Четверг, 25.07.2024, 22:49                                                                    ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ    ПОРТАЛ
Приветствую Вас Гость | Регистрация | Вход

З  В  О  Н  О  К   НА   У  Р  О  К

Было бы желание - найдешь на сайте знания!

Вы вошли как Гость | Группа "Гости" | 

НАГЛЯДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ СТЕНДОВ  РАБОТА С ОДАРЕННЫМИ ДЕТЬМИ
МЕНЮ САЙТА

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА

РУССКИЙ ЯЗЫК

ЛИТЕРАТУРА В ШКОЛЕ

ЕГЭ ПО ЛИТЕРАТУРЕ

ВЕЛИКИЕ ПИСАТЕЛИ

ИЗУЧЕНИЕ ТВОРЧЕСТВА
   ГОГОЛЯ


50 КНИГ ИЗМЕНИВШИХ
   ЛИТЕРАТУРУ


ТРЕНИНГИ "ТВОРЧЕСКАЯ
   ЛАБОРАТОРИЯ УЧИТЕЛЯ
    ЛИТЕРАТУРЫ"


ТЕМАТИЧЕСКОЕ
   ОЦЕНИВАНИЕ ПО
   ЛИТЕРАТУРЕ В 11 КЛАССЕ


ОЛИМПИАДА ПО
   ЛИТЕРАТУРЕ. 10 КЛАСС


ЛИТЕРАТУРНЫЕ РЕБУСЫ
   ПО ТВОРЧЕСТВУ ПОЭТОВ
   СЕРЕБРЯНОГО ВЕКА


ИНОСТРАННЫЕ ЯЗЫКИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТОЧКИ
   ПО АНГЛИЙСКОМУ ЯЗЫКУ


КАК УЧИТЬ АНГЛИЙСКИЕ
   СЛОВА ЭФФЕКТИВНО


АНГЛИЙСКИЕ ВРЕМЕНА В
   ТЕКСТАХ И УПРАЖНЕНИЯХ


РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
   ПО АНГЛИЙСКОМУ ЯЗЫКУ


200 АНГЛИЙСКИЙ ВЫРАЖЕНИЙ.
   ТЕХНИКА ЗАПОМИНАНИЯ


КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ В
   ФОРМАТЕ ЕГЭ ПО
   АНГЛИЙСКОМУ ЯЗЫКУ


ТИПОВЫЕ ВАРИАНТЫ
   ЗАДАНИЙ ЕГЭ ПО
   АНГЛИЙСКОМУ ЯЗЫКУ


ГРАММАТИКА
   ИСПАНСКОГО ЯЗЫКА


ФРАНЦУЗСКИЙ ЯЗЫК

ФРАНЦУЗСКИЕ СЛОВА.
   ВИЗУАЛЬНОЕ
   ЗАПОМИНАНИЕ


ГРАММАТИКА
   ФРАНЦУЗСКОГО ЯЗЫКА


ВНУТРИШКОЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ
   ПО ФРАНЦУЗСКОМУ ЯЗЫКУ


ИСТОРИЯ В ШКОЛЕ

БИОЛОГИЯ В ШКОЛЕ

МАТЕМАТИКА В ШКОЛЕ

ФИЗИКА В ШКОЛЕ

ХИМИЯ В ШКОЛЕ

Категории раздела
НАЧАЛЬНЫЕ КЛАССЫ [66]
РУССКИЙ ЯЗЫК [2]
РУССКАЯ ЛИТЕРАТУРА [0]
ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК [57]
ИСТОРИЯ [66]
МАТЕМАТИКА [29]
ИНФОРМАТИКА [2]
БИОЛОГИЯ [21]
ГЕОГРАФИЯ [22]
ХИМИЯ [24]
ФИЗИКА [17]
АСТРОНОМИЯ [3]
ИЗО И МХК [7]
ФИЗКУЛЬТУРА [25]
ТЕХНОЛОГИЯ [13]

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа


Главная » Файлы » МЕТОДИЧЕСКАЯ КОПИЛКА » ФИЗИКА

Завершение механики Ньютона и уточнение идей Максвелла, Лоренца и Бора
03.02.2013, 21:06

1. Завершение механики Ньютона

Классическая механика создана Исааком Ньютоном в конце XVII-го века. Эта механика позволяет решать все практические задачи на взаимодействие и движение тел. Однако в ней имеются отдельные противоречия и заблуждения, которые делают механику Ньютона ограниченной и незавершенной. Устранение этих противоречий и заблуждений позволяет завершить механику Ньютона и расширить границы её применения.

