Читать интересную книгу Физика движения. Альтернативная теоретическая механика, или Осознание знания. Книга в двух томах. Том II - Александр Астахов

Тем не менее, эта статическая часть и приводит к удвоению классической силы Кориолиса, которое в классической физике связывают с центростремительным ускорением вращения вектора радиальной скорости именно потому, что центростремительное ускорение в классической физике не имеет линейного приращения движения. Это очень подходящий факт для совершения подлога (мошенничества) при определении ускорения Кориолиса, что и было сделано в классической физике с помощью классической лже динамики вращательного движения.

Но, как мы показали выше, классическая динамика вращательного движения не учитывает затраты на преобразование движения по направлению, которые и показывает классическое же центростремительное ускорение. Следовательно, привлечение классической физикой в явление Кориолиса центростремительной составляющей, убедительно свидетельствует, как о самом указанном выше подлоге, так собственно и о несостоятельности классической динамики вращательного движения, которая не видит затрат на преобразование движения по направлению в принципе.

Приведённый выше вывод основан на реальной структуре реальных и потенциальных (мысленных) приращений поворотного движения, из которой следует, что силовое напряжение Кориолиса состоит из двух составляющих. Это статическая сила Кориолиса, которая не вызывает геометрического ускорения, т.к. ей противостоит истинная сила Кориолиса и динамическая сила Кориолиса, которая и обеспечивает реальное геометрическое ускорение Кориолиса. Это можно подтвердить, определив значения всех составляющих силы Кориолиса, на основе приведённой выше мерной динамики вращательного движения, которая честно основана только на тангенциальных силах поступательного окружного движения без учёта затрат на преобразование движения по направлению.

Начнём с динамической составляющей силы Кориолиса. Как показано выше динамическая составляющая силы Кориолиса (Fкд→) обеспечивает реальное изменение линейной скорости в диапазоне (Vлн = ω1*r1) → (Vлд = ω1*r2). Граничные угловые скорости приведённого вращения (ω1рад) и (ω2рад) для этих линейных скоростей равны:

ω1рад = ω1 * r1 / rо

ω2рад = ω1 * r2 / rо

Тогда:

Δωрад = ω1 * r2 / rо– ω1 * r1 / rо

Для простоты подстрочный индекс для динамической силы Кориолиса (Д) опущен.

Подставив приращение угловой скорости поворотного движения для динамической силы Кориолиса в (4.2.3) получим выражение для динамической силы Кориолиса:

Fк = m * rо * (ω1 * r2 / rо – ω1 * r1 / rо) / Δt (4.2.7)

Теперь приведём выражение (4.2.7) к традиционному виду аналогично приведению к традиционному виду полной силы Кориолиса (см. выше).

Выразим граничные радиусы через радиальную скорость:

r1 = Vr * t

r2 = Vr * (t + Δt)

тогда:

Δωрад = ω1 * r2 / rо – ω1 * r1 / rо = ω1 * Vr * (t + Δt – t) / rо =

= ω1 * Vr * Δt / rо

Поскольку

ω1 = ω,

то выражение для приращения угловой скорости примет вид:

Δωрад = ω * Vr *Δt / rо

После подстановки найденного приращения угловой скорости (Δωо) в выражение (4.2.7) и сокращений получим физическое значение динамической силы Кориолиса:

Fкд = m * rо * ω * Vr * Δt / rо* Δt = m * Vr * ω (4.2.8)

Как видно из полученного выражения, динамическая сила Кориолиса (4.2.11) сообщает геометрическое, т.е. реальное приращение классическому поворотному движению с неизменной угловой скоростью вдвое меньшее, чем классическая сила Кориолиса.

Теперь найдём физическое значение статической составляющей силы Кориолиса, которая компенсирует истинную силу Кориолиса в диапазоне изменения линейной скорости от (Vли = ω2 * r2) до (Vлн = ω1 * r1). Для определения граничных угловых скоростей приведённого вращательного движения для статической составляющей силы Кориолиса разделим граничные линейные скорости (Vли = ω2* r2) и (Vлн = ω1* r1), на радиус образцового вращательного движения.

ω1рад = ω2 * r2 / rо

ω2рад = ω1 * r1 / rо

Индекс статической составляющей (С) для простоты опущен.

