СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика УТОЧНЕНИЕ ЗАКОНА ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА

УТОЧНЕНИЕ ЗАКОНА ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА

© Воронков Сергей Семенович, доцент, к.т.н.

Заведующий кафедрой теплотехники и гидравлики,

Псковского Политехнического Института

Контакт с автором: kafgid@ppi.psc.ru

Аннотация

Приводится уточненный закон тяготения Ньютона, в котором гравитационная постоянная зависит от скорости тела и появляется малый дополнительный член, обратно пропорциональный кубу расстояния. Причиной тяготения являются непрерывные пульсации мировой среды. При "погружении" тел в мировую среду они искажают эти равномерные пульсации, что приводит к возникновению осредненной силы притяжения.


В конце ХХ века произошло осознание сложности, непредсказуемости реального мира, его нелинейности. Произошла смена научной парадигмы науки. Новая парадигма – есть парадигма нелинейности.

В работах /1,2,3,4/ были уточнены физические свойства мировой среды и получены уравнения, представляющие собой нелинейное обобщение уравнений Максвелла для вакуума с учетом возможности перемещения мировой среды, дополненные уравнением непрерывности и формулой для скорости света. В работе /4/ эти уравнения я назвал уравнениями единой теории поля, хотя в настоящее время, больше склоняюсь к названию – уравнения динамики вакуума.

Приведем уравнения динамики вакуума, полученные в /1,2,3,4/

(1)

Здесь V – вектор скорости движения физического вакуума с проекциями – ; - плотность физического вакуума, - скалярный потенциал, c – скорость света, - дифференциальный оператор Лапласа.

В этой системе из шести дифференциальных уравнений (первое векторное уравнение представляет собой три скалярных), неизвестных 6 величин -

Полные производные в (1) содержат нелинейные члены и расписываются

(2) 

(3) 

(4)

где - дифференциальный оператор набла.

Первое уравнение системы (1) описывает распространение поперечных волн в мировой среде. Второе уравнение описывает продольные волны напряжения. Третье уравнение системы (1) представляет собой уравнение непрерывности мировой среды. Четвертое уравнение определяет скорость света в мировой среде - вакууме как скорость распространения возмущений.

При преобразованиях будем использовать в дальнейшем вспомогательное уравнение, полученное в процессе вывода основной системы уравнений (1)

(5)

Мировая среда - физический вакуум, состоит из электронов, которые сохраняют ближний порядок, т.е. это действительно сплошная непрерывная среда. Следовательно, плотность мировой среды равняется плотности электрона. В работах /1,2,3,4/ показано, что плотность электрона и, соответственно, мировой среды следующим образом соотносится с плотностью протона и равна

(6)

где - плотность протона.

Особенность мировой среды заключается в том, что на макроуровне она подвижна, в то время как на микроуровне она представляет собой диэлектрик. В этом проявляются ее нелинейные свойства.

Мировая среда - сжимаема. Найдём, по аналогии с гидродинамикой, коэффициент сжимаемости и модуль упругости G мировой среды

(7) 

(8)

Для сравнения приведём коэффициент сжимаемости и модуль упругости воды. Таким образом, сжимаемость мировой среды значительно меньше сжимаемости воды и в некоторых случаях ее допустимо приближенно рассматривать как несжимаемую.

В работе /4/ показано, что уравнения (1) являются исходными и включают в себя уравнения электродинамики Максвелла и законы механики Ньютона, релятивистские эффекты, закон всемирного тяготения, основное уравнение квантовой механики - уравнение Шредингера и др. В качестве примера приведем вывод закона всемирного тяготения из уравнений динамики вакуума (1).

Выпишем второе уравнение системы (1) для скалярного потенциала, подставив grad из (5) в предположении , и разделив левую и правую части уравнения на

(9)

Мировая среда находится в непрерывном движении. Каждой точке мировой среды соответствуют какие-то значения пульсационных составляющих скорости, потенциала, скорости света. Представим скорость, потенциал, скорость света как сумму средних и пульсационных составляющих

(10)

Проведем осреднение по времени уравнения (9) на интервале T, значительно превышающем период пульсационных составляющих. В правой части уравнения (9) достоверно будет отличен от нуля член

(11)

Принимая его во внимание, пренебрегая величинами более высокого порядка малости, осредненное по времени уравнение (9) запишется

(12)

В дальнейшем черту над переменной опустим, понимая под переменной ее осредненное значение.

