§2. О физической сущности времени и движения. Сущность дифференциального и интегрального исчисления. - ч.8

Индекс материала
§2. О физической сущности времени и движения. Сущность дифференциального и интегрального исчисления.
ч.1
ч.2
ч.3
ч.4
ч.5
ч.6
ч.7
ч.8
ч.9
ч.10
ч.11
ч.12
ч.13
ч.15
ч.16
ч.17
ч.17
ч.18
ч.20
ч.21
ч.22
ч.23
ч.24
ч.26
ч.27
ч.28
ч.29
Все страницы

Таким образом, мы рассмотрели физическую сущность производной. При реальном движении объектов в пространстве это будет скорость их движения, как принято ее определять в механике. Но ведь функциональная зависимость может устанавливать связь не обязательно между действительными движениями материальных объектов в пространстве, но и между двумя любыми зависящими друг от друга величинами, которые можно рассматривать как квазидвижения, например, зависимость массы от объема, момента инерции от размеров тела и т.п. Какой же смысл в этом случае будет иметь производная? Математики говорят, что это как бы скорость, то есть это не настоящая скорость, а какой-то ее аналог. Мы считаем, что это будет действительно скорость,

характеризующая изменение одной величины по отношению к другой величине, просто это будет другая скорость. Чтобы отличать все другие скорости от реальных скоростей, обусловленных перемещением объектов в пространстве, скорости, не являющиеся реальными, можно называть квазискоростями.
При исследовании операций дифференцирования, мы установили, что эти операции возможны только при наличии движения и характеризуют мгновенное значение скорости в конкретной точке этого движения. Следовательно, можно утверждать, что движение объекта происходит от точки к точке, от одного мгновенного положения к другому мгновенному положению, символом которых является нуль.
Сущность движения станет еще более ясной после выяснения физической сущности интегрирования. Для этого рассмотрим, как и при выяснении сущности дифференцирования, действительное движение материального объекта в пространстве. Средняя скорость этого движения на каком-то отрезке пути определяется выражением:
,                                                                                           (21)
где - приращение пути; - соответствующее изменение времени, причем и и являются хотя и малыми, но конечными величинами, которые могут иметь вполне конкретное значение. При выполнении операции интегрирования мы считаем известной скорость движения и по этой скорости находим перемещение объекта:
(22)
С помощью этого выражения мы, очевидно, находим небольшое (элементарное) перемещение объекта при небольшом (элементарном) времени движения на каком-то участке пути, то есть отсчет перемещения в принципе может производиться от любой произвольной точки, характеризующей положение материального объекта. Очевидно, что такую операцию, то есть определение небольшого перемещения объекта, можно проделать для различных его положений, а затем все результаты сложить. Тогда мы найдем перемещение объекта за какой-то выбранный интервал времени. Для того, чтобы решить эту задачу необходимо знать закон изменения скорости в функции времени на всем интервале движения. Зададимся каким-либо законом изменения скорости движения, например, в виде:
,                                                                                               (23)
тогда элементарное перемещение будет равно:
(24)
Для упрощения задачи будем рассматривать движение, начиная с нулевого перемещения объекта, то есть .
В выражении (24) скорость является мгновенной, а не средней, так как для каждого значения x будет известно точное значение скорости. Среднее значение скорости на любом интервале при заданном законе ее изменения в принципе можно легко найти. Для более сложных зависимостей это будет сделать труднее, но в этом, в общем, нет необходимости. Поэтому мы будем брать значение скорости на конце каждого интервала , тогда, естественно, значение перемещения будет несколько завышенным, то есть приближенным. Как мы скоро увидим, это не окажет влияния на правильность определения результирующего перемещения объекта в пространстве. При таком задании скорости на каждом интервале движения ее значение в соответствии с формулой (23) будет определяться выражениями:
(25)
Здесь суммируется от начала движения, то есть от нулевого значения времени.
Тогда соответствующие элементарные перемещения на каждом интервале движения будут равны:
(26)
Вполне очевидно, что результирующее перемещение определится суммой всех элементарных перемещений:
,                                  (27)
где сумма в скобках определяется известным выражением:
(28)
Тогда выражение (27) преобразуется к виду:
(29)
В этом выражении в скобках находится произведение на n, что представляет собой полную величину времени рассматриваемого движения, которую можно в общем виде обозначить через x. Тогда выражение (29) примет вид:
,                                                                               (30)
причем величина x не будет зависеть от числа делений n.
Как уже отмечалось, перемещение, определяемое этим выражением, является приближенным. Чтобы получить точное значение перемещения, интервалы , как это следует из выражения (30), надо взять равными нулю. В этом случае выражение (30) будет характеризоваться точной параболической зависимостью перемещения от времени:
(31)
Таким образом, мы доказали, что для определения можно брать скорость в конце интервала , в принципе же ее можно брать в любой точке интервала за исключением начального момента движения, когда эта скорость равна нулю.
Поскольку при нахождении результирующего перемещения y мы принимаем , то из выражения (29) следует необычный результат:
,                                                                           (32)
то есть аргумент x получается равным произведению нуля на бесконечность или бесконечной сумме нулей. Этот результат можно интерпретировать и так: поскольку произведение определяет время движения, то бесконечная сумма нулей, характеризующих мгновения движения, будет равна выбранному нами времени движения. Следовательно, произведение не есть некоторая неопределенная произвольная величина, а вполне конкретное в каждом рассматриваемом случае движения число, что является следствием принятого нами деления рассматриваемого интервала времени на n частей. Чем же можно объяснить такой нетривиальный результат? Ведь конечная сумма нулей всегда равна нулю, да и бесконечная тоже, если нули складываются в одну кучу. Это можно объяснить только одним – наличием движения объекта, происходящим с определенной скоростью.



Полезная информация

Интересные предложения
В ближайшее время планируется опубликовать первую часть научной работы Макарова Б.И. "Законы управляющие вселенной"

Популярные Материалы

Теория

Гидравлический теплогенератор с КПД 120-170 % - вымысел или реальность? КПД выше единицы означает, что количество выделяемого тепла будет больше, чем потребленная электродвигателем энергия. Однако, научного объяснения это важное обстоятельство до сих пор не имеет. Позже мы опубликуем свою версию объяснения этого явления.

Последние Публикации