Stumbling blinkering thinking. Спотыкающееся зашоренное мышление.

Как Эйнштейн ошибся, неправильно применяя свой собственный «Принцип Относительности».

Сразу заявляю, что глубоко чту Эйнштейна и как великого учёного и великого человека. Восхищаюсь им и стараюсь по мере слабых сил своих ему подражать. Например, его идею о так называемых «скрытых параметрах» считаю совершенно верной, хотя практически все физики-теоретики придерживаются версии противоположной.

Но он – тоже, как и все мы, – только человек, а человеку свойственно ошибаться. В этом нет ничего позорного и унизительного. Да, все мы склонны ошибаться и как, ответил один известный физик-теоретик, когда ему указали на «ошибку» Эйнштейна: «Хотел бы и я ТАК ошибаться!»

В данной заметке я не стану ошибаться и не стану даже «хотеть ошибаться», а просто укажу на одну ОЧЕНЬ РАСПРОСТРАНЁННУЮ ошибку, допускаемую не только Эйнштейном, а сотнями и тысячами серьёзных физиков во всём мире и сегодня тоже

В 1910 году немецкий математик Мартин Вильгельм Кутта разработал аэродинамические принципы применимости закона Бернулли к обтеканию крыла и возникновению его подъёмноё силы. Кутта вместе со спектроскопистом и математиком Карлом Рунге разработал также метод решения дифференциальных уравнений, который и называется: Метод Рунге-Кутта.

(В моей памяти это словосочетание немедленно вызвало воспоминание очень юных лет.

Два студента, физик Валерий Резник-Тер-Оганесов и филолог Леонид Гуревич, ещё в годы существования Советского Союза сочинили некую оперу – музыкальную радиодраму «Дочь народа», посвящённую профессиональной стукачке и, по-совместительству, преподавательнице Истории КПСС – Алине Карловне Балбере. В опере этой, конечно, она – главная героиня, есть Троцкий, атаманы и сотники, монархист — старый большевик Сволочарский, хор и ШПИОН одной очень иностранной державы РУНГЕ-КУТТ!

Моё участие в этом выдающемся произведении искусства было более чем скромным: Я исполнял ВСЕ партии, не обладая ни в малейшей степени вокальными способностями. Посему, в точности, как у Ильфа и Петрова, пел все арии «Лишённым приятности голосом»!.

Так вот, партию Рунге-Кутта, попавшегося в лапы хитроумных чекистов, я тоже исполнял.

На мотив романса «Ночной смотр» М.Глинки «…В двенадцать часов по ночам из гроба встаёт барабанщик»:

Я, Рунге Кутт — шпион проклятый!

Я, Рунге Кутт — шпион заклятый!

Каюсь я! Каюсь Я! Боюсь я вас!

Приближённый метод решения

Дифференциального уравнения

Я украл! Я украл! Я украл!

Пусть казнят меня, не милуют!

Пусть все кости проварьируют (метод, применямый в Вариационном анализе)

А потом проинтегрируют

И два корня извлекут!

И два корня извлекут!»

Интермедия окончена.)

Параллельно с Кутта схожие работы опубликовал и русский математик Жуковский, а также Чаплыгин.

(Забавный пример того, ЧТО случается с физикой, когда за неё берутся математики!

В своё время Эйнштейн пошутил: «С тех пор, как математки взялись за мою Теорию Относительности, я сам пересстал её понимать!»)

Этот подход, а именно, объяснение с помощью закона Бернулли появления подъёмной силы крыла, стал общепринятным и остаётся таковым по сей день.

В 1916 году Альберт Эйнштейн опубликовал статью, в которой развивал схожую мысль, не зная о работах Кутта, Жуковского и Чаплыгина.

Перед нами – пример физического заблуждения более чем столетней давности и, самое забавное, до сих пор не исправленного. Ещё более забавно то, что, с одной стороны, это нелепое объяснение фигурирует в качестве КАНОНИЧЕСКОГО во всех учебниках физики, как для школ, так и для ВУЗов, а с другой – инженеры аэродинамики вычисляют подъёмную силу крыла по СОВЕРШЕННО другим формулам, полностью игнорируя эту замечательную теорию Кутта-Жуковского-Чаплыгина! Они рассчитывают эту силу, исходя из Второго и Третьего законов Ньютона – импульса отбрасываемого крылом самолёта или винтом вертолёта воздуха! И даже не вспоминают о постулатах Кутта, Жуковского и Чаплыгина!