Одним из основных заблуждений механики является отсутствие причин движений тел. Так, завершающие издания XX-го века учебники физики для средней школы 1) Шахмаев "Ф-9” 1994, 13 и 64. 2) Кикоин "Ф-9” 1990, 67. и других, более поздних авторов, утверждают, что "динамика выясняет причины движений тел”. Но тут же это утверждение отрицается тем, что "сила является причиной изменения движения, но не самого движения тела”. А что же является причиной движения тела – никакие учебники не выясняют. Этот вопрос остаётся открытым, физика XX-го века ответа на него не даёт.

Более того, эти же учебники далее утверждают, что "движение – это неотъемлемое свойство материи” и что "материя и движение не отделимы друг от друга”. А эти утверждения фактически означают, что движение любого тела происходит вообще без всяких причин. То есть, как только появляется или возникает какая-либо материя, так сразу же, "сама собой”, без какой-либо причины начинает двигаться. Не понятно только – в каком именно направлении? А это серьёзный, и весьма существенный вопрос.

Это первое заблуждение в физике. Оно является следствием формального применения или даже вообще непонимания законов Ньютона. Действительно, по первому закону – движение можно и "отнять”, и "отделить” от материи, так как при отсутствии действий извне тело будет "вечно” находиться в состоянии покоя или двигаться по инерции.

Для выяснения причины этого заблуждения обратимся к сравнению. Рассмотрим другие, аналогичные утверждения о каких-либо свойствах материи. Например, электропроводность – это неотъемлемое свойство металлов, или плавление – это неотъемлемое свойство кристаллов. И сразу же становится понятным, что и движение, и электропроводность, и плавление – хотя и неотъемлемые свойства, но реализуются они не всегда, а только при определённых условиях.

Чтобы понять, при каких условиях начинает двигаться тело, обратимся к эксперименту. Пусть, например, тело движется по инерции со скоростью 30 м/с. Будем теперь действовать на это тело периодическими импульсами силы, направленными против его скорости, такими по величине, что после каждого импульса скорость тела уменьшается на 10 м/с. Тогда после третьего импульса тело остановится, а четвертый импульс заставит это тело двигаться в противоположном направлении.

Этот опыт позволяет совершенно отчетливо понять, что и причиной изменения движения, и причиной самого движения тела является сила. Она же определяет и направление движения тела, и увеличение или уменьшение его скорости. При этом любое движение по инерции или покой, как движение с нулевой скоростью, есть просто нахождение тела в определенном механическом состоянии. По аналогии с термодинамикой любое механическое состояние можно охарактеризовать тремя механическими параметрами: массой, скоростью и энергией.

И тогда законы Ньютона определяют условия нахождения или перехода тела в то или иное состояние, с соответствующими механическими параметрами. Эти законы утверждают, что: 1) если нет силы или воздействия извне, то тело будет "вечно” находиться в исходном состоянии. 2) наличие силы переведет тело в другое состояние, с другими механическими параметрами. 3) при взаимодействии изменяются состояния всех взаимодействующих тел, в механике, например, они приобретают ускорения, обратно пропорциональные своим массам.

При этом изменение состояний происходит в соответствии с законами сохранения энергии и импульсов тел. Если скорость тела увеличивается, то оно получает или поглощает энергию. А если скорость тела уменьшается, то оно отдает или излучает её. Причем поглощение или излучение энергии происходит порциями, или отдельными частями, в соответствии с разностью энергетических уровней, характеризующих то или иное состояние, с соответствующими механическими параметрами. В атомной физике эти порции энергии называют квантами.

Таким образом, сила или действие тел является и причиной движения тела, и причиной изменения движения тел, и причиной направления этих изменений. Или, короче, сила является причиной изменения всех состояний тел. А без причины или "само собой” в природе ничего не происходит. Любому состоянию или любому явлению в природе есть своя причина. Это утверждение завершает исторический "спор” двух великих мыслителей прошлых тысячелетий – Аристотеля и Декарта. Как это часто и бывает, в жизни оба они были правы, потому что говорили о различных состояниях тел. Аристотель говорил об изменении состояния – о приведении тела в движение – для этого необходима сила. А Декарт говорил о неизменном состоянии – о движении по инерции – для этого сила не нужна. Об этом же говорят и законы Ньютона, которые подтверждаются поведением всех реальных тел природы.

