Замечания по физическому смыслу ускорения Кориолиса.

Физический смысл ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической интерпретации состоит в том, что одна его половина якобы изменяет линейную скорость переносного движения по абсолютной величине, а вторая половина – линейную скорость относительного движения по направлению! Аналогичный физический смысл классическая физика определяет и для ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении, хотя никакой аналогии между этими совершенно разными явлениями природы не может быть в принципе!

В статье «Кориолисово ускорение», в разделе 1.2. «Физический смысл» https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/74740 приводится следующее разъяснение физического смысла ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении: «Если тело движется перпендикулярно направлению к центру вращения, то доказательство будет аналогичным (имеется в виду аналогия с первым вариантом – авт. ААА). Ускорение из–за поворота вектора скорости останется а = [ω * V ], а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки».

Авторы не уточняют, о каких конкретно приращениях и каких конкретно скоростях точки, определяющих ускорение Кориолиса, у них идёт речь. Очевидно, они полагают, что с учётом упомянутой ими аналогии это само собой разумеется. Не будем пока говорить о соответствии действительности физического смысла ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении в классической физике. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в предыдущих главах. Просто попытаемся хотя бы формально отыскать заявленную аналогию, которая не только не, разумеется, сама собой, её вообще нет, и не может быть в принципе.

Очевидно, что первая часть достаточно мудрёной в целом фразы авторов «Академика» «Ускорение из–за поворота вектора скорости останется а = [ω * V ]» всё же означает, что речь идёт о повороте относительной линейной скорости с угловой скоростью переносного вращения (V_отн. * ω_е). А во второй части речь видимо идёт о приращении переносного центростремительного ускорения (V е * ω _отн.) за счёт добавки угловой скорости (ω _отн.).

Но, во-первых, в первом варианте переносная угловая скорость это единственная, она же абсолютная скорость вращения и все повороты и довороты осуществляются именно с этой абсолютной угловой скоростью. А во втором варианте переносная угловая скорость не является абсолютной угловой скоростью вращения. С этой точки зрения никакой аналогии с первым вариантом нет.

Во-вторых, в первом варианте речь идёт об ускорении по приращению переносной скорости по абсолютной величине, а во втором варианте, хотя переносная скорость фактически и увеличивается по модулю, но в зачёт ускорения Кориолиса идёт приращение центростремительного ускорения за счёт приращения угловой скорости прежней по модулю переносной скорости. Это тоже мало похоже на аналогию.

Ну, и в-третьих, никакого изменения «центростремительного ускорения точки» в равномерном вращательном движении, каковым является якобы поворотное движение по второму варианту ускорения Кориолиса, не может быть в принципе. Напомним, что речь идёт именно о равномерном вращательном движении (см. гл. 4.4.).

 

Таким образом, никакой аналогии между этими якобы двумя вариантами проявления ускорения Кориолиса нет и не может быть в принципе. В так называемом втором варианте проявления ускорения Кориолиса всё построено на математической абстракции разложения квадраты суммы. Следовательно это чисто абстрактная аналогия.

В абстрактном математическом разложении центростремительного ускорения по формуле разложения квадрата суммы двух чисел действительно появляется математическая величина, формула которой ничем не отличается от ошибочной формулы классического ускорения Кориолиса при радиальном относительном движении. Однако разложение равномерного вращательного движения на составляющие это всего лишь абстрактный математический метод, который не имеет прямой физической аналогии в реальном равномерном вращательном движении.

Материальная точка, равномерно движущаяся по окружности с абсолютной линейной скоростью, в этом разложении не участвует ни физически, разрываясь на четыре части, ни в виде проекций на какие–либо направления, ни даже теоретически. Абстракция это мысленное отвлечение, обособление тех или иных сторон, свойств или связей предметов и явлений для выделения их существенных признаков. Но выделение существенных признаков явления вовсе не означает реального разделения самого явления на эти абстрактные части.

Даже в переходном процессе образования абсолютного равномерного вращения точки абстрактные ускорения из формулы разложения квадрата суммы угловых скоростей не участвуют. Не возможно получить абсолютное вращение точки из её исходного переносного вращения путём сообщения ей всех этих ускорений из формулы разложения. Как только мы увеличим переносную линейную скорость на величину относительной линейной скорости или даже просто сообщим ей малейшее приращение, мы тут же получим соответствующее абсолютное центростремительное ускорение в установившемся процессе.

При продолжении изменения переносной линейной скорости мы получим переменное вращение с переменным центростремительным ускорением. Но никаких отдельных вращений переносной линейной скорости с переносной угловой скоростью, относительной линейной скорости с относительной угловой скоростью, а также переносной линейной скорости с относительной угловой скоростью и относительной линейной скорости с переносной угловой скоростью ни в переходном процессе, ни в установившемся равномерном вращении не будет!

С точки зрения классической физики в равномерном вращательном движении вращается только одна абсолютная линейная скорость только с одной абсолютной угловой скоростью под действием только одной центростремительной силы и с одним центростремительным ускорением. Это можно показать и строго математически.

