электрическому полю. Именно из таких тел мы можем создать систему отсчета, и при желании инерциальную систему отсчета можем создать всегда.
И второе важнейшее отличие. Электрическое поле определяется граничными условиями. Гравитационное поле - начальными. Например, весомостью (несвободностью) или невесомостью (свободою) начала системы отсчета. Потому что гравитация изменяет характер свободного движения всех механических объектов независимо от их природы, различия в движения имеют исключительно характер кинематический, например, начальными скоростями. Поэтому свет (фотон) и суперрелятивистская массовая частица с одинаковым направлением скоростей будут двигаться практически одинаково сколь угодно долго.
Вот некоторые соображения по поводу веса и гравитации.
Итак, главное. Вес тела есть сила противодействия по отношению к силе действия, приложенной к телу по третьему закону Ньютона. И гравитация тут не при чем. Силы как действия, так и противодействия - это силы никакие не гравитационные, а обычные электрические (или магнитные, или электромагнитные). Но гравитация "провоцирует" появление этих сил. Например, для получения твердого тела в гравитационном поле или для запуска космического корабля, или для перемещения тела, не совпадающего со свободным падением и других случаях.
|
