Альтернативная история. Альтернативная политика. Альтернативная техника. Даже альтернативная тактика. Оказывается, есть ещё и альтернативная физика.
Как показывает практика, данное направление обретает осязаемые очертания, когда за учебник физики берутся творчески настроенные гуманитарии. Книги и фильмы дают множество примеров того как злобный враг получив в грудь заряд картечи из дробовика со скоростью хорошего экспресса уносится сквозь дальнюю бетонную стену. Удар прокаченного по самое не балуйся каратэки отправляет его противника в полет по красивой баллистической траектории с перигеем в метров пять-десять. А ленивое движение легкой казачьей сабли разрубает не только, закованного по самую макушку в тяжелые доспехи польского гусара, но и его коня и мост на котором этот конь случайно оказался.
Одни творческие люди, такие как Дж. Лукас всё прекрасно понимают. Другие искренне верят, что «гуманитарная физика» отражает реально происходящие процессы.
Как всё обычно начинается?
Дана уже упомянутая сабелька весом в 0,9 кг. Внешняя сила разгоняет её до 8 м/с. Ускорение порядка 13 м/сек за сек. И вот такой страшный снаряд надо остановить точно такой же заточенной железякой. С этого момента и начинается альтернативная «гуманитарная» физика.
Творчески мыслящий гуманитарий считает, что удар будет настолько страшен, что остановить его подобно попытке «…удержать на кончике сабли гирю в 32 килограмма на вытянутой руке. А хороший удар создаст куда большее давление». А точнее:
Берем
«F=mv/t» … которая и «есть Ваша любимая F = ma, поскольку F = mv/t = m*(v/t) = ma:))))) Формула импульса, коллега, это второй закон ньютона, только в профиль:)))))
и
а) легонькую саблю — 0,9 кг
б) Махонькую скорость — 8 м/сек
в) Время соударения отсюда — http://www.olegmaskaev.ru/entsiklopediya-boksa/s/sila-udara — по аналогии с боксером — 14-18 м/сек
0,9*8/0,018 = 400 ньютон. 400 ньютон / 9,8 м/сс = 40,8 кг.
Ни веса руки, ни мускульной силы — ничего:)))»
На закономерный вопрос добросовестного критика, какое вообще отношение данные цифры имеют к проблеме остановки атакующего клинка, если к точке встречи он подходит ведомый силой всего около 12 ньютонов (F=ma), следует не менее закономерный ответ:
«ВОЗЬМИ УЧЕБНИК ЗА ДЕВЯТЫЙ КЛАСС (вот тут http://www.nado5.ru/e-book/fizika-9), И ПОЧИТАЙ, ЧТО ЗА ФОРМУЛУ ТЫ ВЗЯЛ, ЛИТЕРАТОР!!!!:))))))) F=ma — это второй закон ньютона. А помимо второго закона Ньютона, существует еще и третий закон:))) А он гласит, дорогой мой биолог, что СИЛА ДЕЙСТВИЯ РАВНА СИЛЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ. … если нужно разогнать клинок с 0 до 8 м/сек не на 2,5 м, а на полутора метрах — что будет? Ускорение вырастет еще, не так ли? И сила, которую нужно приложить, для того чтобы достичь такого ускорения вырастет, да? А если клинок надо разогнать с 0 до 8 м/сек на расстоянии всего полметра? А если — 10 см? Даже тебе, химик, должно быть очевидно — ускорение в этом случае должно возрастать. А РАЗ ВОЗРАСТАЕТ УСКОРЕНИЕ — ЗНАЧИТ ВОЗРАСТАЕТ И СИЛА, КОТОРУЮ НАДО ПРИЛОЖИТЬ, ЧТОБЫ ДОСТИЧЬ ЭТОГО УСКОРЕНИЯ. ПОтому что сила прямо зависит от ускорения. Поэтому, читай по губам, астроном — СИЛА, ПОТРЕБНАЯ ДЛЯ РАЗГОНА ТЕЛА С 0 ДО 8 м/сек ЗАВИСИТ ОТ РАССТОЯНИЯ, НА КОТОРОМ РАЗГОНЯЕТСЯ ТЕЛО, И ЧЕМ МЕНЬШЕ РАССТОЯНИЕ, ТЕМ БОЛЬШЕ СИЛЫ НАДО ЗАТРАТИТЬ, ДЛЯ РАЗГОНА ТЕЛО ДО СКОРОСТИ 8 м/сек.