Выразим абсолютное ускорение через абстрактные составляющие абсолютной скорости переносной (V_е) и относительной (V _отн.):

а_ЦС = ω _е * V _е + ω _отн. * V _отн. + ( ω _е * V _отн + ω _отн. * V _е)

Сгруппируем члены полученного выражения по одинаковым угловым скоростям и вынесем угловые скорости переносную (ω _е) и относительную (ω _') за скобки:

а_ЦС = ω _е * (V _е + V _отн.) + ω _отн. * (V _е + V _отн.),

Выражения в скобках представляют собой абсолютную линейную скорость (V а), тогда:

а_ЦС = ω _е * V а + ω _отн. * V а

Вынесем за скобки абсолютную скорость:

а_ЦС = V а * (ω _е + ω _отн.)

Но выражение в скобках представляет собой абсолютную угловую скорость (ω _а). Тогда окончательно получим:

а_ЦС = V а * ω _а

или

ω _е * V _е + ω _отн. * V _отн. + ( ω _е * V _отн. + ω _отн. * V _е) = V а * ω _а = а_ЦС

Что и требовалось показать.

Абстрактный физический смысл разложения центростремительного ускорения равномерного вращательного движения по формуле квадрата суммы двух чисел состоит в том, что оно отражает общую энергетику суммарного вращательного движения, складывающегося из четырёх абстрактных вращений его исходных компонентов в виде раздельного самостоятельного вращения четырёх отдельных абстрактных колец. Однако образное представление единого равномерного вращения в виде четырёх независимых вращений - это всего лишь математическая абстракция, позволяющая привязать формальные математические представления к реальной действительности, но не имеющая к ней никакого отношения.

 

Во–первых. Естественно, что одно тело невозможно разделить на 4 равные ему по массе части. Поэтому масса этих колец в 4 раза больше массы единого физического тела, вращающегося с суммарными параметрами линейной и угловой скорости.

Во–вторых, равномерное вращательное движение абсолютно, поэтому все кольца будут вращаться автономно независимо друг от друга, т.е. между ними не может быть никакой общей физической связи, которая могла бы привести к возникновению какого–либо общего ускорения, в том числе и в виде ускорения Кориолиса.

Ну и, в–третьих, единое физическое тело не может одновременно вращаться в одной и той же плоскости и на одном и том же радиусе с разными угловыми и линейными скоростями.

 

При радиальном же относительном движении все его составляющие, в том числе и ускорение Кориолиса в правильном его понимании в нашей версии, реально проявляются, в отличие от абстракции якобы второго варианта проявления ускорения Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении. И это также свидетельствует о полном отсутствии какой-либо аналогии между этими явлениями. Следовательно одно из них не имеет ничего общего с явлением Кориолиса. При этом все перечисленные факты свидетельствуют, что это именно второй вариант якобы проявления ускорения Кориолиса.

В классической физике вы никогда и нигде не встретите выражение для центростремительного ускорения равномерного вращательного движения в виде теоремы Кориолиса, т.е. в виде (а_ЦС = а_е + а _r + а_кор), т.к. для равномерного вращательного движения это было бы абсурдно. Следовательно, выдавать математический формализм разложения реального равномерного вращательного движения, который не имеет прямой физической аналогии, за аналогию реально существующего явления Кориолиса при радиальном относительном движении - это тот же абсурд. Следовательно, никакого второго варианта явления Кориолиса при перпендикулярном радиусу относительном движении в классической физике ни теоретически, ни фактически реально не существует.

В динамике поворотного движения и равномерного вращательного движения нет, и не может быть никакой аналогии. Если поворотное движение по первому варианту осуществляется только при наличии внешней активной силы, как радиальной, так и тангенциальной (см. главу 3.5, первый вариант), то в равномерном вращательном движении активного действия нет вообще. Можно по–разному относиться к причислению равномерного вращательного движения к движению по инерции (первый закон Ньютона), но вряд ли кто будет отрицать, что оно осуществляется в отсутствие внешних сил. Следовательно, равномерное вращательное движение не имеет никакого отношения к явлению Кориолиса.

Более того, своей «аналогией» «академики» непосредственно противоречат классической физике. Их фраза: «…а также прибавляется ускорение в результате изменения центростремительного ускорения точки» (см. выше) дословно означает, что вторая половина ускорения Кориолиса это ускорение по изменению центростремительного ускорения точки. Сравните фразы сами. Но:

 

Во–первых, это не соответствует действительности, т.к. все центростремительные ускорения в разложении абсолютного центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел, как и положено, быть ускорениям равномерного вращательного движения именно в классической физике – есть величины постоянные.

А, во–вторых, из этой фразы следует, что классическая физика в лице «академиков» допускает существование переменного центростремительного ускорения, т.е. «академики» считают, что в составе ускорения Кориолиса по второму варианту, а, следовательно, и в составе равномерного вращательного движения есть центростремительное ускорение второго порядка, что не соответствует классической физике!

 

Мы не возражаем против переменного центростремительного ускорения, как единственного естественного эталона (переменного измерительного калибра) абсолютного ускорения любого криволинейного движения, о чём будет подробно изложено в главе (7.3.), но для классической физики, представителями которой, безусловно, являются авторы «Академика», это нонсенс!!!

Таким образом, из объяснений «академиков» однозначно следует, только одно, они взялись объяснять то, чего сами не понимают, и тем самым только усугубляют абсурдность современной физики, которой хватает и без них.