Метод прогнозирования новых физических величин

 Метод прогнозирования новых физических величин

 

                                                                Е.А. Бессонов

                                                                                      

        Предложен метод прогнозирования новых величин с помощью логической системы физических единиц  и набора  относительно простых теоретических методов. Метод заключается в разработке алгоритма прогнозируемой величины, – в составлении систематизированного набора отличительных признаков, а затем, на их основе и на результатах дальнейших теоретических исследований, в создании новой пилотной (пробной) физической величины. В результате комплекса проведенных исследований автором были получены и представлены новые пилотные физические величины в области динамики твердого тела. Метод позволяет  интенсифицировать научные изыскания в области физики, на основании которых, в относительно короткие сроки, ученые смогут открыть целый ряд новых законов,  пока еще не известных науке.

Ключевые слова: система физических единиц; классификация физических величин; пилотная физическая величина; пилотная закономерность; нелинейный момент силы; нелинейный момент импульса; нелинейный момент инерции; нелинейное перемещение; нелинейная скорость; нелинейное ускорение; поступательное, вращательное и нелинейное (криволинейное) движение.

The method of forecasting of new Units by means of logic system of physical sizes and a set concerning simple theoretical methods is offered. The method consists in development of algorithm of predicted Unit, - in drawing up of the systematized set of distinctive attributes, and then, on their basis and on results of the further theoretical researches, in creation of new pilot (trial) physical Unit.  As a result of a complex of the lead researches the author had been received and presented new pilot physical Units in the field of dynamics of a firm body. The method allows to intensify scientific researches in physics on the basis of which, in rather short terms, scientific can open a lot of the new laws, for the present not known to a science.

Key words: system of Units; classification of physical Units; pilot physical Units; pilot law; the nonlinear moment of force; the nonlinear moment of an impulse; the nonlinear moment of inertia; nonlinear moving; nonlinear speed; nonlinear acceleration;  forward, rotary and nonlinear (curvilinear) movement.

         Системы и классификации физических  величин, представленные автором в работах [1-3], позволяют лучше познать характер связей между различными физическими величинами и приблизить исследователей к открытию новых законов, зависимостей и констант.

       Предлагаемый метод прогнозирования новых величин с помощью логической системы заключается в составлении систематизированного набора отличающих ее признаков, а затем, на его основе и на результатах дальнейших теоретических исследований в создании новой пилотной* физической величины.

* - пилотная величина, закономерность (термин, предложенный автором) - пробная физическая величина, закономерность, созданные теоретическими методами и предложенные научной общественности для всестороннего изучения и обсуждения в целях дальнейшего принятия решения о целесообразности их применения в фундаментальной науке. 

        Статистические исследования показали, что в логической системе (развернутый вариант таблицы) на основном IV уровне таблицы лишь около 15 % ячеек заняты известными физическими величинами, остальные же 85 % ячеек остаются свободными и ждут своего часа для заполнения их новыми физическими величинами, пока еще не открытыми наукой.

       Так, например, в развернутом варианте таблицы в I группе (механические и пространственно-временные величины) подгруппы а(М1 – массивные величины) на строке № 6, между величинами J_д  (динамический момент инерции) и m (масса) имеется незаполненная ячейка (столбец № 4). Данная ячейка расположена на пересечении строки (№ 6), столбца (№ 4) и уровня (IV), которые имеют степени физических единиц: кандела - J⁰; килограмм – М; метр – L; радиан – R⁰; ампер – I⁰; секунда– Т⁰; стерадиан – S⁰; моль – N⁰; кельвин – θ⁰. То есть, прогнозируемая величина в данной ячейке будет иметь полную размерность (формулу размерности)   LMT⁰I⁰J⁰θ⁰N⁰R⁰S⁰.

       Обобщенная характеристика создаваемой пилотной величины в ячейке IV-6-4 окончательно сведется к следующему алгоритму: по группам: величина будет принадлежать к I группе - к механическим и пространственно-временным величинам;  по подгруппам: по «массивности» величина будет относиться к виду М₁ – массивные величины; по «подвижности» - к виду Т5 – инерционные величины; по «пространственности» - к виду L₄ -  монометрические величины; по «заряженности» - к виду  I₁ – незаряженные величины;  по «температурности» -  к виду К₂ - нетемпературные величины; по «количественности» -  к виду N₂ - неколичественные величины; по «светоизлучательности» -  к виду J₂ - несветоизлучательные величины; по «радиальности» -  к виду R₂ – нерадиальные  величины; по «стерадиальности» -  к виду S₂ – нестерадиальные  величины.

         Исследуемая ячейка IV-6-4 занимает промежуточное место между моментом инерции J_д и массой m, которые являются аналогами в физических процессах вращательного и прямолинейного движения, в связи с этим, согласно классификации [2], создаваемая в ячейке величина может обладать близкими физическими свойствами этих, примыкающих к ячейке, величин, но отличительными от процессов вращения и поступательного движения. Такие свойства могут проявляться лишь при переходном движении материальной точки от вращательного к прямолинейному и наоборот, т.е. при нелинейном (криволинейном) движении.  Учитывая аналогию физических процессов и близкие свойства, создаваемая величина может получить наименование – момент инерции материальной точки при нелинейном движении (сокращенно - нелинейный момент инерции) и обозначение  ‘J_s (знак штрих перед символом обозначает пилотность* величины).

                Нелинейный момент инерции ‘J_si может быть получен по формуле, кг·м  (рис.1):

‘J_si = [m_i/(l)] [r_i – (∆r_i·cosβ/(1-cosβ)]^{2                                                                                  (1)}

где m_i – масса материальной точки, кг; r_i – радиус круга кривизны, м; ∆r_i – величина отклонения кривой в точке Р_i+1 от круговой симметрии, м; β – угловое перемещения материальной точки, равное одному радиану; (l)  - метрический параметр, введенный в формулу для коррекции размерности: при 0 < ∆r_i < [(1-cosβ)/cosβ]r_i   (l)  = 1,0 м (размерность - метр); при ∆r_i = 0  (l)  = 1,0 (безразмерный параметр)  для вычисления момента инерции J при вращательном движении; при ∆r_i = [(1-cosβ)/cosβ]r_i   (l)  = 1,0 м² (размерность - квадратный метр)  для массы m при прямолинейном движении.

 

                                                                                                                      

Рис. 1. Схема для определения нелинейного момента инерции

Р₁,Р₂,Р₃ – поэтапное перемещение  материальной точки массой m; r₁,r₂,r₃ – радиусы кругов кривизны; С₁,С₂ – центры кривизны; β₁, β₂ – угловые перемещения  материальной точки равные одному радиану; ∆r₁, ∆r₂ – величины отклонения кривой от круговой симметрии

           Нелинейное (криволинейное) перемещение материальной точки (путь, пройденный материальной точкой от пункта Р_i до пункта Р_i+1) - ‘l_s  при 0 < ∆r_i < [(1-cosβ)/cosβ]r_i, может быть определено по формуле, м:

‘l_s = r·tgβ [(sinβ/2)(∆r/r) + ctgβ)]                                                                (2)

        При ∆r_i → [(1-cosβ)/cosβ]r_i ≈ 0,85r_i кривая ‘l_s  в формуле (2) будет стремиться к выпрямлению и приблизится к длине прямой P_i - P_i+1,  а при ∆r_i → 0 – к закруглению и приблизится к  длине дуги окружности, образованной углом β. 

      Применяя такие методы исследования как анализ и формализация можно получить и другие, взаимосвязанные с предыдущей величиной, пилотные величины. На их основе, для рассматриваемого  нелинейного (криволинейного) движения, автором были выведены следующие пилотные закономерности.

          Нелинейная скорость, рад/с:  'u = ß  / t                                            (3)

                                                                                                                         

          Нелинейное ускорение, рад/с²: 'a = 'u / t                                        (4)

                                                                                                                         

         Нелинейный (криволинейный) момент импульса, кг·м/с (без акцентирования на радиальность величины):

                                                                     'L_s = 'J_s*'u                                                       (5)

        Нелинейный (криволинейный) момент силы, кг·м/с² (без акцентирования на радиальность величины):

                                                              'M_s = 'L_s / t                                                             (6)

 где m – масса материальной точки, кг; r – радиус круга кривизны, м; ∆r – отклонение от круговой симметрии, м; φ – радиан; t – время, с.

           В таблице представлены сравнительные показатели действующих и новых пилотных физических величин, полученных в результате применения предложенного метода прогнозирования при различных формах движения материальной точки.

          Таблица. Сравнительные показатели действующих и полученных пилотных физических величин

№ ф- лы	Физические величины при движении:
	прямолинейном			вращательном			нелинейном (криволинейном)
	Наименование действующей величины	Обо-значе-ние	Ра-змер-ность	Наименование действующей величины	Обо-значе-ние	Размер-ность	Наименование пилотной величины	Обо-значе-ние	Размер-ность
2	Перемещение	S	м	Угловое перемещение	φ	рад	Нелинейне перемещение	‘ls	м
3	Линейная скорость	U	м/с	Угловая скорость	ω	рад/с	Нелинейная скорость	‘ωs	рад/с
4	Ускорение	a	м/с2	Угловое ускорение	ε	рад/с2	Нелинейное ускорение	‘εs	рад/с2
1	Масса	m	кг	Момент инерции	J	кг·м2	Нелинейный момент инерции	‘Js	кг·м
5	Импульс	P	кг·м/с	Момент импульса	L	кг·м2/c	Нелинейный момент импульса	‘Ls	кг·м /с
6	Сила	F	кг·м/с2	Момент силы	M	кг·м2/с2	Нелинейный момент силы	‘Ms	кг·м/с2

 

         Полученные величины ‘l_s; ‘ω_s; ‘ε_s; ‘J_s, ‘L_s, ‘M_s, в случае успешного прохождения этапа обсуждения и апробации, могут иметь практическое значение в механике при расчетах сил, действующих на материальное тело при сложных траекториях движения.

       Предложенный метод прогнозирования величин в логической системе физических величин СИ позволяет изыскивать новые величины (закономерности) набором относительно простых теоретических методов исследования. Он может интенсифицировать научные изыскания в различных разделах физики, на основании которых, в относительно короткие сроки, может быть открыт целый ряд новых законов, пока еще не известных науке.

 

Список источников:

  1.     Бессонов Е.А. Трехмерная система физических величин СИ // Научно-технический журнал «Законодательная и прикладная метрология». – Москва, – 2015. - №2 (137). - С.22-33. cloud.mail.ru/public/Bdv9/pdWSQXn53
2.       Бессонов Е. Многоуровневая система физических величин СИ. Издательство LAP Lambert Academic Publishing. Германия. – 80 c. - 2015 г. Сайт издательства: www.lap-publishing.com

3.           Специализированная таблица многоуровневой системы физических величин СИ.  cloud.mail.ru/public/Emp3/1dfeVc8KQ

Полная версия метода представлена автором в работе: Системный метод прогнозирования новых физических величин. System method of forecasting of new physical Units // Научно-технический журнал «Законодательная и прикладная метрология». – Москва, – 2015. - №6 (139). - С.5-9  cloud.mail.ru/public/BfdN/BSt4Na8eC

1