Количество силы в физике.

                               Количество силы в физике.

 

     В физике существует понятия силы, но не существует понятия количества силы, которая тратится действующей внешней силой на ускоренное перемещение какого-то тела или накапливается, или приобретается перемещаемым телом, при её движении с ускорением от действия внешней силы. Само собой разумеется, что если что-то есть, то оно должно выражаться и количественно.

     Для того, чтобы понять, что такое количество силы приобретённая телом или потраченная внешним действующим телом, рассмотрим, когда некоторое тело под действием какой-то внешней силы движется с постоянным ускорением.    

     Любое тело в процессе своего ускоренного движения за некоторое количество времени приобретает какое-то количество силы F. В физике, потраченная действующая сила или приобретённое телом сила за длительность одной секунды, при своём движении с постоянным ускорением на некотором участке пути, определяется по формуле

m * a = m * (2s / t^2) = f,

где m – масса тела,

a – ускорение в течении одной секунды или за одну секунду,

     Тело с постоянным ускорением, за время равной длительности одной секунды, проходит разные расстояния, но её величина ускорения (а) всегда одна и та же и потому тело, на каждом участке пути за длительность одной секунды, приобретает одно и то же количество силы m * a = f. Длительность времени в каждой секунде всегда стандартное, т. е. равные по длительности и они ни при каких обстоятельствах никогда не меняются и потому количество времени можно считать штуками или разами. Длительность одной секунды, примерно равно длительности одного вороньего карррка. Если ворона прокаркала 15 раз, то длительность пятнадцати вороньих карррков равна длительности пятнадцати человеческих секунд, правда ворона не каррркает более трёх раз, она разумная, зачем ей лишний раз каррркать. Если длительность одного вороньего карррка умножить на 60 раз и ещё на 60 раз, да её на 24 раза, то получим длительность времени равное длительности одного оборота матушки Земли вокруг своей оси. Отсюда следует, что если тело двигалось в течении 15 секунд, то это означает, что тело двигалось в 15 раз большее, чем длительность одной секунды, или, что движение тело заняло 15 штук времени, или n штук времени. Здесь нужно понимать, что количество времени и длительность времени, это не одно и то же. В длительности пятнадцати секунд времени заключается 15 штук времени по длительности в одну секунду. Если тело с ускорением двигалась n штук секунд и за каждую штуку времени приобретала по m * a = f силы, то за n штук времени приобретёт силу n раз большую. Число n можно понимать и как количество участков, пройденных телом длительностью в одну секунду, т. е количество участков будет равен количеству времени. Правда, длина участков будут не равные, по мере движения тела с ускорением с каждой секундой длина участков будет увеличиваться.

     Отсюда следует, что всё количество силы, которое тело приобретёт за n-ное количество штук времени, одинаковых по длительности, будет

f * n = m * a * n = F

F = m * a * n  

где n – безразмерна величина, количество времени в штуках или количество участков.

      Количество силы есть произведение векторной величины силы за одну единицу времени, на некоторое численное количество времениили на количество участков, в течении которого действовала внешняя сила.

     Количество силы – векторная физическая величина, которая является мерой воздействия на данное тело со стороны другого тела за некоторое численное количество времени или участков, в течении которого действовала внешняя сила.

    Если на тело действует постоянная внешняя сила, то тело движется с ускорением a = 2s / t и проходит за длительность времени t расстояние s. Если внешняя сила в какой-то точке прекращает своё действие на тело, то её конечная скорость тела в этой точке будет vк = 2s / t. После прекращения действия внешней силы, тело далее будет двигаться с постоянной скоростью v = S / t равной конечной скорости vк = 2s /t

vк = v

2s / t = S / t

После сокращения на время t, получаем

2s = S

Импульс тела в конечной точке от конечной скорости vк и от постоянной скорости v, после конечной точки, будут равные

P = m * vк = m * v

В физике действующие силы, скорости и импульсы выражаются через одно мгновение, длительность которой равна одной секунде. Если длительность действия силы в одну секунду (f = m * a), т. е. в одно мгновение, умножим её на то же самое одно мгновение, то получим импульс, которое совершается тоже в одно мгновение

P = f * t = m * a * t = m * (2s / t^2) * t = m * (2s / t) = m * S / t = m * v

 

       Всё изложенное рассмотрим на простом примере. Допустим, некая маленькая ракета с массой m = 4 килограмма начинает двигаться с постоянным ускорением a = 20м/сек^2 и движется в течении 10 секунд, и на ускорение в каждую секунду постоянно тратит 12 граммов топлива.

s – расстояние пройденное ракетой за длительность одной секунды

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * 1сек^2 / 2 = 10м

За 10 секунд ракета пройдёт расстояние

S = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * (10сек)^2 / 2 = 1000м

       Ракета при ускоренном движении за каждую секунду проходит разные расстояния 10м+30м+50м+70м+90м+110м+130м+150м+170м+190м с разностью в 20 метров и в итоге проходит 1000 метров.

Ракета в течении длительности каждой одной секунды приобретает силу

f = m * a = 4кг * 20м/сек^2 = 80кг*м/сек^2 и на это тратится 12 граммов топлива.

Это количество силы всегда постоянна и не меняется с течением времени. В течении времени десяти секунд количество стандартных секунд 10 штук или 10 участков, отсюда следует, что ракета за 10 штук стандартных секунд приобретёт в 10 раз большее количество силы

F = f * n = 80кг*м/сек^2 * 10 = 800кг*м/сек^2

и на это тратится 12гр * 10шт = 120 граммов топлива

Конечная скорость ракеты в конце десятой секунды будет

vк = a * t = 20м/сек^2 * 10сек = 200м/сек.