Приращение угловых скоростей образцового вращательного движения равно:

Δωрад = ω1 * r1 / rо – ω2 * r2 / rо

Подставив в (4.2.3) приращение угловой скорости поворотного движения для статической силы Кориолиса, пересчитанное к образцовому радиану получим физическое выражение для статической силы Кориолиса:

Fк = m * rо * (ω1 * r1 / rо– ω2 * r1 / rо) / Δt (4.2.9)

Теперь приведём выражение (4.2.9) к традиционному виду. Для этого преобразуем приращение угловой скорости следующим образом:

Δωрад = ω1 * r1 / rо– ω2 * r2 / rо =

= ω1 * r1 / rо – r2 * ω1 * r12 / (r22 * rо) = ω1 * r1 / rо – ω1 * r12 / (r2 * rо) =

= ω1 * (r1 * r2 – r12) / (r2 * rо) = ω1 * r1 * (r2 – r1) / (r2* rо)

Но:

r2 – r1 = Δr = Vr * Δt

Тогда

Δωрад = ω1 * r1 * Vr * Δt / (r2 * rо)

Выразим радиусы (r1) и (r2) через радиальную скорость и учтём, что (ω1 = ω):

r1 = Vr * t

r2 = Vr * (t + Δt)

ω1 = ω

Тогда

Δωрад = ω * Vr2 * t * Δt / (rо * Vr * (t + Δt)) =

= ω * Vr * t * Δt / (rо * (t + Δt))

При малом (Δt):

t + Δt ≈ t

Тогда:

Δωрад ≈ ω * Vr * Δt / rо (4.2.10)

Подставим (4.2.10) в (4.2.9):

Fкс ≈ m * rэ * ω * Vr * Δt / rэ * Δt ≈ m * Vr * ω (4.2.11)

Расчёт истинной силы Кориолиса полностью аналогичен расчёту статической силы Кориолиса, причем, в том же самом диапазоне изменения угловой и линейной скоростей. Естественно, что аналогичным будет и результат расчёта истинной силы Кориолиса. Поэтому мы не будет его приводить подробно, а лишь напомним, что истинная сила Кориолиса направлена противоположно поддерживающей силе, следовательно, она полностью компенсирует статическую составляющую поддерживающей силы.

Таким образом, мы подтвердили нашу версию явления Кориолиса строгим математическим расчётом.

При приведении значений полной и статической силы Кориолиса к классическому виду мы использовали условные допущения, что в малом интервале времени должно выполняться примерное равенство (t + Δt / 2 ≈ t + Δt) и (t + Δt ≈ t) соответственно. Для истинной силы Кориолиса, вывод которой абсолютно аналогичен выводу статической составляющей, также предполагается допущение (t + Δt ≈ t). В точности соответствует половине классической силы Кориолиса только динамическая составляющая полного силового напряжения Кориолиса в нашей версии. Это математическая причина неточного соответствия составляющих напряжения Кориолиса кратности «2» (см. Рис. 4.2.1).

Наш расчёт по умолчанию приведён для радиального движения от центра вращения, когда конечный радиус (r2) определяется по формуле (r2 = Vr * (t + Δt)). В этом случае принятые условно математические допущения приводят к завышенному результату расчётов. При радиальном движении к центру вращения радиус (r2) будет определяться по формуле (r2 = Vr * (t – Δt)). В этом случае допущения приведут к заниженному результату (см. Рис. 4.2.1).

Рис. 4.2.1

Физическая причина указанного несоответствия связана с неточным соответствием теоретического соотношения угловых скоростей в зависимости от обратного соотношения квадратов радиусов. Дело в том, что теоретическое соотношение угловых скоростей в процессе поворотного движения неправомерно принимается в классической физике, как их соотношение в установившихся равномерных вращательных движениях до и после поворотного движения. В реальной действительности в процессе поворотного движения теоретическое соотношение не соблюдается.

Это связано со сдвигом фазы вращения линейной скорости спирали во время радиального движения по отношению к линейной скорости виртуального переносного вращения. Линейная скорость спирали в зависимости от направления радиального движения либо отстаёт по фазе от поворота линейной скорости виртуального равномерного переносного вращения на текущем радиусе при радиальном движении от центра вращения, либо опережает её при движении к центру вращения. Соответствующим образом ведёт себя и текущая угловая скорость в процессе поворотного движения.