Предположим, что правая часть уравнения (12) остается постоянной. Обозначим через

(13)

Тогда уравнение (12) запишется

(14)

Рассмотрим взаимодействие между двумя протонами в мировой среде, расположенными на расстоянии r. Найдем потенциал, создаваемый одним из протонов на расстоянии r. Потенциал, согласно (14), определится /5/

(15)

где - объем протона, - радиус протона.

С учетом (6) получим

(16)

Найдем grad в сферических координатах при центральной симметрии

(17)

Найдем силу, действующую на второй протон в поле потенциала , при условии, что

(18)

где - площадь поверхности протона.

Окончательно для силы F взаимодействия между двумя протонами получим

(19)

где - есть гравитационная постоянная

(20)

Знак минус в (19) означает, что эта сила - сила притяжения. Этот закон есть не что иное, как закон тяготения Ньютона.

Анализ выражений (19) и (20) показывает, что причиной тяготения являются непрерывные пульсации мировой среды. При "погружении" тел в мировую среду они искажают эти равномерные пульсации, что приводит к возникновению осредненной силы притяжения.

Полученный закон тяготения Ньютона (19) из уравнений динамики вакуума (1) является первым приближением. Найдем следующее приближение и посмотрим, что нового оно вносит в закон тяготения.

Рассмотрим, как и прежде, взаимодействие между двумя протонами в мировой среде, расположенными на расстоянии r. Пусть при этом один из протонов движется с постоянной скоростью . Тогда, проведя осреднение по времени уравнения (9), получим

(21)

где

В дальнейшем черту над переменной опустим, понимая под переменной ее осредненное значение.

Проделав выкладки, аналогичные предыдущему выводу закона тяготения Ньютона, окончательно для силы F взаимодействия между двумя протонами получим

(22)

где - гравитационная постоянная при скорости протона, равной нулю.

Обозначим коэффициент в формуле (22), который является гравитационной постоянной,

(23)

Тогда полученный результат свидетельствует о зависимости гравитационной постоянной от скорости движения протона.

Относительное изменение гравитационной постоянной определится

(24)

Найденное соотношение (24) совпадает с результатом, полученным Р.Дике /6/ из других соображений.

Оценим вариации гравитационной постоянной для планет солнечной системы. Средняя орбитальная скорость для Меркурия составляет /7/ - 47,86 км/с, для Плутона - 4,74 км/с. Тогда

(25)

Гипотезы об изменении гравитационной постоянной обсуждаются давно /6,8/. Это предположение впервые было высказано А. Эйнштейном /6/ и позже активно развивалось П.Дираком /9/. Проводились попытки экспериментального обнаружения изменения гравитационной постоянной. Так, Д. Миккельсон и М. Ньюмен показали /8/, что с относительной точностью гравитационная постоянная не меняется с расстоянием в интервале . Найденный нами диапазон изменения гравитационной постоянной (25) лежит за пределами точности наблюдений Д. Миккельсона и М. Ньюмена.

Применим полученную формулу (22) к анализу гравитационных сил при переменной скорости тела. Такой подход допустим при незначительных изменениях скоростей.

Определим изменение гравитационной постоянной для Земли в течение года при ее движении по орбите. В любой точке эллиптической орбиты на расстоянии r от центрального тела скорость планеты равна /7/

(26)

где - средняя орбитальная скорость, a - большая полуось орбиты.

Максимальная скорость движения Земли по орбите - в перигелии , где e - эксцентриситет эллиптической орбиты (для Земли e=0,0167)

(27)

Минимальная скорость - в афелии .

(28)

Учитывая, что средняя орбитальная скорость Земли составляет /7/ 29,78 км/с, относительное изменение гравитационной постоянной для Земли в течение года определится

(29)

Вариации гравитационной постоянной, как отмечается в /6/, могут существенно влиять на сейсмическую активность.

Рассмотрим, учитывает ли полученное приближение закона тяготения Ньютона (22) смещение перигелия Меркурия. Для этого преобразуем выражение (23), подставив в него скорость из (26)

(30)

где

С учетом (30) закон тяготения Ньютона (22) перепишется

(31)

Здесь M - масса Солнца, m - масса планеты.

