И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно




Скачать 149.21 Kb.
НазваниеИ снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно
Дата публикации08.03.2013
Размер149.21 Kb.
ТипРешение
litcey.ru > Математика > Решение


АНТИДЕБИЛЬНОЕ ПРОЗРЕНИЕ
Канарёв Ф.М.

kanarevfm@mail.ru
Анонс. И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно попросило меня прочесть выпускникам этого года цикл лекций по новым законам теоретической механики. Нелегко приступать к реализации этой просьбы в запредельном пенсионном возрасте, но пришлось поддержать интеллектуальное прозрение руководства и я - перед студентами-выпускниками мехфака.


  1. ^ Вступительная часть


Дорогие мои коллеги по основной профессии! Рано или поздно, но историческая необходимость берёт своё и вынуждает исправлять глобальные ошибки. Руководство университета прозрело и попросило меня освободить Вас первых от дебильных знаний по теоретической механике, которые теперь официально закрепляются выдачей дебильного диплома с хитрым названием «Бакалавр…»

Когда я учился, а потом и работал, то кафедра, дававшая базовые инженерные знания, называлась «Теоретическая механика», сейчас её не существует, а есть лишь учебная дисциплина, называемая «Техническая механика». Сразу возникает вопрос о сути различий, заложенных в эти два разных названия. Ответ элементарен. Техническая механика предусматривает изучение конструкций машин, работы их отдельных узлов и - взаимодействие их деталей. Вы уже изучали принцип работы двигателя внутреннего сгорания и видели взаимодействие его основных деталей: коленчатого вала, шатуна, поршня, клапанов. Процесс этого изучения формирует у Вас знания по технической механике при нулевых знаниях по теоретической механике.

Теоретическая механика даёт Вам знания о законах движения и взаимодействия всех деталей двигателя внутреннего сгорания. Зная эти законы, вы сможете разобраться в принципе работы любого технического устройства и, если возникнет необходимость улучшить его работу или изобрести новое устройство. Вы сможете сделать это только при наличии теоретических знаний по теоретической механике. Знания по технической механике недостаточны для творческой инженерной деятельности.

Но это не всё. Базовыми знаниями по теоретической механике являются знания её основных законов по статике, кинематике и динамике. Эти законы известны давно. Они изучаются всеми будущими инженерами-механиками и широко используются при разработке всех машин, их механизмов и деталей. Оказалось, что законы статики и кинематики безупречны. Они полностью согласуются между собой и не содержат противоречий.

А вот в законах динамики Ньютона были обнаружены фундаментальные противоречия, устранение которых привело к рождению новой совокупности законов, описывающих динамику движения материальных точек и тел. Они уже опубликованы и Вам необходимо знать их [1].

Конечно, для теоретической механики это большое историческое событие, родившееся в Кубанском государственном аграрном университете. Но у руководства этого университета не хватило интеллекта, чтобы понять это и отметить возрождением кафедры «Теоретическая механика». Вместо этого оно ликвидировало эту кафедру, а теоретический курс по теоретической механике назвало «Технической механикой». Теперь частично прозрело, и я получил возможность освободить Вас от дебильных знаний по теоретической механике, с которыми Вы ушли бы в жизнь.

Итак, начинаем изучать суть новых законов механодинамики. Это понятие введено для более точного отражения объекта приложения этих законов. Иначе, они оказываются в совокупности законов гидродинамики, аэродинамики, термодинамики и т.д.
2. Новые законы механодинамики
2.1. Вводная информация
В 1697 г. Исаак Ньютон опубликовал «Математические начала натуральной философии» в которых изложил законы динамики движения материальных точек и тел. На первое место он поставил закон равномерного движения твёрдого тела «Если на материальную точку или тело не действуют никакие силы, то эта точка или тело находятся в покое или движутся прямолинейно и равномерно».

Для случая покоя точки или тела понятно, а для случая прямолинейного и равномерного движения – нет. Если рассматривать прямолинейно и равномерно движущийся автомобиль, то на его движение расходуется топливо, совершается работа, а первый закон Ньютона пытается убедить нас, что на равномерно и прямолинейно движущийся автомобиль не действуют никакие силы. Расход бензина автомобилем на такое движение - убедительно свидетельствует о действии на автомобиль силы, которая совершает работу, соответствующую расходуемому бензину, а первый закон Ньютона отрицает это, не имея математического уравнения сил, описывающего прямолинейное и равномерное движение тела [1].

