Меморандум о естествознании

Мощности

Потребности в относительных единицах мощности не было, пока Джеймс Уайт не применил паровую машину для откачки воды из угольных шахт: так ею заменили лошадей, которые были дороги, и Уайт решил сравнить мощность паровой машины с лошадиною. Опыты показали: 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. По словам Галилея, "при падениях тел сопротивления возрастают, препятствуя ускорениям падений, и могут достичь величин, когда ускорений не будет и падения продолжатся равномерно". Стабилизации скорости реакций в упругих потенциалах, будь то вода, воздушная или разряженная среда, ограничивают относительные скорости перемещений; электромагнитные сопротивления возмущений ее балансов определяют скоростные различия в проявлениях мощности и затратах двигательной и тепловой работы.

Сопротивления в классической механике представляют коэффициентом трения от зацеплений поверхностных микронеровностей k:  F=k×N, где — вектор силы нормального давления. Формула таит неразгаданную до сих пор загадку. Так, для двух кирпичей трение будет в два раза больше, чем у одного. Но что парадоксально: можно класть их плашмя, на бок, ставить "на попа" — трение будет одинаковым. А если приклеить к столу кирпичи разными гранями, получаем сопротивления отрыву, точно пропорциональные площади контакта (Аскольд Силин: Трение и мы)

При беге поверхность используют для отталкиваний и полетов над ней и в приземлениях при преодолении перегрузок. Тела выделяют больше, чем обычно, теплоты. У млекопитающих существ, кроме человека, скорости бега сравнимы и максимально отличаются вдвое. Тяжесть ног людей, ≈50% веса, приходится многократно ускорять и тормозить: у более быстрых существ конечности худые, а мышцы сосредоточены в теле. 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)

О массе гири и различии векторов силы

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

Немыслимые в природе безопорные действия стали задавать ниоткуда взявшимися векторами инерциальных сил. Одна из абстракций силы основана на проявлениях мощности при относительных уравновешиваниях плеч рычажных весов. Другая — на фикции действий вымысла центростремительного ускорения точечной массы Земного шара в паре с Луной от вектора скорости при вращении вокруг Солнца: точки их масс бездействуют. Но фикцию эту абсурдно экстраполировали на все случаи перемещений: G=1/(4×π2) — Всемирный закон для всех тел Вселенной. Так яблоки стали падать потому, что вектор их центростремительного ускорения в свободном падении притягивает Землю. Получилась сумятица из двух абстракций: вектора тяжелой силы F=m×g [кГ×м/c2] и фикции притяжения от вектора скорости на орбите: несмотря на "вращательную" схему модели ее "закон" применили к проявлениям действий центростремительных ускорений при неуравновешенном падении гири F=m×g [кг×м/c2].

Различие это 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 производна от ускорения: F=m×g [кг×м/c2]. Единица измерений силы — 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 при равных условиях опытов. Нормальной свободой падения гири стало g=9,80665 м/с², в среднем равное ее начальному ускорению на географической широте 45,5° при ясной погоде на уровне моря. Определяют его на рычажном приборе — простом маятнике: на упругих маятниках колебания быстрее затухают. Из различных периодов при относительно медленном затухании в воздушной среде гармонических колебаний, зависящих не от гири, а от относительной неуравновешенности двигательных и тепловых моментов первейших действий мест природной среды в локальных центрах рычажных опор выводят искомое g.

Эталон точечной массы m, без g понятийно бесполезный, цилиндр из сплава платины и иридия, хранят в Международном бюро мер и весов в Париже в сейфе под двумя стеклянными колпаками. Но у него системный кризис: разница с точными копиями за столетие 50 микрограммов, не помогают даже паровые ванны. Для эталона количества материи (массы) это катастрофа: гирю хотят поменять на число Авогадро 6,022×1023 — число атомов в одном моле. Загвоздка в том, что и оно определено неточно.

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, будучи явным проявлением действий окружающей среды, вынуждающих тела с большей удельной плотностью тяготеть вниз, представлялась в удобной форме: кусок металла, утвержденный указом государства или церкви. Приборы для сравнения проявляемой тяжестью мощности — рычажные весы.

Тела одинаково тяжелы, если на чашах весов не нарушают их равновесия. Если их положить на одну чашу, а на другую такое тело, которое восстановит равновесие, то тяжесть его создает мощность момента вдвое большего, чем каждое из двух первых тел. Продолжая в этом духе, мы получим набор из грузов для сравнения мощности моментов, проявляемых тяжестью тел на на рычажных плечах относительно центра их опоры. Здесь мы не ставим задачу объяснить, как весы помогли при открытии рычажных законов (Макс Борн: Эйнштейновская теория относительности)

Отношения мощности тел, вынуждаемых средой к стремлению в отличном от низа направлении, практичней сравнивать на пружинных весах.

Про проявления потенциалов мощности

На рычажных весах проявления потенциалов мощности первейших действий мест среды сведены к отношениям в локализованных центрах опор. На этих приборах жидкости в расширяющихся сосудах тяжесть проявляют меньше, в суживающихся — больше. Если однородную жидкость налить 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 проявления мощности в природной среде происходят не иначе как из своих потенциалов и в составе целого" (Аристотель)