Свои законы Ньютон распространил только на прямолинейное движение тел, потому что "гипотез никогда не измышлял”, а всё проверял практикой. Но в формулировке законов он предусмотрел или заложил возможность их распространения и на другие виды движений, на другие состояния тел, после соответствующего экспериментального обоснования. И такая возможность появилась после изучения колебаний и движений тела по окружности, при запусках искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Первый закон Ньютон сформулировал так: Л 1), 76: "Всякое тело сохраняет свое состояние покоя, или прямолинейного и равномерного движения, пока другие тела не выведут его из этого состояния”. В перечислении состояний Ньютон и заложил возможность для потомков завершить его механику перечислением других состояний – колебаний и движения тел по окружности и вообще любых возможных состояний тел.

И действительно, экспериментальное изучение движений ИСЗ и сравнение их движений с движением планет и их спутников, а также движение по окружности Лоренцевых частиц в магнитных полях и электронов в атомах, позволяет расширить Ньютоновское перечисление состояний и распространить его законы не только на прямолинейное, а вообще на все виды РАВНОМЕРНЫХ ДВИЖЕНИЙ ТЕЛ, на все виды состояний с неизменными механическими параметрами.

И тогда первый закон принимает следующий вид: "Всякое тело сохраняет свое состояние покоя, или прямолинейного и равномерного движения, или равномерного движения по окружности, или равномерных колебаний при отсутствии трения в системе, пока другие тела не выведут его из этого состояния”. Или, короче и без перечислений: "Всякое тело сохраняет свое состояние до тех пор, пока другие тела не выведут его из этого состояния”.

И любые эксперименты, и любые явления природы происходят в полном соответствии с этой формулировкой первого закона Ньютона. И при равномерном движении тела по окружности его механические параметры не изменяются, если нет воздействия извне. Поэтому и любая планета, или любой спутник планет, а так же и Лоренцевы частицы, и электроны в атомах будут "вечно” двигаться по своим орбитам, пока другие тела, или поля, не выведут их из этого состояния. И не затухающие колебания будут так же длиться до тех пор, пока другие тела не выведут колеблющиеся тела из этого состояния.

Распространение первого закона Ньютона на все виды РАВНОМЕРНЫХ ДВИЖЕНИЙ ТЕЛ, или на все состояния с неизменяющимися механическими параметрами, завершает механику Ньютона и позволяет расширить границы её применения. И хотя сами законы Ньютона, в его трактовке, описывают взаимодействие и изменение механических состояний тел, однако их подлинный смысл оказывается гораздо шире, и их действие распространяется и на термодинамику, и на атомную физику, и вообще на все явления природы. Так, например, и газ в цилиндре под поршнем, и любая термодинамическая или атомная система изменит своё состояние, если на них подействует другое тело, совершая над ними работу, или передав им определённое количество тепла. Это же справедливо и для всех явлений природы.

2. Уточнение идей Максвелла, Лоренца и Бора

Незавершенная механика способствовала появлению второго заблуждения в физике – "наличие границ применимости механики Ньютона”. Оно также является следствием формального применения или не понимания законов Ньютона. Это заблуждение появилось в физике следующим образом.

Из теории Максвелла следовало, что заряженная частица, движущаяся с ускорением, должна излучать энергию. А эксперименты, или практика, противоречили этому. Лоренцевы частицы в магнитных полях и электроны в атомах, двигаясь по окружности, имели центростремительное ускорение, но ничего не излучали. И тогда Бор предлагает компромиссное решение: частицы в атомах могут находиться в особом стационарном состоянии, в котором, хотя и имеют центростремительное ускорение, но не излучают энергии. Правда, что это за особые состояния, откуда они берутся, и почему именно в этих состояниях атом не излучает энергии, Бор не объясняет. Да и не может объяснить, потому что постулаты никогда не выясняют противоречий, а просто "загоняют проблему вовнутрь”.

Если теория противоречит природе, то нужно уточнять эту теорию, а не природу "подгонять” под нее. У Максвелла заряды имели линейное ускорение, направленное вдоль скорости. В этом случае заряды, или тела, по первому закону Ньютона изменяют свое состояние и поэтому либо излучают, либо поглощают энергию, в зависимости от направления ускорения. У Лоренца и Бора же заряды имели центростремительное ускорение, перпендикулярное скорости. В этом случае состояние зарядов не изменяется, и поэтому они не излучают и не поглощают энергии.

