Biliyor musun, "Fiziksel boşluk" kavramının yanlışlığı nedir?

fiziksel boşluk - görelilik kavramı kuantum fiziği sıfır momentuma, açısal momentuma ve diğer özelliklere sahip kuantize alanın en düşük (zemin) enerji durumu olarak anlaşılmaktadır. Kuantum sayıları. Relativist teorisyenler, fiziksel boşluğa, tamamen maddeden yoksun, ölçülemeyen ve dolayısıyla yalnızca hayali bir alanla dolu bir boşluk derler. Görececilere göre böyle bir durum mutlak bir boşluk değil, bazı hayali (sanal) parçacıklarla dolu bir boşluktur. göreceli kuantum teorisi alan, Heisenberg belirsizlik ilkesine uygun olarak, sanal parçacıkların fiziksel boşlukta sürekli olarak doğup kaybolduğunu, yani görünen (kime göre?), parçacıkların: alanların sıfır noktası salınımları olarak adlandırılan meydana geldiğini savunuyor. Fiziksel boşluğun sanal parçacıkları ve dolayısıyla tanım gereği kendisinin bir referans çerçevesi yoktur, çünkü aksi takdirde Einstein'ın görelilik teorisinin dayandığı görelilik ilkesi ihlal edilecektir (yani mutlak bir ölçüm). fiziksel vakum parçacıklarından referans alan bir sistem mümkün hale gelecek ve bu da SRT'nin üzerine inşa edildiği görelilik ilkesini kesin olarak çürütecektir). Bu nedenle, fiziksel boşluk ve parçacıkları fiziksel dünyanın öğeleri değil, yalnızca görelilik teorisinin gerçek dünyada var olmayan, ancak yalnızca göreli formüllerde, nedensellik ilkesini ihlal eden öğeleridir (olmadan ortaya çıkarlar ve ortadan kaybolurlar). sebep), nesnellik ilkesi (sanal parçacıklar, teorisyenin isteğine bağlı olarak, var olan veya olmayan olarak düşünülebilir), gerçek ölçülebilirlik ilkesi (gözlemlenebilir değil, kendi ISO'ları yoktur).

Bir ya da başka bir fizikçi "fiziksel boşluk" kavramını kullandığında, ya bu terimin saçmalığını anlamıyor ya da kurnaz, göreli ideolojinin gizli ya da açık bir taraftarı.

Bu kavramın saçmalığını, oluşumunun kökenlerine atıfta bulunarak anlamak en kolayıdır. 1930'larda Paul Dirac tarafından, büyük bir matematikçinin, ancak vasat bir fizikçinin yaptığı gibi, esirin saf haliyle olumsuzlanmasının artık mümkün olmadığı netleştiğinde doğdu. Çok fazla gerçek bununla çelişiyor.

Göreceliği savunmak için Paul Dirac, afizik ve mantıksız negatif enerji kavramını ve ardından vakumda birbirini dengeleyen iki enerjinin bir "denizinin" varlığını ortaya koydu - pozitif ve negatif, ayrıca birbirini dengeleyen parçacıklardan oluşan bir "deniz". - bir boşlukta sanal (yani, görünen) elektronlar ve pozitronlar.

Kuvvetler sistemi denir. dengeli, bu sistemin etkisi altındaysa, vücut dinlenme halinde kalır.

Denge koşulları:
İlk denge koşulu sağlam vücut:
Katı bir cismin dengesi için toplamın olması gerekir. dış kuvvetler vücuda uygulanan sıfıra eşitti.
Katı bir cismin dengesi için ikinci koşul:
Bir rijit cisim dengedeyken, ona etki eden tüm dış kuvvetlerin herhangi bir eksen etrafında momentlerinin toplamı sıfıra eşittir.
Rijit bir cisim için genel denge koşulu:
Rijit bir cismin dengesi için dış kuvvetlerin toplamı ile cisme etki eden kuvvetlerin momentlerinin toplamı sıfıra eşit olmalıdır. Kütle merkezinin başlangıç ​​hızı ve cismin açısal dönüş hızı da sıfıra eşit olmalıdır.

Teorem.Üç kuvvet, katı bir cismi ancak hepsi aynı düzlemde yer alıyorsa dengeler.

11. Düz kuvvetler sistemi aynı düzlemdeki kuvvetlerdir.

Düz bir sistem için üç tür denge denklemi:

Vücudun ağırlık merkezi.

ağırlık merkezi sonlu büyüklükteki cisimlere, cismin tüm parçacıklarının yerçekimi momentlerinin toplamının sıfıra eşit olduğu nokta denir. Bu noktada cismin yerçekimi kuvveti uygulanır. Bir cismin (veya kuvvetler sisteminin) ağırlık merkezi genellikle cismin (veya kuvvetler sisteminin) kütle merkezi ile çakışır.

Düz bir figürün ağırlık merkezi:

Bir uçak figürünün kütle merkezini bulmanın pratik bir yolu: askı noktası etrafında serbestçe dönebilmesi için gövdeyi yerçekimi alanına asın O1 . Dengede kütle merkezi İTİBAREN sıfıra eşit olduğu için asma noktasıyla (altında) aynı düşeydedir.

kütle merkezine uygulandığı kabul edilebilecek yerçekimi momenti. Askı noktasını değiştirerek aynı şekilde başka bir düz çizgi buluruz. Yaklaşık 2 C , kütle merkezinden geçer. Kütle merkezinin konumu, kesişme noktaları tarafından verilir.

Kütle hızının merkezi:

Bir parçacık sisteminin momentumu, tüm sistemin kütlesinin ürününe eşittir. M= Σmi kütle merkezinin hızına V :

Kütle merkezi, bir bütün olarak sistemin hareketini karakterize eder.

15. Sürtünme Sürtünmesi- temas eden cisimlerin nispi hareketi sırasında sürtünme.

Dinlenme sürtünmesi- temas eden cisimlerin göreceli hareketinin yokluğunda sürtünme.

kayma sürtünme kuvveti Ftr Göreceli hareketleri sırasında temas eden cisimlerin yüzeyleri arasındaki normal reaksiyonun kuvvetine bağlıdır N veya normal basıncın kuvvetinden PN , ve Ftr=kN veya Ftr=kPn , nerede – kayma sürtünme katsayısı , statik sürtünme katsayısı ile aynı faktörlere bağlıdır k0 temas eden cisimlerin bağıl hareketinin hızının yanı sıra.

16. Yuvarlanma sürtünmesi bir cismin diğeri üzerinde yuvarlanmasıdır. Kayma sürtünme kuvveti, sürtünme yüzeylerinin boyutuna değil, yalnızca sürtünme gövdelerinin yüzeylerinin kalitesine ve sürtünme yüzeylerini azaltan ve onlara dik olarak yönlendirilen kuvvete bağlıdır. F=kN, nerede F- sürtünme kuvveti, N normal reaksiyonun değeridir ve k kayma sürtünme katsayısı.

17. Sürtünme varlığında cisimlerin dengesi- bu, vücudun düzlem üzerindeki normal basıncıyla orantılı maksimum yapışma kuvvetidir.

Belirli bir normal reaksiyon için en büyük sürtünme kuvvetine dayanan toplam reaksiyon ile normal reaksiyonun yönü arasındaki açıya denir. sürtünme açısı.

Pürüzlü bir yüzeyin normal reaksiyonunun uygulama noktasında tepe noktası olan bir koni, generatrisi bununla sürtünme açısını oluşturur. normal reaksiyon, denir sürtünme konisi

dinamikler.

1. AT dinamikler cisimler arasındaki etkileşimlerin mekanik hareketleri üzerindeki etkisi göz önünde bulundurulur.

Ağırlık- bu, maddi bir noktanın boyama özelliğidir. Kütle sabittir. Ağırlık katkıdır (toplanır)

Kuvvet - bu, üzerindeki maddi bir noktanın diğer maddi noktalarla etkileşimini tamamen karakterize eden bir vektördür.

Malzeme noktası- dikkate alınan harekette boyutları ve şekli önemsiz olan bir cisim (ör: öteleme hareketinde, katı bir cisim maddi bir nokta olarak kabul edilebilir)

malzeme sistemi denilen noktalar bir çok maddi noktalar birbirleriyle etkileşime girerek.