Если Вы хотите тормозить на расстоянии 2,5 м — не вопрос, тогда формула принимает вид ускорение = (- 8*8) / (2*2,5) = -64/5 = -12,8 м/сек за секунду. Для этого Вам надо будет приложить силу 0,9 кг * (-12,8 м/сек за сек) = — 11,52 ньютон. МИНУС 11,52 ньютон, т.е. вектор будет другим, противоположным разгону:))) Как Вы (наверное) можете посчитать — для торможения понадобиться то же самое время — 0,625 сек:))).
А теперь попробуем посчитать какое ускорение понадобиться придать 0,9 кг сабле, чтобы разогнать ее с 0 до 8 м/сек используя не 2,5 метровый, а 5 сантиметровый участок разгона. В этом случае сабле необходимо придать ускорение: 8*8/ (2*0,05) = 64/0,1 = 640 м/сек за сек. Это не в силах человеческих, но мы-то сейчас разбираем физический пример. Для этого требуется сила, равная 0,9 * 640 = 576 ньютонов. Причем сабля преодолеет эти 5 см за каких-то 2*0,05/8 = 0,0125 сек. Это, я надеюсь, понятно?
ВЫВОД:
А вот если Вы хотите остановить саблю на участке в 5 см, тогда придется (-8 м/сек * 8 м/сек) / (2*0,05 м) = (-64) / 0,1 = -640 м/сек за сек. Для того, чтобы тормознуть саблю 0,9 кг со скорости 8 м/сек до 0 м/сек понадобится сила 0,9 кг * (-640 м/сек за сек) = 576 ньютонов».
В общем, разрубаем саблю гусара, его самого и коня. И, главное, полностью в соответствии с формулой расчета силы удара. Правда возникает глупый вопрос. Ведь для того чтобы цифры сошлись скорость клинка в месте встречи с другой саблей должна быть равна нулю. То есть гадкий гусар её таки остановил, приложив искомые 576 ньютонов. Неужто обеспечил своей сабельке разгон до 640 м/сек за сек? Возникает следующий вопрос – а гусар то, вообще, человек?
Гуманитарий радостно поясняет:
«Ваша ошибка заключается в том, что сабля, ставящая блок, тоже проходит определенный участок и тоже разгоняется до известных величин».
Остаётся только согласиться: Упругая кисть фехтовальщика в состоянии скомпенсировать нагрузку в 98 ньютонов (конечно если этот фехтовальщик железный Арни, а критик на большее чем 40 ньютонов не способен). Чем будете компенсировать ещё 478 ньютонов? Встречным разгоном клинка до ускорения в 531 м/сек за сек? Это вполне в человеческих силах?
Далее идут другие неудобные вопросы. А сила тем временем растет. И под раздачу уже попадают и мост, на который по неосмотрительности заехал гусар, и его опоры, и неудачно подвернувшаяся скала. В результате гуманитарий становится в позу пьющего оленя, в надежде, что подкрадывающийся пушистый полярный зверек его не заметит или примет за деталь пейзажа.
В чем же причина, ведь силу удара творческая личность, по большому счету, рассчитывала правильно?
Только вот сила удара к силам ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ возникающим при ударе никакого отношения не имеет. Удар это толчoк, кратковременное взаимодействие тел, при котором происходит перераспределение кинетической энергии. А формула расчета силы удара использует данные расчетов собственно процесса взаимодействия, а именно скорость после столкновения. И предназначена для описания его последствия, в частности, деформации объектов во время удара.
То есть сначала определяется скорость объектов системы после удара. А после этого найденная скорость подствляется в формулу расчета силы удара как "V2".
При ударе выполняется закон сохранения импульса. mV=m1v1+m2v2. Где «V» это общая скорость тел, полученная после удара. Второй закон Ньютона может быть записан в импульсной форме: изменение импульса тела равно импульсу действующей на него силы. Закон сохранения импульса является следствием второго и третьего законов Ньютона. F=F1+F2=m1a1+m2a2.
Импульс p=m*v. Правда если смотреть несколько выше, гуманитарий представляет себе импульс несколько иначе. Видимо в профиль.
А теперь давайте рассмотрим уже описанную ситуацию с точки зрения обычной физики.
Массы сабель равны. m1=m2
Сабли после удара остановились. Значит «V»=0
Для замкнутой системы из двух тел массой m1 каждое закон сохранения импульса будет иметь форму (m1+ m2)*0= p1 + p2. То есть для обеспечения остановки системы импульсы тел должны быть равны. При равной массе тел, следует, что и скорости их равны. А раз равны импульсы, то равны и силы, под действием которых тела подошли к моменту удара. То есть F1=F2
Соответственно и векторная запись сил действующих в системе будет иметь вид: F=F1+F1
Третий закон Ньютона.
Fy=Fy
m – масса тела.
a – ускорение.
t – время разгона.
v – скорость тела.
T – время соударения.
F=m*a – внешняя сила разгоняющая объект.
