Зная законы действия сил на систему частиц и состояние системы частиц (координаты и скорости всех частиц) в некоторый начальный момент времени, можно с помощью уравнений движения предсказать ее дальнейшее поведение, то есть найти состояние системы в любой момент времени.
Однако детальное рассмотрение поведения системы с помощью уравнений движения часто бывает связано с большими математическими трудностями.
А в тех случаях, когда законы действия сил неизвестны, такой подход оказывается в принципе неосуществимым. Поэтому возникает вопрос: нет ли каких-либо общих принципов, которые позволили бы иначе подойти к решению задачи?
Оказывается, такие принципы есть.
Это законы сохранения.
Законы сохранения позволяют рассмотреть общие свойства движения без решения уравнений движения и подробной информации о развитии процессов во времени.
Законы сохранения были установлены опытным путем, как обобщение огромного количества экспериментальных фактов.
В механике имеют значение три закона сохранения: закон сохранения энергии, закон сохранения импульса, закон сохранения момента импульса.
Эти законы относятся к числу тех фундаментальных принципов физики, значение которых трудно переоценить.
Их роль особенно возросла после того, как выяснилось, что они далеко выходят за рамки механики и представляют собой универсальные законы природы.
Во всяком случае, до сих пор не обнаружено ни одного явления, где бы эти законы нарушались.
Открыв возможность другого подхода к рассмотрению различных механических явлений, законы сохранения стали мощным и эффективным инструментом исследования, которым повседневно пользуются физики.
Эта важнейшая роль законов сохранения как инструмента исследования обусловлена следующими причинами.
Законы сохранения не зависят ни от траекторий движения, ни от характера действующих сил.
Поэтому они позволяют получить ряд общих и существенных заключений о свойствах различных механических процессов, не вникая в детальное рассмотрение их с помощью уравнений движения.
Так как законы сохранения не зависят от характера действующих сил, то их можно использовать даже тогда, когда силы неизвестны.
В этих случаях законы сохранения являются единственным и незаменимым инструментом исследования.
Даже в тех случаях, когда силы в точности известны, законы сохранения следует использовать при решении многих задач о движении частиц.
Хотя все эти задачи могут быть решены с помощью уравнений движения, привлечение законов сохранения очень часто позволяет получить решение наиболее простым путем, избавляя нас от утомительных математических расчетов.
Поэтому при решении новых задач обычно принято придерживаться следующего порядка: прежде всего, применяют законы сохранения, и только убедившись, что этого недостаточно, привлекают для решения задачи уравнения движения.
Вот и прояснилась доктрина официальной науки, как наиболее простым путем, избавляясь от утомительных математических расчетов, можно легко достичь желаемых результатов.
Это не беда, что полученный результат может не соответствовать действительности - пока несоответствие обнаружится, можно пожинать плоды своих «трудов».
Утверждение: «Законы сохранения не зависят ни от траекторий движения, ни от характера действующих сил. Поэтому они позволяют получить ряд общих и существенных заключений о свойствах различных механических процессов, не вникая в детальное рассмотрение их с помощью уравнений движения» позволяет не делать различия между скоростями равномерного и равноускоренного движения.
Это утверждение позволяет составлять бессмысленные системы уравнений из законов сохранения, не делая различия между постоянной скоростью равномерного движения тела, на которое не действуют внешние силы, и переменной скорости равноускоренного движения тела, равноускоренное движение которого происходит под действием внешних сил.
Решение таких «систем уравнений» происходит с применением афер.
1) Составляя систему уравнений с помощью ЗСИ и ЗСЭ, сторонники ЗСИ заведомо выполняют фокус-аферу.
Уравнение согласно ЗСИ
mV3 = mV1 + mV2
сокращают общий множитель и находят скорость V2
V2 = V3 - V1
Уравнение ЗСЭ
mV32/2 = mV12/2 + mV22/2
Сокращают общие множители
V32 = V12 + V22
Вместо квадрата скорости V22 равного, согласно аналогии сложения скоростей равноускоренного движения, разности квадратов V32 - V12
V22 =V32 - V12
подставляют квадрат разности.
Т.е. разность квадратов заменяют квадратом разности
V22 = (V3 - V1)2
И начинают "решать" квадратное уравнение заявляя -
V32 = V12 + (V3 - V1)2
что решение соответствует ЗСИ и ЗСЭ.
И это "решение сторонники ЗСИ не считают аферой?!
2) "Решение" для ...
Возьмём классический пример - столкновение двух тел:
Удар центральный, абсолютно упругий.
Найти:
Скорости u1 и u2
Решение:
Так как удар центральный и движение одномерное, то в дальнейшем символы векторов опущены и все геометрические суммы заменены алгебраическими.
При этом положительное значение скорости будет приписываться движению вправо, отрицательное - движению влево.
Запишем закон сохранения импульса для этой задачи:
m1v1 +m2v2=m1u1+m2u2 (1)
Т.е. количество движения системы до столкновения должно быть равно количеству движения системы после столкновения.
Аналогично запишем закон сохранения энергии:
m1v12/2 +m2v22/2=m1u12/2 +m2u22/2 (2)
перенося члены, относящиеся к m1 влево, а к m2 - вправо и сокращая (2) на 1/2, получаем вместо (2) и (1) следующие уравнения:
m1(v12 – u12) = m2(u22 –v22) (3)
m1 (v1 – u1 ) = m2(u2 – v2 ) (4)
Для того, чтобы избавиться от квадратов, разделим почленно уравнение (3) на (4):
v1 +u1 = u2 + v2 (5)
Решая совместно уравнения (4) и (5) легко находим:
u1 = [(m1 – m2 )v1 + 2m2 v2]/(m1 + m2 ) (6)
u2 = [(m2 – m1 )v2 + 2m1v1 ]/(m2 + m1 ) (7)
Это решение можете легко проверить, положив m1 = m2 и v2 = 0 в этом случае у вас будет v1 = 0 и u2 = v1 , т.е. при равенстве масс и неподвижном втором шаре, после удара первый шар останавливается, а второй начинает двигаться со скоростью первого. Или можете подставить выражения (6) и (7) в уравнения (1) и (2) и убедиться, что получаются тождества!
Вот так с помощью математических махинаций:
преобразовав систему уравнений из уравнения первой степени и уравнения второй степени, в систему двух уравнений первой степени
можно получать "нужные результаты"