Школьная физика ломает Торвальда. Часть 1.

Краткое знакомство и предыстория.

Торвальд (он же Тимофей Стецюк, он же «40 тонн») — ЧСВ видеоблогер, Гуру. Имеет свое мини-сообщество в Disord «Государство 3.0» с признаками тоталитарной секты, в котором учит неокрепших умом великовозрастных подростков «грамотному мышлению». Нахватавшись научпопа, делает натужную попытку дать обывательское, но универсальное объяснение всему на свете, через идею, что смысл всего это ДНК должно распространить себя в пространстве и во времени. Человек должен стремиться к познанию Вселенной через науку, чтобы человечество смогло до гибели Солнечной системы переселяться в другие миры. 

Топит за логику, продвижение науки, критическое мышление. Авторитеты не признаются, критикует ОТО Эйнштейна за ее непонятность, и вообще всю современную науку в целом, Адронный коллайдер — отмыв денег, черных дыр нет, фотка скорее всего фейк и отмывание денег, гравитационные волны никакие не были обнаружены это все п...ж. Как сторонник критического мышления неоднократно говорил, что и он сам открыт к конструктивной критике, если ошибается, приходите в сообщество, он за конструктивный разговор. Об этом и будет этот пост.

Итак, Торвальд снимает видео, в котором рассказывает как он своим умом открыл «парадокс» кинетической энергии.

В своем видео Торвальд рассказывает про мысленный эксперимент. 

1. Сквозь землю бросают тело (далее коробочка чтобы не запутаться). Коробочка падает сквозь земной шар через тоннель с откачанным воздухом, это «мысленный эксперимент».

2. При пролетании «коробочки» около центра земли, её ускоряют на 1м/c 

3. При ускорении то это тело приобретет БОЛЬШУЮ кинетическую энергию, из-за квадратичной зависимости Кинетической Энергии (далее КЭ) от скорости. Эта энергия зависит от скорости V0, которую успела развить «коробочка», долетев до центра Земли:

Изменение Кинетической Энергии "коробочки" в системе отсчета связанной с неподвижной Землей
Изменение Кинетической Энергии "коробочки" в системе отсчета связанной с неподвижной Землей

По закону сохранения энергии, на вылете из тоннеля c другой стороны Земли, «коробочка» будет иметь «остаточную» кинетическую энергию равную «дельта E». Эта «дельта E» достаточно большая, так как первое слагаемое будет иметь большое значение (из-за высокой скорости V0 в центре земли). В связи с этим «коробочка» будет вылетать с другой стороны Земли с огромной скоростью.

5. Теперь представим, что рядом с коробочкой летит человек, который немного подтолкнет коробочку на 1м/c. Человеку не составит труда подтолкнуть коробочку, так как относительно него она имеет нулевую скорость. В системе отсчета, связанной с «летящим человеком», КЭ «коробочки» изменится все лишь на:

Изменение Кинетической Энергии в системе отсчета - центр масс системы "человек-коробочка"
Изменение Кинетической Энергии в системе отсчета - центр масс системы "человек-коробочка"

Но коробочка все равно вылетит из тоннеля на огромной скорости. Итак, у Торвальда не укладывается в голове, как мол так, человек не потратил столько энергии, откуда она взялась, и он дает свое решение:

Скрин "решения" из видео Торвальда на 25:54.
Скрин "решения" из видео Торвальда на 25:54.

По версии Торвальда «коробочка» вылетит с другой стороны Земли с маленькой скоростью. 

«Думайте, проверяйте, спорьте» — ок, ни слова больше :).

Важная ремарка: Торвальд ломает школьную физику, а именно он находит внутренние противоречия в рамках классической механики Ньютона. Никаких релятивистских эффектов здесь не рассматривается, да это и не нужно, эти эффекты пренебрежительно малы в физике малых скоростей. Вернемся к этому в самом конце, когда Торвальд сольется, апеллируя к тому, что Эйнштейн опроверг теорию Ньютона.

Часть 1. Думаем, проверяем, спорим.

Пообщаться с Гуру было интереснее в присутствии адептов, зарегал одноразовый аккаунт в Discord. 

Наслышан, что Гуру очень не любит обсуждать свои промахи, и когда с ним общаются на равных, поэтому блокировка была неизбежна. 

Задачей было успеть вытащить из него побольше ереси, поэтому стиль общения выбрал умеренно сдержанный. Желание отвечать в его же манере, пришлось сдерживать, иначе «кульминация» была бы преждевременной :). Во время переписки я предусмотреительно копировал текст и сохранял скрины. 

Зашел в общий чат Государства 3.0 20 февраля под usermane toolpusher. Переписка началась с его самыми активными адептами,большая часть переписки именно с ними. Это тоже весьма интересно, что сотворил с из мозгом Торвальд, и как они защищают от разрушения стройную картину мира, предоставленную Гуру:

toolpusher: Привет, Торвальд. Я здесь новый. Посмотрел последнее видео на канале и знаю объяснение «парадоксу». На самом деле никакого парадокса нет, все довольно просто объясняется и физика работает. Можно здесь написать или в личку?