Fy=(m*v)/T – сила удара.
Fy=(m*v)/T=(m*a*t)/T=(m*a)*t/T= F*(t/T)
Внешняя сила никуда и никогда не исчезает. Второй закон Ньютона продолжает действовать при любых исходных данных. Точно также как и Третий закон Ньютона, и закон сохранения импульса.
Закон сохранения импульса Р=р1+р2. Если после удара тела остановились – р1 = р2
m1*v1 = m2*v2. Если m1=m2, то и v1=v2. Таким образом, в данном случае закон сохранения импульса имеет вид: m1*v1 = m1*v1.
Третий закон Ньютона для Fy в рассматриваемом случае. (m1*v1)/Т = (m2*v2)/Т или (m1*v1)/Т = (m1*v1)/Т Fy = (m1*a1*t)/T=(m1*a1)*t/T= F1*(t/T)
Ну и конечна запись: F1*(t/T)= F1*(t/T)
F1 = F1*(t/T) / (t/T)
F1= F1
Теперь смотрим на формулу используемую «гуманитарным физиком».
F=mv/t. Что здесь написано? Собственно «mv» это импульс, а «t» — время за которое он изменился. При введении отрезка временя закон изменения импульса будет иметь вид: mV/t=m1v1/t+m2v2/t. Если объекты после ударного взаимодействия остановились (m*0)/t=m1v1/t+m2v2/t. Иллюстрация третьего закона Ньютона – сила действия равна силе противодействия.
Но вернемся к mV/t=m1v1/t+m2v2/t. В нашем случае формула имеет вид:
(m1+ m1) V/t=m1v1/t+ m1v1/t. Формула имеет смысл если «t» в обеих частях формулы одно и то же. Для времени 0,62 сек F1=m1v1/t=12 ньютонов.
А что делает гуманитарий? Берет для расчета только один компонент общей формулы: (m1+ m1) V/t=m1v1/t+ m1v1/t. Изменяет время с 0.62 сек на время соударения (0,018 сек). А вторую часть формулы (m1+ m1) V/t=m1v1/t+ m1v1/t оставляет без изменений.
Итак:
«А сила, потребная для того, чтобы сообщить сабле весом 0,9 кг ускорение 12,8 м/сек рассчитывается по формуле F=ma то бишь Сила = 0,9 * 12,8 = 11,52 ньютон. Всего-то лишь:))))».
F1 = m1*a1 = (m1*v1)/t = 11,52 ньютонов.
«Для того, чтобы тормознуть саблю 0,9 кг со скорости 8 м/сек до 0 м/сек …» Т = 0,0125 сек.
(m1+m2)*V= m1*v1 + m2*v2
V = 0; m1*v1 = m2*v2
«… понадобится сила 0,9 кг * (-640 м/сек за сек) = 576 ньютонов».
Fy = m2*v2/Т = m1*v1/Т = m1*a1*t/Т = F1*(t/T) = 576 ньютонов.
Результат: Третий закон Ньютона в интерпритации гуманитария. F1 = F1*(t/T)
11,52 ньютона = 576 ньютонов
Ну а формула сохранения импульса принимает следующий вид:
(m1+m1)* V/t=m1v1/t+ m1v1/Т.
Абсурдная с точки зрения обычной физики, в виду присутствия в одной и той же формуле двух СОВЕРШЕННО РАЗНЫХ промежутков времени исключающих сохранение импульса тела. Но абсолютно не затрагивающая, гуманитария.
В результате векторная запись сил действующих в замкнутой системе получает следующий вид F=F1+F1=F1+33F1. Здравствуй вечный двигатель.
Так сила взаимодействия у гуманитария возрастает с 12 ньютонов до 400 ньютонов. Но клинок при этом отклоняется на «7,2 см». Если же «Например, если мы хотим, чтобы сабля полностью погасила свою скорость в 5 см от точки удара — то потребное время (мы его рассчитали выше) составит 0,0125 сек или 12,5 милисекунд».
Однако если бы творческая личность дочитала главу о силе удара до конца, то, видимо, узнала бы, что рассчитанный «путь» характеризует степень деформации объекта в точке удара и зависит не от «желания» кого-либо, а от характеристик сталкивающихся объектов. От их размеров и материала, из которого они сделаны, и скорости столкновения. http://www.pandia.ru/text/77/411/80272.php
Если же не читать, то всё просто – «если мы хотим», то для остановки объекта двигающегося под действием силы в 12 ньютонов потребуется сила уже в 576 ньютонов.
А формула принимает вид F=F1+F1=F1+48F1. На фига строить термоядерный реактор, если достаточно повесить в ряд десяток 0,9 кг сабель на расстоянии 5 см друг от друга?
