vladyur

Categories:

Конструктивная механика - новая механика, механика В.Юровицкого

Конструктивная механика есть область механики, в которой движения не просто наблюдаются в фиксированной системе отсчета, а создаются, конструируются в соответствии с поставленными целями путем воздействия на состояние наблюдателя и его систему наблюдения.

Ключевые слова: механика, конструктивная механика, неинерциальные системы отсчета, механическое состояние

Центральной задачей современной механики является наблюдения движения механических объектов под действием тех или иных факторов в фиксированной системе наблюдения.

Но в современной механике все больmее значение приобретает задача конструирования движений путем воздействия на состояние наблюдателя и его систему отсчета с целью создания движения наблюдаемых механических объектов, удовлетворяющих поставленным целям

В качестве простейшего движения по конструированию движений рассмотрим задачу телескопических наблюдений.

Неподвижный относительно земли телескоп вращается вместе с Землей. Это не позволяет осуществлять длительное наблюдение за тем или иным астрономическим объектом, например, звездой. Мы не можем воздействовать на наблюдаемый объект – звезду. Но мы можем сконструировать такое состояние телескопа, являющегося центром наблюдения, которое позволит осуществлять достаточно длительное наблюдение выбранной звезды путем длительного направления оси телескопа на звезду. В этой простейшей, но практически важной задаче наблюдательной астрономии, тубусу телескопа придается вращение в сторону противоположную вращению Земли.

Из этой простейшей задачи выявляется общая концепция конструктивной механики. Есть наблюдатель, и есть объект наблюдения. Для решения некоторой задачи между этими двумя объектами должна быть некоторая кинематическая связь. Но в начальный момент этой связи нет, нужно создать эту связь. Другим словом, нужно создать иное движение, иную кинематику наблюдаемого объекта в системе отсчета наблюдателя , которые удовлетворяли бы целям, стоящим перед наблюдателем 

Большое количество задач конструктивной механики возникает в космонавтике. Например, задача запуска космического корабля на орбиту по классической схеме состоит в расчете множества схем запуска под воздействием реактивной силы в системе отсчета земного наблюдателя и выбора из этого множества наиболее оптимальной.еимуществу, инерциальной. И универсальный способ воздействия в этой механике на наблюдаемый объект есть сила. Поэтому и решение задачи основывается на двух законах – Первом и Втором. законах Ньютона.

Однако, не всегда у наблюдателя существует доступ к объекту наблюдения. В приведенном выше примере к звездам астрономы не имеют доступа. Поэтому для создания желаемых кинематических отношение между наблюдателем и объектом наблюдения можно действовать на наблюдателя и на систему его наблюдения. Эта возможность на простом примере демонстрируется выше.

И такие задачи были всегда. Но в наше время их количество возросло экспоненциально.

Приведем некоторые примеры. В воздушном авиационном бое участник не имеет доступа к самолету противника. Но у него, как центра системы управления (системы отсчета), есть возможность управления своим самолетом для достижения желаемой кинематической связи. Например, если авиационный пулемет или пушка жестко встроены в конструкцию самолета, то ось пулемета или пушки можно принять за ось системы отсчета. И задача конструирования летчиком движения есть создание такого движения противного самолета, чтобы этот самолет постоянно находился на главной оси самолета, с которым связана ось боевого оружия. Управление самолетом с точки зрения конструктивной кинематики есть управление механическим состоянием центра системы отсчета. Ибо любое такое изменение сопровождается изменением движения механического объекта (самолета противника) в собственной системе отсчета атакующего летчика. 

Большое количество задач конструктивной механики возникает в космонавтике. Например, задача запуска космического корабля на орбиту по классической схеме состоит в расчете множества схем запуска под воздействием реактивной силы в системе отсчета Земного наблюдателя и выбора из этого множества наиболее оптимальной.

Но в конструктивной механике ведется расчет движения некоторой области выведения в системе отсчета космического корабля до появления первой космической скорости в этой области путем управления состоянием самого космического корабля.

Другая важгнейшая задача есть задача стыковки космического корабля и космической лаборатории. В системе отсчета космического корабля целью выведения является устройство стыковки, к которому нужно подойти предварительно на заданной скорости движения стыковочного узла в системе отсчета корабля, а затем создания прямолинейного стыковочного движения с конечной заданной скоростью стыковки с помощью управления состояния самого космического корабля.

Вообще, в космонавтике методы конструктивной механики должны стать основным методом навигации особенно при межпланетных полетах. Метод земного управления на далеких расстояниях становится малоэффективным и слишком инерционным. Только использование конструктивных средств механического  управлением на самом космическом корабле будет отвечать требованиям освоения Солнечной системы.

Много проблем конструктивной механики возникает при создании кибернетических устройств и роботов.

Однако, решение задач конструктивной механики в современной механике встречает большие принципиальные трудности. Они суть:

– конструируемые движения. как правило. возникают в неинерциальных системах отсчета. Но общей теории кинематики неинерциальных систем отсчета не существует. В настоящее время используются самые простейшие неинерциальные системы отсчета, например, с постоянным вращением и простейшие типы движения в этих системах отсчета, например, неподвижные. 

– в конструктивной механике силы теряют свою универсальность. Для использования сил требуется иметь дело с объектами определенной массы. Но центр системы отсчета не есть фиксированный по структуре, составу и массе механический объект. Например, телескоп в вышеприведенном примере как центр системы отсчета имеет неопределенный состав и неизвестную массу. И потому силовые воздействия на центр управления или системы отсчета не имеют для задач конструктивной механики какой-либо информативности.

– в конструктивной механике на первый план выходит понятие механического состояния. Но такого разработанного понятия в современной механике не существует. Известны лишь частные случаи. Например, «невесомое состояние» и то крайне смутно определенное. Для целей описания состояния используется еще крайне неопределенное понятие «перегрузка». Ведь если есть «ПЕРЕгрузка», то должна быть и «ГРУЗКА» и что есть «НЕДОгрузка»? Вряд ли в тезаурс теоретической механики столь плохо определенные даже чисто лексически понятия могут быть включены.  

– в качестве характеристик состояния используется еще понятие «собственное ускорение». Но собственное ускорение, ускорение наблюдателя, как все собственные кинематические характеристики наблюдателя , по определению равны нулю.

– наконец, нет и строгого описания самих неинерциальных систем отсчета. 

Таким образом, для создания практически важной механической теории – конструктивной механики – требуется существенная переработка основ теоретической механики. 

Заключение

Новый этап цивилизационного развития ставит задачу коренной переформулировки классической (ньютоновской) механики, окормлявшей науку  и технику в течение почти четырехсот лет.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Исаак Ньютон. «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687

2. Юровицкий В.М. «Третья механика – механика мегамира», М. 1995, изд. автора 

Владимир Юровицкий

Кандидат экономических наук

Ученик трех лауреатов Нобелевской премии и научное сотрудничество с четвертым

vlad@yur.ru,

www.yur.ru

+7-902-426-8190

Error

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.