Энергетика свободного падения: откуда берётся приращение кинетической энергии пробного тела?




 

Банальный вопрос: откуда берётся энергия, которая превращается в кинетическую энергию тела (малого, с массой m), свободно падающего по вертикали (на большое тело с массой M)?

Этот наивный вопрос является мучительным как для физики столетней давности, так и для современной физики. Без привлечения подхода общей теории относительности (ОТО) на этот вопрос обычно отвечают так:

1) гравитационное поле, создаваемое телом M, совершает работу над телом m;

2) в кинетическую энергию тела m переходит энергия гравитационного взаимодействия тел M и m.

Оба эти ответа вызывают новые недоумённые вопросы. Если, во-первых, поле, создаваемое телом M, совершает работу, то энергия поля должна уменьшиться на величину совершённой работы. Но ведь это поле, а, значит, и его энергия, определяются только телом M, и, поскольку с телом M ничего не происходит, то и энергия его поля не должна уменьшаться. Иначе было бы возможно ослабить гравитационное поле планеты, многократно роняя один и тот же камешек. Далее, во-вторых: энергия гравитационного взаимодействия тел M и m, превращаясь в кинетическую энергию падающего тела m, также должна уменьшаться по мере уменьшения расстояния r между их центрами масс. С этим требуется согласовать тот факт, что тела M и m взаимодействуют, пока расстояние между ними не слишком велико - на бесконечном удалении они не взаимодействуют, т.е. при этом энергия их гравитационного взаимодействия равна нулю. Математика легко и изящно делает требуемое согласование, приписывая энергии гравитационного взаимодействия отрицательный знак (??!):

, (1)

где G - гравитационная постоянная.

 

На этом рисунке энергия гравитационного взаимодействия обозначена как Ug, она же есть потенциальная энергия гравитационного взаимодействия Ep. А всем хорошо известная формула для потенциальной энергии вблизи поверхности Земли Ep = mgh – это всего лишь касательная к реальной кривой Ug, приподнятая по оси ординат в положительную область путём подбора соответствующей константы. А фактически, потенциальная энергия взаимодействия двух тел, получается, ВСЕГДА отрицательной (?).

Но имеет ли физический смысл отрицательная энергия взаимодействия, которая превращается в положительную кинетическую энергию? Энергия, которая может быть отдана одним физическим объектом другому, положительна по своей сути, поэтому энергетический баланс принципиально отличается, например, от финансового баланса. Люди могут работать "в долг", но физические законы - нет.

Впрочем, об ошибочности обоих приведённых выше ответов можно судить по самому факту появления ОТО, ведь природа гравитации, якобы, вскрылась только благодаря этой теории. Согласно подходу ОТО, не требуется никаких превращений энергии для того, чтобы с ускорением двигать тело m: ускорение возникает единственно благодаря искривлению пространства-времени в окрестностях тела M. Эта красивая математически идея, на наш взгляд, лишена полноценного физического содержания. Ведь очевидно, что при свободном падении тела его кинетическая энергия растёт, поскольку именно кинетическая энергия, набранная им, может быть выделена, например, при его ударе о поверхность. Мы повторяем свой вопрос: какая же энергия превращается в кинетическую энергию свободно падающего тела? Или свободное падение, в рамках подхода ОТО, происходит с нарушением закона сохранения энергии? Как видите, все три подхода официальной теории гравитации, базирующейся на постулате, что каждая масса во вселенной порождает вокруг себя гравитационное поле, банальный вопрос с энергетикой свободного падения так и не прояснили. При этом напомним, что ОТО в «ортодоксальной» физике считается самой продвинутой теорией гравитации.

 

В рамках же унитарной гравитации («цифровая» физика), закон сохранения энергии, конечно же, при свободном падении не нарушается. Проблемы с балансом энергий при свободном падении обусловлены неявным предрассудком о том, что энергия, которая станет кинетической энергией тела, должна быть сообщена этому телу откуда-то извне. Нам же представляется, что в кинетическую энергию свободно падающего тела превращаться энергия квантовых пульсаторов (элементарных частиц) самого этого тела, т.е. его собственная энергия. Искривление же пространства-времени в месте нахождения тела лишь направляет это энергопревращение и задаёт его интенсивность.

Физический смысл гравитационного искривления пространства-времени заключается в следующем. Радиальный профиль "потенциальной ямы" задаёт не пространственное распределение "потенциальной энергии" квантового пульсатора, а этот профиль напрямую задаёт пространственное распределение собственной энергии квантового пульсатора.

В окрестностях Солнца и планет заданы центрально симметричные частотные (гравитационные) воронки, которые по закону обратных квадратов (расстояний от центра частотной воронки) задают собственные энергии «кирпичиков» вещества – квантовых пульсаторов.

 

 

На этом рисунке изображены планетарные частотные (гравитационные) воронки конечных размеров (например, радиус земной частотной воронки составляет примерно 900 000 км) на склонах грандиозной солнечной частотной воронки. Ориентировочный размер солнечной частотной воронки по данным из открытых источников удалось оценить, как 49 а.е. – по внешнему краю пояса Койпера. Пространство-время за границей солнечного частотного склона возможно «плоское». NASA на своём сайте немного выкладывала информацию о параметрах полёта четырёх аппаратов (Пионер-10, Пионер-11, Вояджер-1, Вояджер-2), вышедших за пределы солнечной системы, но эти данные оказалось фрагментарны и округлены, поэтому более конкретную информацию по этой теме добыть пока не удаётся.