Фактически, эта подъёмная сила есть сила реакции – воздух, отклоняемый или отбрасываемый крылом или винтом в одну сторону, вниз, в свою очередь, оказывает давление на нижнюю поверхность крыла или винта в противоположном направлении. Так что условно все такого рода летающие объекты можно назвать «реактивными», и самолёты, и вертолёты, и птицы, и даже насекомые — все они летают за счёт реактивной силы отдачи отбрасываенмого их крыльями (или винтами) воздуха.

В чём причина такого расхождения теории и практики?

В школярском обярлычивании совершенно верного Принципа Относительности механического движения. Здесь можно применять и Галилеевский приницп и Эйнштейновский, разницы нет.

Принцип этот гласит: Все физические процессы в двух инерциальных системах, движущихся друг относительно друга, будут идентичны. Для простоты:

Летят параллельно друг другу две ракеты где-то в пространстве. Летят равномерно и прямолинейно. Так вот, все физические процессы, включая и электромагнитные, в этих ракетах будут происходить совершенно одинаково и, значит, космонавты, «не выглядывая наружу» никак не смогут установить, движутся ли они или покоятся и никакого «преимущества» ни у одной из ракет перед другой не будет.

Верен ли это принцип?

НЕСОМНЕННО.

Перенесёмся на грешную Землю, что, впрочем, роли не играет, можно это проделать и на Юпитере или Сатурне или Венере.

Итак, движется некий поезд равномерно и прямолинейно, допустим, без стука на стыках. Человек, стоящий на перроне, скажет, что поезд движется мимо него с некой скоростью.

Пассажир поезда, глядя в окно, скажет, что перрон с человеком движется относительно него. Но, в отличие от стоящего на перроне, именно на поезд действуют силы трения скольжения и качения (на колёса), именно поезду оказывает сопротивление рассекаемый им воздух. Так что здесь приницп относительности автоматически применять нельзя.
Есть огромная разинца между крылом, находящимся в набегающем на него потоке ветра или струи в аэродинамической трубе и крылом, движущемся относительно «неподвижного» воздуха. Картина распределения давлений в этих случаях совершенно разная. В случае ветрового потока или струи в трубе, вся масса движущегося воздуха имеет некую скорость относительно крыла и «лабораторной системы отсчёта», давление в ней во всю ширину потока – не атмосферное, а ниже, и поэтому в этом случае МОЖНО применять закон Бернулли и все следующие из него правила.

В случае, вроде бы внешне схожем – крыло движется сквозь массу воздуха (мол, какая разница, поток воздуха движется относительно крыла или крыло движется относительно воздуха!) разница в картине давлений несравнима с первым случаем ветра или трубы. НИКАКОГО ПОТОКА БОЛЬШИХ МАСС ВОЗДУХА В ЭТОМ СЛУЧАЕ НЕТ!

Поэтому в случае ветра или аэродинмамической трубы воздушные струи действительно создают разницу давлений в соответствии с законом Бернулли.

Во втором случае ситуация совершенно иная. Только тонкий слой воздуха, прилегающего к крылу, может оказать на него какое-то силовое воздействие. Вся остальная часть воздуха (в отличие от потока ветра или струй в трубе) в каком-либо действии на крыло не участвует. Там давление воздуха остаётся атмосферным! И сверху и на определённом расстоянии от крыла снизу. Поэтому всё воздействие воздуха на набегающее на него крыло сводится лишь к ОТКЛОНЕНИЮ МАСС ВОЗДУХА ВНИЗ. Именно поэтому инженеры аэродинамики считают импульс отбрасываемого (отклоняемого) крылом самолёта или винтом вертолёта воздуха, и даже не вспоминают о «струйках» Бернулли!

А загляните-ка в учебники…

Мол, какая разница, ЧТО движется?

Только что мы показали, что РАЗНИЦА ЕСТЬ и она огромна!

Даже такой простой и ясный ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ следует применять с умом, а не объярлычивать, то есть бездумно использовать верный закон или принцип, не считаясь с реальным положением вещей. С ситуацией, в которой закон просто НЕПРИМЕНИМ!

Но, увы, люди склонны ошибаться.

Задача же ЧЕЛОВЕКА РАЗУМНОГО, обнаруживать ошибки своего и чужого мышления и исправлять их, а не тупо упорствовать в совершенно ошибочных взглядах десятилетия и столетия!

Школярское использование верных в принципе законов и правил приводит только к нелепостям вроде вышеописанной.

И такое школярство тоже очень характерно для зашоренного мышления многих людей.

«Не надо думать, ДОГМА – БОГ,

ОНА за нас решит!»

8 II 2020

P.S. Даже не «Постскриптум», а длинное послесловие!

Если разместить на верхней плоскости крыла некого наблюдателя, вооружённого всеми необходимыми для замеров приборами, барометром, скажем, и анемометром, то попробуем взглянуть на ситуации ЕГО глазами.

