Същността на погрешността на първия закон на динамиката на Нютон
Първият закон за динамиката на Нютон има следната формулировка:" Всяко тяло продължава да се поддържа в състояние на покой или равномерно и праволинейно движение, докато и доколкото не бъде принудено от приложени сили да промени това състояние."
Това вербално твърдение няма математически модел, който да го прилага. Причината е елементарна. Всички тела винаги започват движението си в пространството от фазата на ускорено, а не равномерно движение, следователно законът за равномерното праволинейно движение на тялото (първият закон на динамиката на Нютон) не може да бъде поставен на първо място.
Тъй като равномерното праволинейно движение на тялото винаги е следствие от ускореното му движение, необходимо е на първо място да се постави законът, описващ ускореното движение на тялото.
Дългогодишният опит в прилагането на законите на динамиката на Нютон показа, че обикновено се преследват две цели при решаването на проблеми на динамиката:първо - да се определят силите, действащи върху движещо се тяло;второ - да се намери законът за движение на тялото под действието на приложени сили.
За постигане на първата цел обикновено се използва принципът на д'Аламбер: във всеки момент сумата от силите, приложени към движещо се тяло, е нула. От това следва, че всяко движещо се тяло може да бъде спряно мислено, като му се придаде статично състояние, като се приложат всички сили, действащи в този момент върху тялото, и сумата им се приравни на нула.
За да се постигне втората цел, е необходимо да се преведе статично-динамичното уравнение на д'Аламберт в диференциална форма и, като се реши, да се намери законът за движение на тялото.
И така, движението на всички тела винаги започва с фаза на ускорено движение, а динамиката на Нютон започва със закон, който описва фазата на не ускорено, а равномерно движение, следователноПървият закон на динамиката на Нютон няма математически модел. Основната пречка за получаването на такъв модел беше липсата на разбиране на физическата същност на инерционната сила, която винаги възниква при ускорено движение на тялото.
Причината за това неразбиране произтича от погрешните механо-динамични идеи на д'Аламбер, според които силата на инерцията, действаща върху бързо движещо се тяло, е равна и насочена противоположно на силата на Нютон, движеща тялото ускорено.
Независимо от това принципът на д'Аламбер, според който сумата от силите, действащи върху тялото в даден момент от време, е равна на нула, е издържал проверката на времето и може да бъде признат за правилен. Нека използваме този принцип и съставим уравнение на силите, действащи върху бързо движещо се тяло.
Ако сумата от всички сили на съпротивление на движението се означи със символа, тогава, съгласно принципа на д'Аламбер, сумата от силите, действащи върху движещо се тяло във всеки даден момент от време, е равна на нула. В резултат на това уравнението на ускореното движение на тялото се записва като
(1)
Математиците, теоретичните физици и самите механици заобикалят това очевидно противоречие. Вече посочихме причината - неразбиране на физическата същност на силата на инерцията, коятовинаги възниква и действа противоположно на ускореното движение на тялото. Противоположно на ускореното въртене на тялотовинаги действа инерционният момент.
Известно е, че всяка сила, противоположна на ускореното движение на тялото, забавя това движение. В резултат на това трябва да вземем предвид забавянето на ускореното движение на тялото, образувано от всяка от съпротивителните сили поотделно.
Съвсем естествено е, че сме задължени да обозначаваме забавянията с математически символ, различен от математическия символ за ускорение. Означаваме го със символа . Тогава уравнение (1)приема
. (2)
Лесно се вижда, че абсурдът, произтичащ от уравнение (1), изчезва в уравнение (2) и имаме възможност да използваме уравнение (2) за решаване на най-простата задача - ускореното праволинейно движение на всяко материално тяло.