1 Newton yasası: herhangi bir maddi nokta, dış etkiler bu durumu değiştirene kadar bir dinlenme veya düzgün doğrusal hareket durumunu korur.

Newton'un 2. yasası: bir malzeme noktası tarafından elde edilen ivme atalet sistemi referans, noktaya etki eden kuvvetle doğru orantılı, noktanın kütlesiyle ters orantılıdır ve kuvvetle aynı doğrultudadır: a=K/m

Newton'un 3. yasası: Eylemsiz bir referans çerçevesinde iki maddi noktanın etkileşim kuvvetleri mutlak değerde eşittir ve zıt yönlere yönlendirilir. : Fik= - Fki

Statikte ve kinematikte (n° 51), değişmez bir şekilde birbirine bağlı olan bir malzeme noktaları sistemine katı cisim denir. Bu sistem, bu nedenle, bu noktalara etkiyen kuvvetler ve cismin hareketi ne olursa olsun, noktaları birbirinden sabit mesafelerde kalan kesinlikle katı bir cisimdir.

Bu şekilde tanımlanan beden elbette bir idealleştirmedir. Her şeyden önce, fizik bize katıların çok karmaşık bir yapıya sahip olan ve çok çeşitli gizli hareketlerde olabilen moleküllerden oluştuğunu öğretir. Orta konumlarına alınan moleküller ile ilgili oldukları söylenebilir. büyük ölçüde aynı konuda yaklaşımlar

birbirinden aynı mesafeler. Dolayısıyla burada sadece orta konumlarındaki moleküllere maddesel noktalar olarak bakabiliriz. Ama hepsi bu değil; Gizli moleküler hareketleri ihmal etsek ve sadece parçacıkların görünür hareketlerine dikkat etsek bile, o zaman bile tüm doğa cisimleri kendilerine uygulanan kuvvetlerin etkisi altında şekil değiştirir; aynı cismin parçacıkları arasında etki eden iç kuvvetler, bildiğimiz gibi (n° 109) bu deformasyonlara bağlıdır. Ancak fizikte "katı" olarak adlandırılan cisimlerin deformasyonları çok küçük olduğundan, cisimlere uygulanan kuvvetler çok büyük olmadıkça ve çalışmazsak ilk yaklaşımda ihmal edilebilirler. Iç kuvvetler. Katılarda meydana gelen iç kuvvetlerin ve görünen deformasyonların belirlenmesi, artık statik ile ilgili değil, elastikiyet teorisi ile ilgili zor bir iştir. Sunacağımız teori, katılara daha fazla doğrulukla uygulanabilir. fiziksel bedenler mükemmel rijit bir gövdeye yaklaştıkça.

Mantıksal bir bakış açısından, katı bir cismin geometrik statiği şu şekilde düşünülmelidir: limit teorisi. o yola koyulur bilinen numara Moleküler yapıları ve elastik özellikleri ne olursa olsun tüm katılara uygulanabilen genel yasalar, eğer deformasyonlar sonsuz küçük olarak kabul edilebilirse. Bununla birlikte, bu şekilde inşa edilen teori tamamlanmamış bir denge teorisidir, çünkü katılımı bazı durumlarda kesinlikle gerekli olan elastik özellikleri sistematik olarak bir kenara bırakır. Bu durumlarda, geometrik statik yöntemleri, denge probleminin önümüze koyabileceği tüm soruları çözmek için yetersiz kalıyor. Katı bir cismin mutlak değişmezliği hipotezi korunursa, bu soruların bazıları çelişkili bile olabilir.

Deforme olmama koşulu, katıların denge teorisini doğrulamak için yeterli değildir;

buna katı bir cismin tanımına ek olarak aşağıdaki mekanik varsayım eklenmelidir:

Varsayım. - Katı bir cismin denge koşullarındaki hiçbir şeyi değiştirmeden, iki noktasına uygulanan eşit ve doğrudan zıt iki kuvvet toplanabilir veya çıkarılabilir.

Bu varsayım, sanal yer değiştirmeler ilkesi olarak bilinen genel bir ilkeden türetilebilir, ancak şimdilik bunu yapmayacağız. Analitik statiğin temeli olarak aşağıdaki bölümlerden birinde söz konusu ilkeyi oluşturacağız. Ayrıca, dinamiğin temel yasalarını dersin önceki bölümünde sunduğumuz biçimde kabul edersek, bu varsayımı ortaya koymak da yararsız olacaktır, çünkü incelenen varsayım, daha sonra göreceğimiz gibi, basit bir önermedir. özel durum bir genel teorem katı vücut dinamiği. Burada tanıtacak olursak, bunu statik olanın arkasında bağımsız bir disiplinin karakterini korumak için yapıyoruz. Bu varsayıma fizik açısından, deneyimin doğrudan bir sonucu olarak bakacağız; aynı bakış açısından teorik mekanik bunu, moleküler hipotezin girişinden kurtulma avantajıyla, statikte benimsenen katı bir cisim tanımına bir ek olarak ele alacağız.

Vektörler teorisinde (§ 28) daha önce belirtildiği gibi, bu temel varsayım, sonuç olarak aşağıdaki önermeyi gerektirir:

Rijit bir cismin denge koşullarını bozmadan, bu yeni noktanın cisme bağlı olması koşuluyla, kuvvetin uygulama noktası, hareket çizgisi üzerindeki herhangi bir noktaya aktarılabilir.

Bu cümlenin, vücudun çeşitli noktalarının birbirine uyguladığı eylemlere değil, yalnızca vücudun denge durumuna atıfta bulunduğunu söylemeye gerek yok, çünkü bu içsel eylemler, elbette, uygulama noktası değiştiğinde değişecektir. gösterilen kuvvet değişir.

işlem, örneğin, bazı desteklere katı bir cisim yerleştirildiğinde gerçekleştirilebilir, ancak hiçbir durumda bu durumda kuvvet aktarımının desteklerin tepkilerini değiştirmeyeceği iddia edilemez. Bu nedenle, örneğin uygulanan kuvvetlerden birini veya birkaçını dayanak noktasına aktararak, desteklerin tepkilerini belirlerken kuvvet aktarımı ilkesini uygulamak büyük bir hata olacaktır. Bu durumda geçerli olabilecek tek koşul, genel denge koşullarıdır, çünkü ikincisi her zaman gerekli koşullardır.

185. Sert bir gövdeye uygulanan kuvvetlerin azaltılması (statik bakış açısı).

Az önce rijit bir cismin dengesini bozmadan cismin noktalarına uygulanan kuvvetler üzerinde aşağıdaki işlemleri yapmanın mümkün olduğunu gördük:

1°. Bir noktada uygulanan kuvvetlerin eklenmesi veya genişletilmesi.

2°. İki eşit ve doğrudan zıt kuvvetin toplanması veya çıkarılması.

3°. Eylem hattında keyfi bir noktaya kuvvet transferi.

Bu işlemler, vektörler teorisinde (Bölüm 29) oluşturulduğu gibi, tam olarak iki eşdeğer vektör sistemini birbirine getirmeyi mümkün kılan temel işlemlerdir. Bundan aşağıdaki teoremi elde ederiz:

Katı bir cismin dengesini bozmadan, cisme uygulanan herhangi bir kuvvet sistemini, birincisine eşdeğer bir vektörler sistemi olan başka bir kuvvet sistemi ile değiştirmek mümkündür.

Bu tür iki kuvvet sistemine eşdeğer denir.

Katı bir cisme uygulanan bir kuvvetler sistemini azaltma problemi, bir vektör sistemini azaltma problemiyle örtüşür, böylece aşağıdaki sonuçları çıkarabiliriz:

1°. İki kuvvete indirgeme. Rijit bir cisme uygulanan kuvvetler sistemi azaltılabilir,

dengesizlik, sadece biri vücudun keyfi olarak seçilen bir noktasında uygulanan iki kuvvete (n ° 26).

2°. Güçte ve bir çiftte azalma. Bir rijit cisme uygulanan kuvvetler sistemi, dengeyi bozmadan cismin herhangi bir O noktasında uygulanan bir kuvvete ve bir çifte indirgenebilir. Kuvvet, O noktasına aktarılan sistemin tüm kuvvetlerinin bileşkesi R'dir ( ana vektör) ve çiftin momenti, aynı noktaya (n ° 24) göre kuvvetler sisteminin ana momentine O eşittir.

Kuvvetler sisteminin bir bileşke R'ye indirgenmesi için, keyfi olarak alınmış bir indirgeme merkezi O için, geometrik toplam R'nin sıfırdan farklı olması ve sonuçta ortaya çıkan G momentinin (eğer değilse) gerekli ve yeterlidir. sıfıra eşittir) R'ye diktir. Sonuç, bu durumda sistemin merkezi ekseni boyunca yönlendirilir.

Sistemin bir çifte indirgenmesi için ana vektör R'nin sıfıra eşit olması ve ana moment O'nun sıfırdan farklı olması gerekli ve yeterlidir. Bu durumda sistemin asal momenti uzaydaki her nokta için aynıdır.

Son olarak, eğer R ve G vektörlerinin ikisi de sıfırsa, sistem sıfıra eşittir ve cisim dengede olacaktır. Bu durumu bir sonraki bölümde ele alacağız.

Bir düzlemdeki kuvvetler. - Tüm kuvvetler aynı düzlemde hareket ettiğinde ve geometrik toplamı R sıfıra eşit olmadığında, ortaya çıkan G momenti (ve her kuvvetin momenti) R'ye diktir. Bu nedenle, bu kuvvetler bir bileşke R'ye indirgenir. merkezi eksen noktasında uygulanır (açıkçası kuvvetlerin etki düzleminde uzanır). R sıfıra eşitse sistem bir çifte indirgenir ve ayrıca G sıfıra eşitse sistem dengededir.

Herhangi bir düz kuvvet sisteminin her zaman iki kuvvete indirgenebileceğini belirtmekte fayda var, adj. verilen iki A noktasında ve düzlemde,

Aslında, AB çizgisinin dışında kalan bir O noktasında uygulanan her bir t kuvveti, OA ve OB yönleri boyunca, A ve B noktalarına aktarılabilen iki bileşene ayrıştırılır. AB üzerinde ve kuvvetin etkisinin A'dan geçtiği çizgi, daha sonra kuvvetin etki çizgisi A'dan geçmiyorsa, kuvvetin uygulama noktası aktarılabilir, o zaman kuvvetin uygulama noktası aktarılabilir ilk duruma yol açan AB düz çizgisinin ötesindeki eylem çizgisi boyunca.

paralel kuvvetler. - Kuvvetler paralelse ve geometrik toplamı R sıfıra eşit değilse, sonuçta ortaya çıkan G momenti R'ye diktir ve bu nedenle, bu kuvvetler merkezi eksenin bir noktasında uygulanan bir sonuçta R'ye indirgenir (paralel kuvvetlerin genel yönüne göre). R sıfıra eşitse, sistem bir çifte indirgenir veya dengededir (çiftin momenti sıfıra eşit olduğunda).

186. Katı bir cismin dengesi.

Serbest bir rijit cismin dengesi için, ona uygulanan kuvvetler sisteminin (yani bu durumda dış kuvvetlerin) sıfıra eşit olması gerekli ve yeterlidir.

Genel bir denge koşulu olduğu için bu koşulun gerekli olduğunu zaten biliyoruz.

Sert bir gövde için de yeterli olduğu ortaya çıkıyor. Gerçekten de, bir kuvvetler sistemi sıfıra eşitse, temel işlemlerle sıfıra indirgenebilir ve bu nedenle, onu oluşturan tüm kuvvetler basitçe atılabilir. Buna dayanarak, vektör formunda iki denge koşulumuz var.

Bu koşullar altı cebirsel denkleme ayrılır. X, Y, Z, R vektörünün üç dikdörtgen koordinat ekseni üzerindeki izdüşümleri veya aynı eksen üzerindeki tüm kuvvetlerin izdüşümlerinin toplamı olsun; daha fazla izin ver L, M,

Bu kuvvetlerin aynı eksenler etrafında oluşan sistemin momentleri; o zaman bu altı denklem şöyle olacaktır:

Genellikle ilk üç denklemin (R = 0'a eşdeğer) denge koşulları olduğu söylenir. ileri hareket, ve son üçü (eşitlik G = 0'a eşdeğer) dönüş için denge koşullarıdır. Bu tür isimlerin temelini daha sonra aynı problemin çözümüne sanal çalışma prensibini uygularken alacağız.

187. Sert bir gövdeye uygulanan kuvvetlerin azaltılması (dinamik bakış açısı). dinamik denge.

Rijit bir cismin dinamiğinde, serbest bir rijit cisim durumunda, her bir an için ana vektör ve ana moment, kendisine uygulanan tüm kuvvetlerin bir noktasına göreliyse, hareketinin tamamen belirleneceğini göstereceğiz. verilmiştir. Dolayısıyla aşağıdaki teoremi elde ederiz:

Katı bir cisme uygulanan iki kuvvet sistemi, vektörler teorisi açısından sürekli olarak birbirine eşitse, cismin hareketi açısından bunlar eşdeğer olacaktır.

Bu teorem esasen dinamiklerle ilgilidir, ancak aynı zamanda dinamiklerle de yakından ilgilidir. geometrik statik. Gerçekten de, statikte katı bir cismin tanımını (n° 184) iyileştiren temel postülatın çok basit bir genellemesi ile kanıtlanabilir.

Gerçekten de, bu varsayımı aşağıdaki ile değiştiriyoruz:

Katı bir cismin durgun veya hareket halindeki herhangi bir şeyi değiştirmeden, cismin iki noktasına uygulanan iki eşit ve doğrudan zıt kuvvet toplanabilir veya çıkarılabilir.

Doğrudan deneyimle de doğrulanabilen bu daha genel varsayım, aşağıdakileri vermemize izin verir:

indirgeme ve kuvvetlerin denkliği kavramının aynı genellemesi. Gerçekten de, § 185'in tüm cümlelerinde, "dengeyi bozmadan" kelimeleri "vücudun dinlenme veya hareket halindeki hiçbir şeyi değiştirmeden" kelimeleri ile değiştirilebilir. O zaman n°185'in sonucunun burada belirtilen dinamik ilkeye eşdeğer olduğu ortaya çıkar.

Özellikle, bir sonuca dikkat ediyoruz:

Bir S kuvvetler sisteminin etkisi altındaki katı bir cisim dengede kalırsa, o zaman bu kuvvetler sistemi (sıfıra eşdeğerdir) cismin hareket halinde bile hiçbir şeyi değiştiremez, eğer ikincisi artık durağan değilse.

Aşağıdaki tanımı oluşturmak artık tamamen doğaldır:

Belirli bir kuvvetler sistemi dinamik açıdan dengededir veya kuvvetler uygulandıkları katı cismin dinlenme veya hareket durumunu değiştiremiyorsa dinamik dengededir.

Bu tanımla şu önermeyi yapabiliriz:

Katı bir cisme uygulanan kuvvetlerin dinamik dengede olması için, sıfıra eşdeğer bir vektörler sistemini temsil etmeleri gerekli ve yeterlidir.

Rijit bir cisme uygulanan kuvvetlerin dengesini bu şekilde temsil etmek çok yaygındır ve "denge" kelimesi bu anlamda çok sık kullanılır. Bununla birlikte, böyle bir denge fikrinin statikten çok dinamiklere atıfta bulunduğu gerçeğini gözden kaçırmamak gerekir.

188. Sert bir cismin ağırlık merkezi.

Bir rijit gövdeye uygulanan kuvvetlerin azaltılması, özellikle, gövdeyi oluşturan tüm malzeme noktalarının ağırlık kuvvetleri için gerçekleştirilebilir. Bütün bu yudumlar paralel kuvvetler, eşit odaklı. Bu vektör sistemi, bu nedenle, katı cismin toplam ağırlığına (P) eşit bir sonuca indirgenir ve bu paralel vektörlerin merkezine uygulanır.

G'yi göstereceğiz. Vücuttaki konumu, Dünya yüzeyine göre yönelimine bağlı olmayan bu nokta, cismin ağırlık merkezidir. Bir sonraki bölümde koordinatlarını nasıl belirleyebileceğimizi göreceğiz. Önceki teoremlerden, hem statik hem de dinamik bir bakış açısından, katı bir cismin çeşitli noktaları üzerindeki yerçekimi hareketinin, cismin ağırlık merkezine uygulanan toplam ağırlığa, tek bir kuvvete indirgendiği sonucu çıkar.