Второе противоречие в законы динамики Ньютона заложил Даламбер. В 1743 г. он ввёл правильный принцип: в каждый данный момент времени сумма сил, действующих на движущееся тело, равна нулю и ошибочную математическую модель для определения силы инерции , которая оставалась незамеченной более 250лет. Хотя ошибочность этой формулы автоматически следует из уравнения сил, приложенных к ускоренно движущемуся телу под действием ньютоновской силы и сил сопротивления движению . В соответствии с принципом Даламбера в каждый данный момент времени сумма указанных сил равна нулю
.
Это - явное противоречие. Силы сопротивления не могут равняться нулю при ускоренном движении тела. Это сверх очевидный факт, который игнорировался более 250 лет. Чтобы избавить теоретическую механику от отмеченных фундаментальных противоречий, необходимо начать с классификации видов и фаз движения тел.
^ 2.2. Классификация движений материальных точек и тел

и последовательность решения задач механодинамики
Существуют следующие виды движений материальных точек, твёрдых тел и механических систем: прямолинейное, криволинейное, вращательное, плоскопараллельное и сложное движения. Все виды этих движений имеют фазы. Первая фаза – ускоренное движение, вторая - равномерное движение и третья – замедленное движение. В некоторых случаях движение может состоять из двух фаз: ускоренного и замедленного. Например, тело, брошенное в поле силы тяжести вверх, имеет только две фазы движения: ускоренное и замедленное.

После установления вида движения материальной точки, твёрдого тела или механической системы определяются фазы их движения. При этом надо помнить, что любое движение любого материального объекта всегда начинается с фазы ускоренного движения, поэтому для получения полной достоверной информации о движении любого материального объекта надо начинать с анализа фазы его ускоренного движения. Первыми составляются кинематические уравнения движения объекта в фазе ускоренного движения и при наличии исходных данных определяются скорость и ускорение ускоренно движущегося объекта Далее этот объект исследования изображается графически, упрощённо и к нему прикладываются векторы всех сил и моментов, действующих на этот объект в фазе его ускоренного движения.

Затем составляются векторные уравнения сил и моментов, приложенных к объекту в фазе его ускоренного движения. Если для решения задачи необходимо иметь проекции сил и моментов на координатные оси, то составляются уравнения сил и моментов, приложенных к объекту в проекциях на оси координат.
^ 2.3. Основной закон механодинамики
Многовековой опыт использования второго закона Ньютона показал его безупречную достоверность, поэтому у нас есть основания поставить его на первое место и назвать основным законом механодинамики. Согласно основному закону механодинамики сила , действующая на материальное тело, движущееся с ускорением , всегда равна массе  тела, умноженной на ускорение и совпадает с направлением ускорения.
 (1)
Чтобы отличать силу , формирующую ускорение, от других сил, назовём её ньютоновской силой. Она всегда совпадает с направлением ускорения , которое она формирует. Все остальные силы являются силами сопротивления движению и формируют не ускорения, а замедления, которые мы обозначаем символом .
^ 2.4. Первый закон механодинамики
Более 300 лет считалось, что ньютоновская сила  движет тело, а сумма сил  сопротивления препятствует этому движению без участия силы инерции , которая также направлена противоположно движению (рис. 1, b). Чтобы убедиться в ошибочности такого подхода к решению задач механодинамики, рассмотрим подробно ускоренное движение центра масс автомобиля, как материальной точки (рис. 1, b).


Рис. 1. Схема сил, действующих на ускоренно (OA) движущийся автомобиль
Каждый из нас ездил в автомобиле и знает, что при его ускоренном движении сила инерции прижимает нас к спинке сиденья. Из этого следует, что при ускоренном движении автомобиля (рис. 1, b) на него действует ньютоновская сила , генерируемая его двигателем; сила инерции , направленная противоположно ускорению  автомобиля и поэтому тормозящая его движение; суммарная сила всех внешних сопротивлений , которая также направлена противоположно движению автомобиля. В результате, согласно новому принципу механодинамики, имеем неоспоримое уравнение сил, действующих на ускоренно движущийся автомобиль (рис. 1, b)
. (2)
Это и есть первый закон механодинамики. Он гласит: ускоренное движение тела происходит под действием ньютоновской активной силы  и сил сопротивления движению в виде силы инерции , и механических сил  сопротивления, сумма которых в любой момент времени равна нулю (2).

Из нового принципа механодинамики следует, что ньютоновская сила  совпадает с направлением ускорения , а силы, тормозящие движение и, таким образом, генерирующие замедление, совпадают с направлениями замедлений , формируемых ими (рис. 1, b). Обозначая замедление, принадлежащее силе инерции, через , а замедление, генерируемое силами механических сопротивлений , через  и перепишем уравнение (2) так

. (3)
Таким образом, величина полного ускорения  тела, движущегося ускоренно, равна сумме замедлений, генерируемых силами сопротивления движению
 . (4)
В старой динамике Ньютона считалось, что сила инерции , которая также препятствует ускоренному движению тела, не входит в сумму всех сил сопротивлений . Это и есть главная фундаментальная ошибка ньютоновской динамики, которая оставалась незамеченной 322 года. Сила инерции автоматически входила в суммарную силу механических сопротивлений , но все считали, что её там нет. В результате все экспериментальные коэффициенты механических сопротивлений движению тел оказываются ошибочными.

Из уравнения (3) следует, что сила инерции , действующая на автомобиль при его ускоренном движении, равна

, (5)
а скалярная величина инерциального замедления  определится по формуле
 . (6)
Величина полного ньютоновского ускорения  определяется из кинематического уравнения ускоренного движения тела

. (7)
Если начальная скорость автомобиля , то полное ускорение  равно скорости  автомобиля в момент перехода его от ускоренного к равномерному движению, делённому на время  ускоренного движения

. (8)
В принципе, при решении задач, можно принимать величину скорости , равной величине постоянной скорости () тела при его равномерном движении, наступившем после ускоренного движения. Сумма сил  сопротивлений – величина экспериментальная, которую следует определять только при равномерном движении, чтобы исключить из неё силу инерции.

Таким образом, имеются все данные необходимые для определения инерциального замедления  (6) и расчёта силы инерции  по формуле (5). Из неё следует, что инерциальное замедление  зависит от сопротивления среды .

Если определяются силы сопротивления движению тела, то делать это надо только при его равномерном движении. Если же сумму сил  сопротивления движению тела определять при его ускоренном движении, то, в соответствии с формулой (2), сила инерции , препятствующая ускоренному движению тела, автоматически войдёт в сумму сил  сопротивлений движению и результат определения сил сопротивлений будет полностью ошибочен.

^ 2.5. Второй закон механодинамики
Когда автомобиль начинает двигаться равномерно (рис. 2, b), то сила инерции  автоматически изменяет своё направление на противоположное и уравнение суммы сил (7), действующих на автомобиль, становится таким

. (9)


Рис. 2. Схема сил, действующих на равномерно движущийся автомобиль
Это и есть второй закон механодинамики – закон равномерного прямолинейного движения тела (бывший первый закон ньютоновской динамики). Он гасит: равномерное движение тела при отсутствии сопротивлений (рис. 2, а, интервал АВ) происходит под действием силы инерции  (в космосе, например). Равномерное движение тела при наличии сопротивлений также происходит под действием силы инерции , а постоянная активная сила  преодолевает силы сопротивления движению  (рис. 2, b).

Таким образом, суть второго закона механодинамики заключается в том, что равномерное движение автомобиля (тела) обеспечивает сила инерции , а постоянная сила , генерируемая двигателем автомобиля, преодолевает все внешние сопротивления . Сила  постоянна потому, что автомобиль движется равномерно и его ускорение равно нулю .

В космосе, где нет механических сопротивлений движению, не требуется постоянная сила для их преодоления. Поэтому в космосе при переходе тела от ускоренного к равномерному движению, сила инерции меняет своё направление на противоположное и таким образом обеспечивает его равномерное прямолинейное движение с постоянной скоростью  (рис. 2, интервал АВ).

Более 300лет не было математической модели для описания равномерного движения тела. Теперь она есть (9) и мы можем успокоить пилотов. Равномерный полёт их самолёта описывает новый второй закон механодинамики (9). Согласно этому закону сумма сил, действующих на равномерно летящий самолет, не равна нулю (9). Сила, движущая самолёт равномерно, является силой инерции, которая была направлена противоположно его движению, когда он двигался ускоренно (взлетал). Как только самолет начинает лететь равномерно, то сила инерции изменяет своё направление на противоположное и совпадает с силой, генерируемой двигателями самолета. В результате сила инерции начинает обеспечивать равномерный полёт самолета, а силы  двигателей самолета - преодолевать силы сопротивления  его полету. Таким образом, равномерный полёт самолета управляется новым вторым законом механодинамики (9), согласно которому сумма сил, действующих на него, не равна нолю.
^ 2.5. Третий закон механодинамики
Если выключить коробку передач автомобиля, движущегося равномерно (9), то активная сила  исчезнет (рис. 2, b) и останутся две противоположно направленные силы: сила инерции  и сумма сил механических сопротивлений движению  (рис. 3, b).



Рис. 3. Схема сил, действующих на замедленно движущийся автомобиль
Поскольку сила инерции не имеет источника, поддерживающего её в постоянном состоянии, то она оказывается меньше сил сопротивления движению () и автомобиль, начиная двигаться замедленно (рис. 3, b), останавливается (рис. 3, a, точка С). С учётом этого есть основания назвать силу инерции пассивной силой, которая не может генерировать ускорение, так как сама является следствием его появления.

Таким образом, надо чётко представлять направленность сил, действующих на автомобиль, при переходе его от равномерного движения к замедленному. Первичная сила инерции (рис. 3, b) не меняет своего направления, а появившееся замедление , генерируемое силами сопротивления движению, оказывается направленным противоположно силе инерции.

Таким образом, если автомобиль переходит от равномерного движения к замедленному, то прежня сила инерции  и силы сопротивления движению  не меняют своих направлений. Сила инерции не генерирует ускорение, а неравномерность сил сопротивления приводит к постепенному уменьшению силы инерции  и тело останавливается.

. (10)
Это и есть математическая модель ^ 3-го ЗАКОНА механодинамики. Он гласит: замедленное движение твёрдого тела управляется превышением сил сопротивления движению над силой инерции.

Обратим внимание на то, что расстояние  движения автомобиля с ускорением меньше расстояния движения с замедлением  (рис. 3, a). Обусловлено это тем, что на участке  величина сил сопротивлений  при разгоне автомобиля больше сил сопротивлений при замедленном движении за счёт того, что при замедленном движении выключен двигатель и коробка передач. Это - главная причина экономии топлива при езде с периодическим выключением передачи [1].
^ 2.7. Четвёртый закон механодинамики
4-й ЗАКОН механодинамики (равенство действия противодействию). Силы, с которыми действуют друг на друга два тела (рис. 4), всегда равны по модулю и направлены по прямой, соединяющей центры масс этих тел, в противоположные стороны.

Поскольку , то  или
 (11)


Рис. 4. Схема контактного взаимодействия двух тел
То есть ускорения, которые сообщают друг другу два тела, обратно пропорциональны их массам. Эти ускорения направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны. Следует особо отметить, что четвёртый закон механодинамики отражает взаимодействие тел, как на расстоянии, так при непосредственном контакте (рис. 4). На рис. 4 показано, что в момент контакта тел A и B силы  и  их взаимодействия равны по величине и противоположны по направлению. При этом обе силы  и  являются силами внешнего воздействия и появляются одновременно. Силы инерции  и  также равны по величине и противоположны по направлению.
^ 2.8. Пятый закон механодинамики
5-й ЗАКОН механодинамики (независимость действия сил). При одновременном действии на тело или точку нескольких сил сопротивления движению = ньютоновское ускорение  материальной точка или тела оказывается равным геометрической сумме замедлений, приходящихся на долю каждой из сил сопротивления движению =. Учитывая, что в уравнении (4)  - геометрическая сумма замедлений, приходящихся на долю всех сил сопротивлений =, кроме силы инерции , то есть . Тогда уравнение (4) запишется так

 (12)
Это - математическая модель ^ 5-го ЗАКОНА механодинамики. Он гласит: при ускоренном движении твердого тела ньютоновское ускорение, формируемое ньютоновской силой, равно сумме замедлений, формируемых всеми силами сопротивлений движению, в том числе и силой инерции.