Сможет ли он отличить друг от друга два состояния:

Первое: Крыло находится в потоке ветра или в аэродинамической трубе.

Второе: Крыло движется в «неподвижном» для внешнего наблюдателя воздухе.

Для внешнего наблюдателя, разумеется, всё ясно — когда крыло неподвижно относительно него, а на него набегает поток воздуха от ветра или в аэродинамической трубе. И он так же ясно видит, когда крыло движется относительно него и неподвижного воздуха.

С наблюдателем на крыле – дело сложней. Во всех случаях он наблюдает набегающий на крыло поток воздуха. И поэтому повторяю вопрос: Сможет ли «крылатый» наблюдатель, находясь на верхней плоскости крыла, различить два упомянутых состояния?

«Крылатый» наблюдатель сначала будет измерять скорость воздушного потока.

Вблизи крыла! Воздух движется в обоих случаях.

Вдали от крыла! Допустим, он берёт и закрепляет анемометр на некой длинной палке и так измеряет скорость потока вдали. Да, и в этом случая, явно видно, что воздух быстро движется относительно крыла.

Вывод: Нет разницы! Что крыло движется, что ветер набегает — ОДНО И ТО ЖЕ!

Но крылатый наблюдатель – УЧЁНЫЙ, (Настоящий, не прохвост и не верхогляд!) он не полагается только на анемометр. Теперь он тот же опыт проделывает с барометром.

Всегда над верхней поверхностью крыла!

Ведь именно там, по теории Кутта-Жуковского возникает некое ПОНИЖЕННОЕ давление! Когда крыло обдувается потоком ветра или находится в аэродинамической трубе, барометр показывает ВСЮДУ (вблизи и вдали) пониженное давление.

Зато, когда крыло движется в воздухе (относительно внешнего наблюдателя) барометр у крыла и вдали от него показывает обычное атмосферное давление!!!

(Разумеется, в обеих ситуациях барометр защищён от кинетического давления набегающего потока, «напора»)

Значит крылатый наблюдатель с помощью только одного прибора, барометра, МОЖЕТ установить, ЧТО движется. Он – относительно неподвижного воздуха или крыло находится в потоке ветра или в аэродинамической трубе.

Следовательно – более точный вывод:

Два этих состояния РАЗЛИЧНЫ по физическим параметрам и в этом смысле никак не равноценны!

Поэтому, если в крыле самолёта просверлить множество сквозных дырочек, общая площадь которых будет, скажем, десять процентов от всей площади крыла, то подъёмная сила крыла уменьшится примерно всего на эти десять процентов. А не упадёт до нуля, по теории Кутта-Жуковского (ведь дырочки позволят воздуху снизу проходить наверх и тем УРАВНИВАТЬ давление струек!)

Подъёмная сила крыла птиц, насекомых и самолётов создаётся лишь отбрасыванием и отклонением масс воздуха и ничем более!

Ситуация сравнима с принципом волновой механики: скорость волн в среде зависит лишь от свойств среды и НЕ зависит от скорости движения в ней источника волн или приёмника волн.

Альтиметры (высотомеры) в самолётах! Это ничто иное как барометры-анероиды. Если бы давление окружающего летящий самолёт воздуха вблизи него падало («по закону Бернулли») то лётчики никак не могли бы по альтиметру определять высоту своего полёта!!!

Парашютисты, делающие затяжной прыжок и довольно долго падающие без парашюта (назвать это «свободным падением» нельзя, так как скорость падения более или менее стабилизируется из-за сопротивления воздуха), часто измеряют свою высоту над землёй по показаниям альтиметра. Так вот, есть и парашюты, оснащённые альтиметром, то есть показателем высоты (на случай, если паршютист потеряет сознание и не откроет парашюта сам. Альтиметр – это обычный БАРОМЕТР, измеряющий давление воздуха по известной Барометрической формуле Больцмана. Но, если бы из-за высокой скорости падения парашютиста 50-70 м/с давление окружающего его воздуха падало, то такой парают НИКОГДА БЫ не открылся, ибо прибор «считал бы», что находится высоко над землёй!

Принцип Относительности в аэро-гидродинамике НЕПРИМЕНИМ!

Stumbling blinkering thinking. Спотыкающееся зашоренное мышление.: Один комментарий

  1. Уважаемая Narine,
    Спасибо Вам за интерес к такой сугубо аэродинамической теме, хотя, подозреваю, наибольший интерес вызвала как раз маленькая интермедия, воспоминания юности.
    Ваш Эспри

    Нравится

Добавить комментарий для psitimespsi Отменить ответ

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s