Меморандум о естествознании

Кинетика

По Аристотелю, под механикой (греч. μηχανική искусство построения машин) разумеем мы ту часть практического искусства, которая помогает в решении затруднительных вопросов. "Искусство структурных построений" веками применяли для проектирования опорно-рычажных механизмов, искуственных сооружений, конструкций сводов, образуемых наклонными или купольными поверхностями.

В кинематике, учении о рычажных механизмах, понятия тяжести нет, время на расчеты не влияет. Поверхности задают низшие пары — шарниры, ползуны по направляющим, линейные и точечные взаимодействия — высшие рычажные пары, зубчатые зацепления. Относительные перемещения сочленений звеньев рычажных механизмов задают ограничением возможностей трех вращательных и трех поступательных степеней свободы.

В учениях о статике, гидростатике, аэростатике среды основа расчетов — принцип моментального равенства опорно-рычажных взаимодействий.

Кинетика (др.-греч. κίνησις движение) — первый из новых инерциальных физико-математических разделов, основанных на заветах учения Зенона: принцип моментального равенства взаимодействий абстрагировали к безопорным векторам скорости бездеятельных точек без геометрических размеров и вращательных действий, силу им дают ускорения. "Статику с динамикой объединили" принцип относительности Галилея и три закона движения Ньютона. Говорят, в этом фундамент науки, способ познания, формирующий связи представлений гносеологии, аксиологии, онтологии. Обеспечивает адекватность представлений о реальности, обосновывает познаваемость мира, практическую целесообразность во взаимодействиях прикладных, экспериментальных и фундаментальных наук. Через взаимосвязь методологии, методики, технологий формирует способы познания, коррелирует естественнонаучные и гуманитарные науки и позволяет существовать способам деятельности в соответствии с обстоятельствами различных сфер жизни и производства.

О новом учении кинетики

Говорят, что современная физика началась с того момента, как Галилей провел опыты по скатыванию чугунных ядер в деревянных желобах с высоты пизанской башни. Ядра по желобам, приставленным под разными углами вплоть до вертикального, разгонялись до одинаковой скорости, ее замеряли "водяными" часами. Равенство импульсов проявилось от действий мест среды, удельных плотностей ядер и наклонных плоскостей, то есть рычажных устройств. Моментальные центры опор ядер в твердом качении на малых скоростях практически устранили сопротивления среды. Но непостижимым образом все внимание сосредоточили на импульсах, "мухе", не замечая "слона" — устранения сопротивлений при переходе от скольжения к качению: трение в равных условиях опытов при таком переходе уменьшается в ≈100 000 раз! Куда же и почему исчезает трение? (Аскольд Силин: Трение и мы)

Galileo Galilei: 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 древнем, как мир. Движение всем знакомо, но, несмотря на то, что философы написали о нем большое количество толстых томов, важнейшие свойства его остались неизвестны. Всем известно, что падающие тела движутся ускоренно, но в каком отношении они ускоряются, никто еще 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 тело, пущенное вдоль по горизонтальной плоскости; если бы все сопротивления были уничтожены, движение было бы вечно равномерным, если бы плоскость простиралась в бесконечность. Если же плоскость ограничена, на границе движущееся тело подвергнется действию силы тяжести; с этого времени к предыдущему и неотъемлемому от него движению присоединится падение под действием веса; произойдет соединение равномерного движения с равноускоренным".

На Земном шаре нет плоскости, где все сопротивления уничтожены равномерным бездеятельным движением; "по вертикали тяжесть действует" лишь на границе. Нет и прибора, который можно установить на падающем теле как спидометр на автомобиле. Теми приборами, которые есть в большинстве физических лабораторий, нельзя с достаточной точностью и измерить ускорения при быстрых изменениях скорости, и тем более определить, постоянны ли эти ускорения (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

О кинетических моделях

Раздел кинетики состоит из абстракций абсолютно бездеятельных "движений геометрических точек", которые служат единственным предметом "кинетического" анализа: равномерного v=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.

При "вращении вектора скорости точки по окружности" символы S, v, a заменяют на φ, ω, ε — углового пути, скорости и ускорения. Кинетику с динамикой объединили абстракцией точки с тяжелой массой m, вектор силы которой создает ускорение падения гири: ведь без связи с реальностью частных проявлений первейших действий мест природной среды "сила движения геометрической точки" теряет смысл, а раздел классической механики, основа современных фундаментальных разделов наук предмет "физико-математического" анализа.

О кинетической работе

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 его должна быть равна скорости ядра при выстреле. Предлагаем вам самим проверить на опыте все эти заключения (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

Для математиков инерциальный принцип относительности Галилея и три закона движения Ньютона стали словно иконами, 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". Теперь силы, действующие на материальную точку в пустоте пространства, стали задавать: 1) направлением; 2) числовым значением; 3) точкой приложения вектора инерциальной силы. Откуда черпают, ради чего проявляют мощность рычажных моментов векторы силы, близнецы стрелы Зенона, какие реальные физические эффекты способны понятийно отобразить?

Так, по гладкому льду катится стальной шарик — он совершает работу? В кинетике работы — высоты падений g×h по вертикали, безразмерные коэффициенты трения k "от зацеплений поверхностных микронеровностей" по горизонтали; при твердом качении они близки к нулю. Тепловые дисбалансы смещений моментальных центров рычажных опор в круг кинетических понятий не входят. Ладно, масса m падает с высоты h: тут для вектора инерциальной силы соблюдены все формальные условия: направление, числовое значение, точка приложения. Кинетическая работа падения гири А=m×g×h: но что же она изменила?

Работу падения гири, полета стрелы или пули проявляют потенциалы мощности относительно неуравновешенных взаимодействий двигательных и тепловых моментов. Разместим в калориметре ящик с песком и выстрелим в него из ружья в упор. Импульс пули равен весу ружья, умноженному на скорость его отдачи. Торможение пули в песке двигательный импульс преобразует в температурные эффекты (Герцен Копылов: Всего лишь кинематика)