Если тело падает в поле силы тяжести Земли, то
 . (13)
Масса материального тела равна силе гравитации , деленноq на ускорение свободного падения  в данном месте земной поверхности. В качестве единицы измерения силы в системе единиц СИ принят Ньютон (Н). Один Ньютон - сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение В технической системе единиц в качестве единицы измерения силы принят 1 кГ, а массы - . Поскольку , то  или [1]

Новые знания по механодинамике позволяют точно определить силы сопротивления движению любого тела. Метод определения этих сил следует из формул (10). Если определяются силы сопротивления движению автомобиля экспериментально, то надо выбрать прямолинейный горизонтальный участок дороги, проехать по нему заданное расстояние с заданной постоянной скоростью и измерить расход топлива. Энергия этого топлива будет равна работе силы  на зафиксированном участке дороги, которая противодействует всем силам сопротивления движению . Из этого следует, что сила  равна сумме сил .

Если же подобный эксперимент проводить при ускоренном движении автомобиля, то, в соответствии с формулой (2), сила инерции , препятствующая ускоренному движению автомобиля, автоматически войдёт в сумму сил  сопротивлений и результат определения сил сопротивлений будет полностью ошибочен.

Ньютоновская или движущая сила определится по главному закону механодинамики

. (14)
Ньютоновское ускорение  удобнее определять в этом случае по формуле (8), а инерциальную составляющую  замедления – по формуле (6). Сила инерции определится по формуле (5).
ВЫВОДЫ
1. Все виды движений материальных объектов имеют минимум две фазы движений: ускоренную и замедленную фазу.

2. В Природе и человеческой практике чаще встречаются три фазы движения материальных объектов: ускоренная, равномерная и замедленная.

3. В ускоренной фазе движения материального объекта, сила инерции препятствует его движению.

4. В фазе равномерного движения сила инерции направлена в сторону движения и является силой, способствующей равномерному движению объекта.

5. В фазе замедленного движения сила инерции, является главной силой, движущей объект, который постепенно останавливается, так как силы сопротивления движению больше силы инерции.

6. Невозможно составить единую математическую модель, описывающую одновременно все три фазы движения материального объекта.

7. Современный уровень знаний позволяет корректно описать все три фазы движения материального объекта только порознь.
Источники информации


  1. Канарёв Ф.М. Теоретическая механика. Часть III. Механодинамика.

http://www.micro-world.su/index.php/2012-02-28-12-12-13/561-2012-03-01-02-24-38



Похожие:

И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconАнкета работающего выпускника
Во время обучения Вы являлись непосредственным участником образовательного процесса, поэтому Ваше мнение о различных сферах деятельности...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconСпект занятия по валеологии для детей старшего дошкольного возраста...
Что я могу делать руками и ногами? (занятие с применением здоровьесберегающих технологий) 10. 09. 2011, 21: 06
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconПрезиденту в. В. Путину канарёв Ф. М
Российского путём сохранения успешно действующего процесса поголовной дебилизации нашего молодого поколения и закрепления этого процесса...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно icon-
Анонс. Министр министерства образования и науки Ливанов Д. В. уже сориентировал работу министерства в направлении дедебилизации учебного...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconЗакончен
Гарри посадили на 20 долгих лет в Азкабан за убийство директора Хогвартса после 5 лет узничества ему снится сон, который открывает...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconОтчет за 2008 год Предварительно утвержден Советом директоров ОАО «Пермавтодор»
Уставом общества распространяется порядок одобрения крупных сделок, с указанием по каждой сделке ее существенных условий и органа...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно icon2. Результаты процесса и их потребители
Функция процесса: формирование информационно-библиотечных ресурсов и управление ими с целью информационной поддержки научно-образовательной...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconРекомендации психолога родителям будущих первоклассников
Этот сложный и тяжелый процесс происходит только в том случае, когда сон спокойный, беспрерывный, полноценный. Для того, чтобы быстро...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconСто сибупк 101–2011 Стандарторганизаци и
Настоящий стандарт регламентирует последовательность процесса управления персоналом университета, определяет порядок документирования...
И снится сон об антидебильном прозрении руководства родного университета, принявшего решение об остановке процесса дебилизации будущих инженеров-механиков. Оно iconОтчет о проведении флеш-моб акции «Внимание первоцветы» по ош №129 15 марта 2011 года
Айнабулак -3, Айнабулак -4 прошли с призывами сохранять природу родного края и уникальные растения первоцветы наших гор, не рвать,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница