Александр Астахов - Физика. Порядок вещей, или Осознание знаний. Книга 2

В классической модели поворотного движения величина поддерживающей силы выбрана таким образом, что при неизменной угловой скорости она полностью компенсирует истинную силу Кориолиса—Кеплера. При этом к телу фактически так же, как и в классической модели поступательного неуравновешенного движения, академически привязывается НСО с бесконечно большой массой, инерцию которой преодолеть естественно не возможно (см. гл. 1.2). Это полностью исключает странное для сил инерции реальное ускорение в направлении классической силы Кориолиса за счёт истинной силы Кориолиса-Кеплера.

Однако пример Фейнмана с вращающимся человеком с гантелями явно не удачен для устранения этой странности. При переменной угловой скорости появляется необходимость дифференцировать уравнение моментов не только по радиусу, но ещё и по угловой скорости. При этом соотношение истинной силы Кориолиса—Кеплера и поддерживающей силы будет изменяться, т.е. классическая сила Кориолиса будет иметь разную величину и разную формулу её определения по сравнению с классической формулой при постоянной и именно исходнойугловой скорости. Естественно это так же было бы очень странной особенностью классической силы Кориолиса.

Вообще говоря, усреднение угловой и радиальной скорости поворотного движения в минимальном интервале времени до постоянных средних величин это совершенно правильный подход к определению динамики изменяющихся процессов. Однако при этом должны усредняться все параметры поворотного движения, включая и его мгновенный радиус. Нельзя усреднить угловую и линейную скорость, оставив при этом переменный радиус. Но усреднив в минимальном интервале времени абсолютно все параметры поворотного движения, мы получим равномерное вращательное движение по вписанной в абсолютную траекторию окружности, в общей кинематике которого явление Кориолиса естественно отсутствует!!!

Таким образом, условие неизменности угловой скорости в случае переменного углового вращения, вольно или невольно, но фактически возведенное в классической физике в ранг базового основополагающего принципа явления Кориолиса, т.е. её физического смысла, одновременно и лишает её этого смысла! При этом классическая сила Кориолиса, конечно лишается всех своих странностей разом, причём вместе с самой собой. И это так же очень большая странность классической интерпретации явления Кориолиса!

Поскольку угловая скорость переносного вращения в соответствии с «физическим смыслом» классической модели явления Кориолиса поддерживается неизменной, Фейнман определяет силу Кориолиса дифференцированием момента силы Кориолиса в предположении, что переменной величиной является радиус. В классической модели явления Кориолиса с постоянной угловой скоростью больше просто нечего дифференцировать.

Однако переносное движение с изменяющимся радиусом представляет собой совокупность виртуальных вращательных движений разного вида по радиусу, образующих движение по разным окружностям, которые не могут описываться одним общим уравнением динамики вращательногодвижения! По этой причине поворотное движение с изменяющимся радиусом нельзя дифференцировать не только по радиусу, но и по угловой скорости!

Как отмечалось выше в главе (3.4.2.) и в начале настоящей главы, для того чтобы правильно определить силу Кориолиса необходимо привести поворотное движение, представляющее собой переходную спираль между вращательными движениями разного вида по радиусу, к эквивалентному вращательному движению единого вида, осуществляющемуся в единой системе координат с единым масштабом, т.е. к вращательному движению с постоянным эквивалентным радиусом. Таким эквивалентным вращательным движением является мера пространства вращательного движения – мерный радиан, имеющий размерность (r о = r рад= 1 [м радили м о]).

Рассмотрим, например, поворотное движение с относительным радиальным движением, направленным во внешнюю сторону от центра вращения.

Введём обозначения.

r 1 – начальный радиус поворотного движения

r 2 – конечный радиус поворотного движения

ω 1 – исходная угловая скорость

ω 2 – угловая скорость в отсутствие поддерживающей силы

← – направление силы, за счёт которой происходит уменьшение скорости

→ – направление силы, за счёт которой происходит увеличение скорости