Меморандум о естествознании

Мощности

Потребности в относительных единицах мощности не было, пока Джеймс Уайт не применил паровую машину для откачки воды из угольных шахт: там ею заменили лошадей, которые были дороги; и Уайт решил сравнить мощность паровой машины с лошадиною. Опыты показали: одна лошадь способна поднять 550 фунтов груза на один фут за одну секунду (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

И человек весом 75 кГ, подтягиваясь по канату со скоростью 1 м/с, кратковременно развивает мощность в одну лошадиную силу: но ради чего проявляют мощности лошади, люди или, к примеру, автомобили? Вопрос на поверку далеко не прост. В школе и бурситете его сводили к коэффицие́нтам — числовым множителям символьных выражений. В разделе классической механики сопротивления заданы коэффициентом трения от "зацеплений поверхностных микронеровностей" k:  F=k×N, где — вектор силы нормального давления; но формула таит неразгаданную загадку.

Ясно, что у двух кирпичей трение будет в два раза больше, чем у одного, но вот что парадоксально: можно класть их плашмя, на бок, ставить "на попа" — трение одинаковое. А если приклеить кирпичи к столу разными гранями, получим сопротивления отрыву, точно пропорциональные площади контакта (Аскольд Силин: Трение и мы). При беге от поверхности отталкиваются и после полетов на ней преодолевают перегрузки: тела выделяют больше, чем обычно, теплоты. Тяжесть ног у людей ≈50% веса, ее приходится многократно ускорять и тормозить: у более быстрых существ конечности худые, а мышцы сосредоточены в теле. Для сравнения группу шимпанзе научили бегать и на двух конечностях. Опыты подтвердили: при любом стиле бега мышечная работа и расход кислорода одинаковы (Джерри Мэрион: Общая физика с биологическими примерами)

По словам Галилея, "в падениях тел сопротивления возрастают, препятствуя ускорениям, и могут достичь таких величин, когда ускорений не будет, тогда падения продолжатся равномерно". Стабилизации скорости реакций в упругих структурах, к примеру, в воде, в воздушной или в разряженной среде, осуществляют электромагнитные сопротивления возмущений структурных балансов, от которых зависят скоростные различия в проявлениях мощности и в затратах двигательной и тепловой работы. Этими обстоятельствами и ограничены все максимальные скорости перемещений.

О массе гири и различии векторов инерциальной силы

"Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее. При этом я не беру в расчет среды, если таковая существует, свободно проникающей в промежутки между частицами. Масса пропорциональна весу, что мною найдено в опытах с маятниками" (Исаак Ньютон: Математические начала натуральной философии)

Немыслимые в природной среде безопорные действия стали математически задавать ниоткуда взявшимися векторами инерциальных сил. Одну из абстракций основали на реальных проявлениях мощности в частных случаях уравновешивания тел на плечах рычажных весов, другую — на фикции действий вымысла центростремительного ускорения точечной массы Земного шара в паре с Луной от вектора скорости при вращении вокруг центра Солнца, в котором точки масс бездействуют. Но фикцию эту абсурдно экстраполировали на все случаи перемещений.

G=1/(4×π2) — Всемирный закон, по которому во всей Вселенной, к примеру, яблоки стали падать не от первейших действий мест природной среды, а от центростремительных ускорений, в свободном падении притягивающих Землю, которая этими же ускорениями стала притягивать яблоки. Вышла сумятица из двух абстракций: вектора тяжелой силы F=m×g [кГ×м/c2] и фикции притяжения: несмотря на "вращательную" схему модели ее нелепо приписали к проявлениям мощности того, что само мощности проявлять не может: "мощности центростремительных ускорений" при падении гири F=m×g [кг×м/c2].

Сумятицу абстракций сперва делили: с действием притяжения применяли в физико-математических, с вектором силы — в технических расчетах. Но на XI Международной конференции по мерам и весам (1960) утвердили международной систему измерений СИ, где гиря эталон точечной массы, сила вектора производная от ускорения: F=m×g [кг×м/c2]. Единицу измерений силы назвали ньютон, точку массы кг перемножили с ускорением свободного падения: от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах Земного шара. Нормальной величиной свободы падений в воздушной среде приняли g=9,80665 м/с², в среднем равную начальному ускорению падения гири в ясную погоду на уровне моря географической широты 45,5°.


Для расчета величины g применяют рычажный прибор — простой маятник: его период T гармонических колебаний зависит не от веса, а от мощности момента на длине рычажного плеча l относительно центра опоры. При относительно малых сопротивлениях воздушной среды и его опоры колебаниям на малых скоростях стабилизизация и уравновешивание колебаний от проявлений мощности тепловых моментов первейших действий мест природной среды продолжается относительно долго. Математики простой маятник абстрагируют до "математического: осциллятора, представляющего собой механическую систему, состоящую из материальной точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения". Все структурные свойства потенциалов двигательной и тепловой мощности природной среды сведены к сумасбродному вымыслу о "свойстве всех тел притягивать друг друга", должно быть, пустотой пространства.

Эталон точечной массы m, в системе измерений СИ понятийно бесполезный без величины g, которой задают все остальные величины, цилиндр из платино-иридиевого сплава хранят в парижском Международном бюро мер и весов под двумя стеклянными колпаками. Однако разница его в весе с точными копиями за столетие достигла 50 микрограммов и даже паровые ванны не помогают.

Для эталона количества материи (массы) это катастрофа, системный кризис инерциальных физико-математических разделов, поэтому гирю хотят поменять на число Авогадро 6,022×1023 — число атомов в одном моле; загвоздка в том, что и это число определено неточно.

"Закон пропорциональности веса и массы часто формулируют следующим образом: гравитационная и инертная масса равны друг другу. Здесь "гравитационная масса" означает попросту вес, деленный на g, а собственно массу отличают, присоединяя к ней слово "инертная". Можно было бы подумать, что этот закон надежно заложен в основе механики, однако это отнюдь не так. Этот закон скорее довольно независимо примыкает, как своеобразная странность, к канве других законов. Вероятно, он служил источником раздумья для многих, но никто не подозревал и не предполагал, что за ним может скрываться гораздо более глубокое соотношение. Ведь в природе существует так много видов сил, которые могут действовать на массу; почему бы среди них не быть какой-нибудь одной, точно пропорциональной массе? На вопрос, на который не ждут никакого ответа, и не появится никакого ответа" (Макс Борн: Эйнштейновская теория относительности) 

Об относительной мощности моментов

Основой измерения является выбор относительных единиц сравнения. Исторически механика берет начало из принципа статики о моментальном равенстве взаимодействий. Построение из этого исходного пункта наиболее естественно и с точки зрения логики.

Тяжесть, явно проявляющая действия, вынуждающие тела тяготеть вниз, представлялась в удобной форме эталона: кусок металла, утвержденный указом государства или церкви. Прибор для сравнения таких проявлений двигательной мощности — рычажные весы.

Тела весят одинаково, если на чашах весов не нарушают их равновесия относительно центра опоры. Если тела положить на одну чашу, а на другую тело, которое восстановит равновесие чаш, то оно проявляет мощность момента вдвое большего, чем эти тела. Продолжая в этом духе, мы получим набор из грузов для сравнения мощности моментов, проявляемых телами  на рычажных плечах относительно локального центра опоры. Здесь мы не ставим задачу подробно объяснить, как весы помогли человечеству открыть рычажные законы (Макс Борн: Эйнштейновская теория относительности)

Проявления мощности тел, вынуждаемых средой к стремлению в отличных от низа направлениях, практичней сравнивать на пружинных весах.

Про проявления потенциалов мощности

На рычажных весах проявления потенциалов мощности первейших действий мест среды сведены к отношениям в локальных центрах рычажных опор. На этих приборах стремления жидкости вниз в расширяющихся сосудах проявляются меньше, а в суживающихся — больше. Если жидкость налита до одной высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то для разных ее количеств равновесие на чашах рычажных весов будет с жидкостью в цилиндрическом сосуде (Парадокс Паскаля)

"Проявления мощности движут грузы во времени на расстояния: ведь движущее всегда и движет, и продвинуто; результатом будет работа. Половину груза мощность двинет в равное время на удвоенное расстояние, а на целое в половину времени. Если грузы за время движутся на длину, а половина их за половину времени, половина мощности двинет половину грузов за то же время на равную длину. Здесь отношения работы пропорциональные.

Но из того, что проявления мощности что-то продвинули не следует, что и часть их может продвинуть на сколько-нибудь и в какое-то время. Иначе один гребец смог бы передвигать судно, если только мощности всех гребцов, время и длину, на которую они его перемещали, поделить на их число.

Ведь в природной среде проявления мощности происходят не иначе как из своих потенциалов и в составе целого" (Аристотель)