К вопросу движения планет в Солнечной системе следует добавить следующее, собственно кеплерово движение вокруг Солнца (точнее, вокруг центра солнечной частотной воронки) совершают не планеты, а их (планетарные) частотные воронки, а сами планеты просто удерживаются в центральных «провалах» своих частотных воронок. Далее, при движении планетарных частотных воронок конечных размеров, по частотным склонам грандиозной солнечной частотной воронки солнечная гравитация (или точнее, действие солнечного частотного склона) в объёме планетарных частотных воронок ОТКЛЮЧЕНО! (Об этом факте мы в частности говорили в конспекте «Этот НЕ всемирный закон «всемирного» тяготения» в разделе 8.«Унитарное действие тяготения». Так, спутники GPS, Глонасс и все другие с дневной и ночной сторон Земли летают в ЦЕНТРАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОЙ земной частотной воронке, БЕЗ наложения на неё солнечного частотного склона.). И ещё сверх интересный экспериментальный факт. Граница между планетарными и солнечным частотными склонами – это не материальная, а программная действительность. Но пересечение этой программно организованной границы как материальными телами (например, космическими аппаратами, астероидами и т.д.), так и светом приводит к РЕАЛЬНЫМ физическим эффектам. Для материальных тел скачком меняется их локально-абсолютная скорость и характер их траектории. Например, вначале материальное тело находилось на солнечном частотном склоне, имело некоторую локально-абсолютную скорость в гелио-центрической системе отсчёта и эллиптическую орбиту относительно Солнца. А после вхождения в частотную воронку планеты, имеет локально-абсолютную скорость, которая находится из векторного сложения скорости входа материального тела в частотную воронку планеты и орбитальной скорости планеты (точнее, планетарной частотной воронки) при её орбитальном движении вокруг Солнца. И гиперболическую орбиту в плането-центрической системе отсчёта. Именно скачок этой истинной (локально-абсолютной скорости) и фиксируется ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО через доплеровский сдвиг частоты отражённого радиосигнала при радиосвязи, например, с межпланетной космической станцией. Внимание! Доплеровский сдвиг частоты реагирует на изменение ОДНОЙ ЕДИНСТВЕННОЙ истинной скорости материального тела - локально-абсолютной! Чтобы там не говорили все кривые и косые наблюдатели из разных систем отсчёта, сильно уверовавшие в теорию относительности – СТО – эту математическую абстракцию.

Пересечение светом этой нематериальной границы даёт объяснение звёздной и планетарной аберрации. Подробнее об этом позже.

 

Как мы уже отмечали, физический смысл гравитационного искривления пространства-времени заключается в следующем. Радиальный профиль "потенциальной ямы" задаёт не пространственное распределение "потенциальной энергии" квантового пульсатора, а этот профиль напрямую задаёт пространственное распределение собственной энергии квантового пульсатора (под квантовыми пульсаторами мы понимаем "кирпичики", из которых построено вещество, но не кванты света):

, (2)

где h - постоянная Планка, f - частота пульсатора. Из выражения (2) следует, что, при небольшом перемещении D r (таком, что D r << r) в направлении к телу M, собственная энергия квантового пульсатора уменьшается на величину

. (3)

Если под кинетической энергией квантового пульсатора понимать величину

, (4)

где v - локальная скорость (в нашем случае - вертикальная), то можно показать, что, в приближении v << c, при падении квантового пульсатора с ускорением , уменьшение собственной энергии равно увеличению кинетической энергии . Выражение для энергетического баланса, описывающее свободное падение квантового пульсатора, имеет вид:

, (5)

и отличается от аналогичного выражения для случая свободного падения тела с массой m тем, что "масса" квантового пульсатора изменяется в процессе падения. Тем не менее, выражение (5) приводит к хорошо известному значению набираемой скорости при свободном падении:

, (6)

где - начальная скорость.

 

И на последок ещё пару слов про выражение GM - гравитационный параметр силового центра, что присутствует в формулах (2) и (3). В самом начале конспекта «Этот НЕ всемирный закон «всемирного» тяготения» мы говорили, что из опытов по измерению ускорений свободного падения к большим космическим телам – к Солнцу и планетам – определяются лишь произведения гравитационной постоянной G на массы этих тел, но сами эти массы отнюдь не определяются. Ньютон на глазок прикинул среднюю плотность Земли, как 5,5 грамм на куб.см. Отсюда далее вычислили «массу» Земли через её размер. Теперь уже открыта дорога к вычислению значения гравитационной постоянной G. Таким вот образом её значение из пальца и высосали. А потом через это значение G «вычислили» и массы остальных планет и Солнца (экспериментально определяя ускорения свободного падения на некотором расстоянии от них). Как говорится, ловкость рук. А точнее, вера в то, что каждая масса создаёт вокруг себя «гравитационное поле». В нашем же подходе, к выражению GM нужно относится, как некоторому «неделимому» числовому параметру, характеризующему силовой центр, т.е., крутизну частотного склона каждой конкретной частотной воронки. И в этой связи нужно особо отметить, что реальные массы планет и Солнца, т.е., количество вещества, свалившегося в центры своих частотных воронок науке пока НЕ известно. Все эти «известные» массы планет довольно ориентировочные.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-07-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: