Меморандум о естествознании

Кинетика

По словам Аристотеля, под механикой (греч. μηχανική — искусство построения машин) разумеем мы ту часть практического искусства, которая помогает решать затруднительные вопросы: его применяли для расчетов рычажных механизмов, строительства сооружений и купольных сводов.

В учении о рычажных механизмах, кинематике, понятий о тяжести нет, время на расчеты не влияет. Поверхности задают низшие пары — шарниры, ползуны по направляющей. Линии и точки создают высшие рычажные пары — зубчатые зацепления. Перемещения рычажных звеньев определяют тремя вращательными и тремя поступательными степенями свободы.

В статике, гидростатике и аэростатике понятийная основа расчетов — принцип моментального равенства рычажных взаимодействий.

Кинетика (др.-греч. κίνησις — движение) — первый из физико-математических разделов, где абстрагированы рычажные действия и принцип моментального равенства их взаимодействий. Статику и динамику геометрии бездеятельных движений объединили принцип относительности Галилея и законы движения Ньютона: теперь это классическая механика — первооснова фундаментальной науки — то есть "способа познания, формирующего сквозные связи в представлениях через взаимосвязь гносеологии, аксиологии и онтологии, чем обеспечивается адекватность созданных представлений в науке о реальности. Обосновывает познаваемость мира и практическую целесообразность взаимодействий фундаментальных, экспериментальных и прикладных наук. Через взаимосвязь методологии, методики и технологий формирует способы познания, которые коррелируют между естественнонаучными и гуманитарными науками, что и позволяет существовать способам деятельности в соответствии с обстоятельствами различных сфер жизни и производства" (Википедия)

О первооснове кинетики

Принято считать, современная физика началась с того, что Галилей провел опыты по скатыванию чугунных ядер в деревянных желобах с высоты пизанской башни. В желобах, приставленных под разными углами, ядра, вплоть до вертикального падения, разгонялись до примерно одинаковой скорости. Равенство импульсов обеспечили равные удельные плотности ядер, действия мест природной среды и наклоны желобов, проявляющие рычажные свойства. Моментальные центры рычажных опор ядер в твердом качении на малых скоростях устранили сопротивления. Совершенно непостижимым образом внимание сосредоточили на "мухе" — равенстве скоростей, упорно не замечая "слона" — реального устранения местных сопротивлений при переходе от скольжения к качению: трение уменьшается в ≈100 000 раз! Спрашивается, куда же и почему исчезает трение? (Аскольд Силин: Трение и мы)

"Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due scienze attenenti alla mecanica et i movimenti locali", 1638: Здесь мы даем основания для учения нового о предмете столь же древнем, как мир. Движение всем знакомо, но, несмотря на то, что философы написали о нем большое число толстых томов, важнейшие свойства остались неизвестны. Всем известно, что падающие тела движутся ускоренно, но в каком отношении они ускоряются, никто не определил. Никто, в самом деле, еще не доказал, что длины путей у падающих тел в равные времена относятся меж собою как нечетные числа. Все знают, что брошенные тела описывают кривые, но что это — параболы, никто еще не доказал. Мы это докажем и это послужит основой наук, которые великие умы разработают обширнее.

Я представляю себе, что тело пущено вдоль по горизонтальной плоскости; если бы все сопротивления были уничтожены, то движение стало бы вечно равномерным, если плоскость простиралась бы в бесконечность. Если же плоскость ограничена, то на границе ее тело подвергнется действию силы тяжести, и с этого времени к предыдущему и неотъемлемому от него движению присоединится падение под влиянием веса; произойдет соединение равномерного движения с равноускоренным.

Остается на Земном шаре сыскать плоскость, простирающуюся в бесконечность. К сожалению, нет такого прибора, который можно установить на падающем теле как спидометр на автомобиле, чтобы им измерять скорость падения. Более того, при помощи приборов, имеющихся в большинстве физических лабораторий, мы не можем достаточно точно вычислить ускорение в быстром изменении скорости падения, и тем более определить, постоянно ли это ускорение (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

О кинетических моделях

Раздел классической механики представлен геометрическими абстракциями кинетических моделей:

равномерного (vo=const): путь S=v×t; скорость v=S/t;

равномерно ускоряющегося (от vo=0): ускорение a=v/t=const; скорость v=a×t; путь S=a×t2/2;

равномерно ускоряющегося (от vo≠0): скорость v=vo+a×t; путь S=vo×t+a×t2/2.

Вектор скорости v зависит исключительно от от символа времени t и больше ни от чего другого: при t=0 от него не остается и геометрической точки. Но она появляется в модели бездеятельного вращения по окружности: символы S, v, a заменяют на φ, ω, ε — угловые путь, скорость и ускорение.

Кинетику Галилея с динамикой Ньютона объединили ирреальной абстракцией точки с тяжелой массой m без размеров и вращений, и ускорением гири при падении, придающим массе вектор силы. Это единственная связь с реальностью одного из частных проявлений первейших действий мест природной среды: без ускорения первооснова классической механики, точка теряет вектор силы, предмет анализа и физический смысл.

Про кинетическую работу

По новому учению кинетики пушечное ядро, запущенное вертикально вверх, должно терять скорость в том же темпе (≈9,8 м/с2), в каком увеличивать ее при падении. Время полета вверх должно быть равно времени падения вниз. Когда ядро возвратится в точку, из которой было запущено, скорость ядра должна быть равна скорости при выстреле. Предлагаем вам самим проверить на опыте все эти заключения (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

Галилей и Ньютон для математиков стали словно святыми, а байка, что все-таки она вертится, будто молитвой. По Козьме Пруткову: многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы; но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий. Действия перестали увязывать с проявлениями мощности рычажных моментов: их берут ниоткуда и задают геометрически: 1) направлением; 2) числовым значением; 3) точкой приложения векторов инерциальной силы. Но откуда черпают и ради чего проявляют мощности рычажных моментов близнецы стрелы Зенона, какую работу они совершают и что при этом преодолевают?

Так, по гладкому льду катится стальной шарик — он совершает работу? Кинетическую работу задают высотами ускорений свободных падений g×h или коэффициентом поверхностного трения k: при твердом качении они близки к нулю. А тепловые дисбалансы от смещений моментальных центров рычажных опор в круг понятий не входит. Ладно, когда гиря m падает с высоты h, то для вектора силы строго выполнены формальные условия: задано направление, числовое значение, точка приложения. Кинетическая работа падения гири А=m×g×h: но что же она совершила?

Работа падения гири, полета стрелы или пули кинетикой стрелы Зенона не определима. Реальную работу проявляют мощности двигательных и тепловых моментов мест природной среды: это можно проверить на опыте. Разместим ящик с песком в калориметре и выстрелим в него из ружья в упор. Импульс, полученный пулей, равен весу ружья, умноженному на скорость его отдачи. Торможение пули песком полученный импульс работы превратит в теплоту, замеряемую калориметром: это и будет показатель выполненной пулей работы (Герцен Копылов: Всего лишь кинематика)