Таким образом, Лоренцевым частицам, или атомам, находящимся в нормальном, не возбужденном состоянии, "запрещает” излучать не Бор своим постулатом, а закон сохранения энергии – нет изменения состояния, или нет притока энергии извне, то нечего атому и излучать. И "разрешает” излучать тоже не Бор, а тот же закон сохранения – получил порцию энергии, оказался в возбужденном состоянии, то есть что и излучить. Завершенная механика Ньютона естественным образом, без каких-либо искусственных допущений, или постулатов, объясняет, когда и почему атомы излучают или поглощают энергию. А квантовая механика рассчитывает время и величину излучаемой энергии. Поэтому нет у механики Ньютона никаких границ – она объясняет состояние и механических, и тепловых, и атомных тел или систем. А другие разделы физики – термодинамика, оптика, ядерная физика и так далее – выясняют, как конкретно изменяются эти состояния. В любых разделах физики, если нет воздействия извне, то нет и никакого изменения. Например, любая термосистема придет к состоянию теплового равновесия, если нет воздействия извне. А любое воздействие извне обязательно изменит и состояние любой системы.

В механике сохранение скорости телом называют движением по инерции, или инерциальным состоянием. В инерциальном состоянии все механические параметры остаются неизменными. Неизменными эти параметры остаются и при движении тела по окружности. Значит, и электроны в атомах, и Лоренцевы частицы движутся по инерции. Поэтому они и не должны ничего излучать, как и ИСЗ или спутники планет.

Действительно, частица, движущаяся линейно, в магнитном поле будет двигаться по окружности с той же линейной скоростью. И если поле исчезнет именно в тот момент, когда круговая скорость частицы совпадает с направлением начальной линейной скорости, то, значит, все это время и по линейным и круговым траекториям частица двигалась по инерции. И, выйдя из исчезнувшего поля, она будет двигаться с той же скоростью, направленной так же, как и начальная линейная скорость.

Излучение происходит только при изменении линейной скорости частицы, при её торможении или переходе на другие орбиты (рентгеновское, тормозное, синхротронное излучение) или при изменении любых других её механических параметров, дипольного момента, вектора Пойнтинга (дипольное и квадрупольное излучение и т.д.). Л5) 572- 579.

Таким образом, завершение механики Ньютона расширяет границы её применения. Законы Ньютона становятся применены к описанию любых – механических, тепловых, атомных, электромагнитных и т.д. – состояний тел или систем:
1) Любое тело или система не изменит своего состояния, пока не получит воздействия извне.
2) Любое воздействие извне переведет любую систему в другое состояние.
3) При взаимодействии изменяются состояния всех взаимодействующих тел, или систем. Это общий закон природы.

И сами законы Ньютона являются частным случаем проявления этого общего закона взаимодействий в природе применительно к механике. А постулаты Бора, наоборот, являются другой трактовкой законов Ньютона применительно к атомным системам: I постулат Бора – это следствие, или трактовка I закона Ньютона, а второй постулат – II закона.

ЛИТЕРАТУРА

Л1) Шахмаев Физика-9. Просвещение 1994.
Л2) Кикоин Физика-9. Просвещение 1990.
Л3) Кудрявцев История физики.
Л4) Кузнецов Пространство, время, движение.
Л5) Яворский и Детлаф Справочник по физике 1968.
Л6) Все доступные учебники физики и механики.

Категория: ФИЗИКА | Добавил: admin
Просмотров: 1461 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 5.0/1
Поиск

ИНФОРМАТИКА В ШКОЛЕ

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
   ПРОФЕССОРА ФОРТРАНА


ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
   ШКОЛЬНИКА "КОМПЬЮТЕР"


ПРАКТИКУМ ПО
   МОДЕЛИРОВАНИЮ.
   7-9 КЛАССЫ


РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
   ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ
   НА ЯЗЫКЕ PASCAL


ПОДГОТОВКА К ЕГЭ
   ПО ИНФОРМАТИКЕ


ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ
   РАБОТЫ ПО
   ИНФОРМАТИКЕ. 11 КЛАСС


ГЕОГРАФИЯ В ШКОЛЕ

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ
   ЭНЦИКЛОПЕДИЯ


ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ
   ГЕОГРАФИЯ


ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
   ГЕОГРАФИЯ РОССИИ


СПРАВОЧНИК ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ
   ПО ГЕОГРАФИИ


ЗАГАДКИ ТОПОНИМИКИ

ФИТОГЕОГРАФИЯ ДЛЯ
   ШКОЛЬНИКОВ


РУССКИЕ
   ПУТЕШЕСТВЕННИКИ


ПЕРВООТКРЫВАТЕЛИ

ГЕОГРАФИЯ ЧУДЕС

СОКРОВИЩА ЗЕМЛИ

МОРЯ И ОКЕАНЫ

ВУЛКАНЫ

СТИХИЙНЫЕ БЕДСТВИЯ

ЗАГАДКИ МАТЕРИКОВ И
   ОКЕАНОВ


ЗНАКОМЬТЕСЬ: ЕВРОПА

ЗНАКОМЬТЕСЬ: АФРИКА

ПОГОДА. ЧТО, КАК И
   ПОЧЕМУ?


