Форум Новой Физики

Принцип инерции или справедлив ли первый закон Ньютона?

Есть более общий принцип инерции, относительно которого принцип инерции Ньютона является подмножеством. Этот общий принцип звучит так: «Тело по инерции движется по такой кривой линии (в частном случае прямой линии), на которой сумма действующих на тело сил и ускорений равна нулю». Ниже мы постараемся показать, как действует данный принцип. Для этого вначале рассмотрим динамику движения точки по кривой линии.

Если мы спроектируем постоянный по величине вектор скорости тела, движущегося по кривой линии на любую систему координат, то увидим, что величины проекций скорости не остаются постоянными. Они изменяются. Если найти отношения приращений координатных скоростей к параметру времени, то получим ускорения, действующие на геометрическую точку в направлении осей координат. Если сложить вектора этих ускорений, то они составят вектор ускорения, действующего на точку и ортогональный касательной к кривой линии, по которой движется точка.

Таким образом, движение точки по кривой линии с постоянной скоростью создает вектор ускорения, ортогональный касательной к линии движения точки. Если умножить этот вектор на массу точки, то получим силу. Это так называемая центробежная сила инерции, возникающая при движении любой материальной точки по криволинейной траектории с постоянной скоростью.

Если к точке приложить противоположное центробежному ускорению ускорение, создаваемое некоторым силовым полем или силой, то точка будет двигаться по данной траектории с постоянной скоростью не испытывая никаких ускорений, т.к. все ускорения будут компенсированы. В тоже время, любое отклонение от данной траектории будет порождать ускорения, которые будут возвращать точку на указанную траекторию.

Мы можем даже сказать, что для любого силового поля при задании начальных координатах и абсолютной величины скорости точки существует единственная траектория ортогональная векторам поля, на которой сумма ускорений действующих на материальную точку равна нулю. И точка будет двигаться именно по этой траектории. Если силовое поле отсутствует, то единственной формой траектории, на которой также отсутствует сила инерции, связанная с криволинейным движением точки будет прямая линия. Поэтому, в условиях, когда действие силовых полей отсутствует, либо полностью скомпенсировано в районе точки, то единственно возможной траекторией движения точки по инерции является прямая линия. Если же присутствует постоянно действующая сила ортогональная скорости тела, то точка будет двигаться по такой криволинейной траектории, на которой сумма центробежной силы и данной силы равна нулю. Это и составляет общий принцип инерции. Исходя из этого, мы можем сформулировать, как сам общий принцип инерции движения тел, так и его частное проявление, выраженное в 1-м законе Ньютона.

Общий принцип инерции: Тело движется по траектории, на которой сумма сил и/или ускорений равна нулю.

Частный принцип инерции: Тело движется по прямой линии, если сумма сил и/или ускорений действующих на него со стороны силовых полей равна нулю.

Таким образом, вы видите, что 1-й закон Ньютона является не самостоятельным законом, а частным случаем общего принципа инерции.

Вследствие этого, формулировка 1-го закона Ньютона неверна. Правильная формулировка должна звучать так: «Тело покоится или движется с постоянной скоростью по инерции по такой кривой, в частном случае прямой линии, на которой сумма действующих на тело сил, включая силу инерции равна нулю». Это более общая формулировка 1-го закона Ньютона и она верна, в том числе, и для тела, движущегося в силовом поле по криволинейной траектории с постоянной скоростью.