Помимо члена, обратно пропорционального квадрату расстояния, в законе тяготения Ньютона в этом приближении (31) появляется малый член, обратно пропорциональный кубу расстояния. Как известно /10,11/, в таком виде записывал видоизмененный закон Ньютона Клеро для объяснения движения лунного перигея. Впоследствии Клеро от этого закона отказался /11/.

Рассмотрим, к какому смещению перигелия Меркурия приведет малый добавочный кубический член в законе тяготения Ньютона (31). Ньютон показал /12/, что при силе притяжения F, пропорциональной

(32)

где b, d, m, n - константы, смещение перигелия определится

(33)

Единицы измерения у Ньютона /12/ выбраны таким образом, что максимальному расстоянию между телом и силовым центром соответствует . С учетом этого перепишем (31) в виде

(34)

где

В нашем случае

Смещение перигелия Меркурия за один оборот, учитывая, что е=0,2056, согласно закону (34) и (33), определится

(35)

Смещение перигелия Меркурия за один земной год составит

(36)

Смещение перигелия Меркурия за столетие будет

(37)

На движение перигелия Меркурия существенное влияние оказывают планеты солнечной системы, но в "1859г., - как отмечается в /10/, - Леверье обнаружил, что наблюдаемое смещение перигелия примерно на 39" в столетие больше теоретической величины, равной 527". Теоретически определенная величина в 527" складывается из возмущений планет солнечной системы на движение перигелия Меркурия /10/

Планета

Вклад в смещение перигелия

Венера

280,6"

Земля

83,6"

Марс

2,6"

Юпитер

152,6"

Сатурн

7,2"

Уран

0,1"

Всего в столетие

526,7"

Уточненное неучтенное смещение перигелия Меркурия составляет /13/ 43". Следовательно, полученный нами результат (37) примерно в 4 раза меньше наблюдаемого.

Но здесь следует отметить, что влияние планет на движение перигелия Меркурия, приведенное в таблице, рассчитывалось без учета скорости их движения и само требует уточнений.

Выводы

  1. Причиной тяготения являются непрерывные пульсации мировой среды. При "погружении" тел в мировую среду они искажают эти равномерные пульсации, что приводит к возникновению осредненной силы притяжения.

  2. Уточнен закон тяготения Ньютона, в котором гравитационная постоянная зависит от скорости тела и появляется малый дополнительный член, обратно пропорциональный кубу расстояния.

Литература

  1. Воронков С.С. К электрогидродинамической аналогии. Пск. фил. С.–Петербург. госуд. технич. ун-та. Псков, 1993. 25с., Рукопись деп. в ВИНИТИ 10.08.93., №2237 – В93.

  2. Воронков С.С. Нелинейный мир. - Псков: Пск. политехн. ин-т, 1994. - 59 с.

  3. Воронков С.С. Эфир и теория относительности. - Псков: Пск. политехн. ин-т, 1996. - 42 с.

  4. Воронков С.С. Электродинамика Максвелла как единая теория поля. – Псков: Пск. политехн. ин-т, 1999. – 100с. Электронный вариант работы представлен на сайте: http://prometheus.al.ru/webbook/phisik/voronkov.htm.

  5. Кошляков Н.С. и др. Уравнения в частных производных математической физики. - М.: Высшая школа, 1970. - 712 с.

  6. Кропоткин П. Н. Теория тяготения К. А. Путилова и кинетическая теория Лоренца. с.16-147. - В сборнике: Поле и материя. - М.: Изд-во МГУ, 1971. - 164 с.

  7. Астрономия: Учеб. пособие / М. М. Дагаев, В. Г. Демин, И. А. Климишин, В. М. Чаругин. - М.: Просвещение, 1983. - 384 с.

  8. Милюков В. К., Сагитов М. У. Гравитационная постоянная в астрономии. - М.: Знание, 1985. - 64 с.

  9. Дирак П. Пути физики. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 88 с.

  10. Роузвер Н. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. - М.: Мир, 1985. - 244 с.

  11. Идельсон Н. И. Этюды по истории небесной механики. - М.: Наука, 1975. - 495 с.

  12. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. - М.: Наука, 1989. - 688с.

  13. Эйнштейн А. Объяснение движения перигелия Меркурия в общей теории относительности. - Собрание научных трудов, т.1. - М.: Наука, 1965, с.439-447.

Дата публикации: 11 марта 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.