После прекращения действия внешней силы ракета продолжает двигаться с постоянной скоростью vк = v = 200м/сек.

Импульс ракеты от конечной скорость в конце десятой секунды  

P = m * vк = m * v = 4кг * 200м/сек = 800кг*м/сек.

Приобретённая ракетой сила и её импульс в конце десятой секунды численно равны, это означает, что вся сила, приобретённая телом за 10 секунд, мгновенно, т. е. за длительность одной секунды, превращается или преобразуется в импульс. В физике за мгновение не гласно принято длительность одной секунды или в этом мгновение подразумевается длительность одной секунды, отсюда всю силу, приобретённую ракетой в конце пути, умножаем на одно мгновение и получаем импульс от всей силы

P = F * 1сек = 800кг*м/сек^2 * 1сек = 800кг*м/сек.

Отсюда следует, что импульс ракеты есть мгновенное действие всей её силы. Вся действующая сила за одно мгновение преобразуется или превращается в импульс. Чем больше накопленная ракетой сила или приобретённая ракетой сила, тем больше импульс. Вся накопленная сила всегда соответствует силе импульса. Общее у силы и импульса, это их действие и без действия они никак не определяются и не понимаются.

 

       Определяем количество силы и импульс ракеты через 1, 2, 3, 7 и 10 секунд в выше приведённой задачке.

1. В течении первой секунду ракета пролетит расстояние

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * 1сек^2 / 2 = 10м

Конечная скорость в конце первой секунды

vк = a * t = 20м/сек^2 * 1сек = 20м/сек

Накопленная сила в течении одной штуки секунд

F = f * n = m * a * n = 4кг * 20м/сек^2 * 1шт = 80кг*м/сек^2

Импульс в конце первой секунды от конечной скорости

P = m * vк = 4кг * 20м/сек = 80кг*м/сек

В течении мгновения одной секунды вся сила выделится в виде импульса

P = F * 1сек = 80кг*м/сек^2 * 1сек = 80кг*м/сек

 

2. В течении двух секунд ракета пролетит расстояние

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * (2сек)^2 / 2 = 20м/сек^2 * 4сек^2 / 2 = 40м

Конечная скорость в конце второй секунды

vк = a * t = 20м/сек^2 * 2сек = 40м/сек

Накопленная сила в течении двух штук секунд

F = f * n = m * a * n = 4кг * 20м/сек^2 * 2шт = 160кг*м/сек^2

Импульс в конце второй секунды от конечной скорости

P = m * vк = 4кг * 40м/сек = 160кг*м/сек

В течении мгновения одной секунды вся сила выделится в виде импульса

P = F * 1сек = 160кг*м/сек^2 * 1сек = 160кг*м/сек

 

3. В течении трёх секунд ракета пролетит расстояние

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * (3сек)^2 / 2 = 20м/сек^2 * 9сек^2 / 2 = 90м

Конечная скорость в конце третей секунды

vк = a * t = 20м/сек^2 * 3сек = 60м/сек

Накопленная сила в течении трёх штук секунд

F = f * n = m * a * n = 4кг * 20м/сек^2 * 3шт = 240кг*м/сек^2

Импульс в конце третей секунды от конечной скорости

P = m * vк = 4кг * 60м/сек = 240кг*м/сек

В течении мгновения одной секунды вся сила выделится в виде импульса

P = F * 1сек = 240кг*м/сек^2 * 1сек = 240кг*м/сек

 

7. В течении семи секунды ракета пролетит расстояние

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * (7сек)^2 / 2 = 20м/сек^2 * 49сек^2 / 2 = 490м

Конечная скорость в конце третей секунды

vк = a * t = 20м/сек^2 * 7сек = 140м/сек

Накопленная сила в течении семи штук секунд

F = f * n = m * a * n = 4кг * 20м/сек^2 * 7шт = 560кг*м/сек^2

Импульс в конце седьмой секунды от конечной скорости

P = m * vк = 4кг * 140м/сек = 560кг*м/сек

В течении мгновения одной секунды вся сила выделится в виде импульса

P = F * 1сек = 560кг*м/сек^2 * 1сек = 560кг*м/сек

 

10. В течении десяти секунд ракета пролетит расстояние

s = a * t^2 / 2 = 20м/сек^2 * (10сек)^2 / 2 = 20м/сек^2 * 100сек^2 / 2 = 1000м

Конечная скорость в конце десятой секунды

vк = a * t = 20м/сек^2 * 10сек = 200м/сек

Накопленная сила в течении десяти штук секунд

F = f * n = m * a * n = 4кг * 20м/сек^2 * 10шт = 800кг*м/сек^2

Импульс в конце десятой секунды от конечной скорости

P = m * vк = 4кг * 200м/сек = 800кг*м/сек

В течении мгновения одной секунды вся сила выделится в виде импульса

P = F * 1сек = (800кг*м/сек^2) * 1сек = 800кг*м/сек

 

Количество силы, накопленная телом до конечной точки при её движения с ускорением, численно равно импульсу в конечной точке.

Отношение импульса к всей накопленной силе до конечной точки, равно длительности действия импульса, т. е. равно одной секунде.

P / F = (m * vк) / (f * n) = (4кг * 200м/сек) / (80м/сек^2 * 10) = (800кг*м/сек) / (800кг*м/сек^2) = 1сек

     В физике принято понимать импульс, как кратковременное действие некоторого количества силы в течение одной секунды, так-то оно так, но в принципе и в действительности импульс может продолжаться и две секунды, и 5 секунд, и десять и так до бесконечности, импульс может продолжаться и какие-то доли секунды. В физике длительность импульса не принято обсуждать и применять, видимо в этом нет необходимости.

 

Хуснулла Алсынбаев. 18. 09. 2025г.