ШКОЛЬНИКАМ О
   СЕВЕРНОМ СИЯНИИ


ГЕОГРАФИЯ.
   ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ. 6 КЛАСС


КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
   ПО ГЕОГРАФИИ


ТИПОВЫЕ ВАРИАНТЫ
   КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
   В ФОРМАТЕ ЕГЭ


ПОДГОТОВКА К ЕГЭ
   ПО ГЕОГРАФИИ


АСТРОНОМИЯ В ШКОЛЕ

КАРТОЧКИ ПО
   АСТРОНОМИИ


ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
   ШКОЛЬНИКА "КОСМОС И
   ВСЕЛЕННАЯ"


ЗАДАЧИ ДЛЯ ОЛИМПИАДЫ
   ПО АСТРОНОМИИ. 10-11 КЛАССЫ
   КЛАССЫ"


ПРОВЕРОЧНЫЕ РАБОТЫ
   ПО АСТРОНОМИИ


ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ

ИНТЕРЕСНОЕ
   ОБЩЕСТВОВЕДЕНИЕ


ЧЕЛОВЕКОВЕДЕНИЕ
   ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ


РАБОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО
   ОБЩЕСТВОЗНАНИЮ.
   8 КЛАСС


ТЕМАТИЧЕСКИЕ
   КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
   ПО ОБЩЕСТВОЗНАНИЮ.
   8 КЛАСС


ПОДГОТОВКА К ЕГЭ

ТИПОВЫЕ ТЕСТЫ В
   ФОРМАТЕ ЕГЭ


ОСНОВЫ РЕЛИГИОЗНЫХ КУЛЬТУР И СВЕТСКОЙ ЭТИКИ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ
   УЧИТЕЛЯ


ХРИСТИАНСТВО

ЖИТИЯ СВЯТЫХ
    В КАРТИНКАХ


ПУТЕВОДИТЕЛЬ ПО МИРОВОЙ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ КУЛЬТУРЕ

БОГИ ОЛИМПА

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ
   МИФОЛОГИЯ


РУССКИЕ НАРОДНЫЕ
   ПРОМЫСЛЫ


ШКОЛЬНИКАМ О МУЗЕЯХ

СКУЛЬПТУРА

ЧУДЕСА СВЕТА

ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНОСТИ
   МОСКВЫ


ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНОСТИ
   САНКТ-ПЕТЕРБУРГА



ИЗО В ШКОЛЕ

ОСНОВЫ РИСУНКА ДЛЯ
   УЧЕНИКОВ 5-8 КЛАССОВ


УРОКИ ПОШАГОВОГО
   РИСОВАНИЯ


РУССКИЕ ЖИВОПИСЦЫ


ФИЗКУЛЬТУРА В ШКОЛЕ

Я УЧИТЕЛЬ ФИЗКУЛЬТУРЫ

ИСТОРИЯ ОЛИМПИЙСКИХ
   ИГР


УРОКИ КУЛЬТУРЫ
   ЗДОРОВЬЯ


УПРАЖНЕНИЯ И ИГРЫ
   С МЯЧОМ


УРОКИ ФУТБОЛА

АТЛЕТИЧЕСКАЯ
   ГИМНАСТИКА


ЛЕЧЕБНАЯ ФИЗКУЛЬТУРА
   В СПЕЦИАЛЬНОЙ ГРУППЕ


УПРАЖНЕНИЯ НА
   РАСТЯЖКУ


АТЛЕТИЗМ БЕЗ ЖЕЛЕЗА


ТЕХНОЛОГИЯ В ШКОЛЕ

РАБОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО
   ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ
   ДЕВОЧЕК. 6 КЛАСС


УРОКИ КУЛИНАРИИ В
   5 КЛАССЕ


КАРТОЧКИ ДЛЯ
    ОПРОСА ПО ТЕХНОЛОГИИ. 5 КЛАСС


ПРАКТИКУМ ПО
   СЛЕСАРНЫМ РАБОТАМ


ВЫПИЛИВАНИЕ ИЗ ФАНЕРЫ


ЭРУДИТ-КОМПАНИЯ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ

АФОРИЗМЫ

АФОРИЗМЫ ОБ
   ОБРАЗОВАНИИ


АФОРИЗМЫ ОБ УЧИТЕЛЕ
   И УЧЕНИКЕ


Яндекс.Метрика Copyright MyCorp © 2024 Рейтинг@Mail.ru