Егор: мне интересно было бы узнать.

toolpusher: попробую, «объясняльщик» я не очень но с физикой дружу.

toolpusher: когда человек и коробочка пролетают через центр земли на огромной скорости V0, они преодолели пол-пути. После того как человек подтолкнул коробочку, она приобрела доп импульс и за счет этого намного раньше достигнет поверхности. Так как каждую секунду коробочка будет пролетать на 1 метр больше. Скорость коробочки на поверхности V=V0-at. И так как коробочка долетела до центра за большее время, то на пути обратно она не успеет потерять столько же скорости, так как долетит до поверхности намного быстрее. В то же время человек потеряет скорость 0.1 и дольше будет лететь против силы тяжести, поэтому он не долетит до поверхности. Центр масс системы человек-коробочка долетит до поверхности и будет иметь скорость 0.

Егор: ну это то все ok. Проблема не в этом же была

toolpusher: а в чем?

Егор: в том что пинатель летя рядом сообщит импульс пинком по коробке так что она увеличит скорость на 1 м/с, при этом сделает это довольно легко, т.к. для него коробка будет лететь с той же скоростью. Однако с точки зрения наблюдателя на поверхности коробка уже будет иметь громадную кинетическую энергию и сообщить ей дополнительные 1м/c потребует огромных энергозатрат т.е. коробка в одном случае получит мало энергии, во втором дофига энергии, а какая энергия будет преобразовываться в потенциальную при выходе на поверхность? В первом случае будет вылет на несколько сантиметров, во втором — улетит в небеса.

toolpusher: с точки зрения земного наблюдателя и человек потеряет такое же количество энергии. Это скорее не парадокс а «эффект»

Егор: так а какую точку зрения будет разделять потенциальная энергия после вылета на поверхность?

  • Какую точку зрения будет разделять потенциальная энергия ... — Ньютон от такого вопроса в гробу перевернулся. И этот человек потом обмолвится, что он работает в какой-то там лаборатории...

toolpusher: наподобие того как маленький человек при помощи системы блоком может поднять большой груз. И этот эффект успешно применяется в космических полетах. Вояджеры запускали во время парада планет. Сейчас они за пределами Солнечной системы.

Егор: я не совсем тебя понимаю, я вроде бы вопрос задал

toolpusher: А я не понял вопрос «какую точку зрения будет разделять потенциальная энергия» и как она может разделять что то там

Егор: ок, какая из энергий — малая или большая преобразуется в итоге в потенциальную?

toolpusher: не совсем корректный вопрос но ok, большая. Так как она большая в обоих случаях. У нас «энергия» зависит от системы координат. Это условная величина. Когда ты пинаешь коробку то ты прикладываешь силу, передаваемая энергия равна работе. А работа — сила на расстояние. Когда ты летишь быстро то относительно земли, пиная, ты совершаешь огромную работу, так как сила проходит большое расстояние из-за большой скрости.

Егор: я думал из контекста понятно о чем я. Проговорю еще раз. Первая энергия сообщается летящим пинателем рядом с его точки зрения. Вторая энергия сообщается пинателем с точки зрения наблюдателя с поверхности. Подразумевается что затрачиваемая энергия больше во втором случае. Вопрос: при вылете из колодца какая из этих энергий на самом деле перейдет в потенциальную? этот вопрос нужен что бы понять на какую высоту вылетит коробка

toolpusher: Смотри, я лежу на диване и моя кин энергия равна нулю. Относительно земли. А относительно летящей в сторону земли кометы моя энергия не равна нулю.Отвечаю: Когда решаешь задачу, ты не можешь произвольно менять системы отсчета. От начала и до конца ты должен быть в одной системе. Относительно земли большая (вторая) энергия передана. Так и есть. Работа равна сила х путь. А путь тем больше чем быстрее скорость. Если хочешь решать ее относительно "человек-коробочка" то там совсем по-другому все будет, я не уверен можно ли вообще ее решать, так как неинерциальная система Они все время двигаются с ускорением, там абракадабра получится.

Егор: так с одним и тем же ускорением. дельта скорости нулю все время

toolpusher: Во-первых, не с одним и тем же. Ускорение будет зависеть от расстояния до центра земли. Во-вторых, даже если с одним и тем же ускорением, то все равно система неинерциальная. Там немного другой математический аппарат

Егор: ну вот этот момент я наверное и упустил. Ладно, спасибо за беседу, я спать ушел

Торвальд: ты не понял главное. энергия по задумке отражает количество физичеcкой работы, то есть описывает изменения материи. если в разных системах отсчета для одинаковых материальных преобразований рассчитывается радикально разная работа, то энергия как мера теряет свой смысл, и нам остается снова только проверять на практике что и как работает, а стройной теории больше нет

  • Физическая работа Изменение материи... Это наверное, из картины мира Грамотномышлистов. Реальный мир — это пространство—  (пустота) и материя, частицы и поля. Ну ок. Посмотрим к чему мы придем.
  • «Стройной теории больше нет» — подразумевается, что он нашел противоречие в рамках Классической механики, что в разных системах отсчета получаются разные результаты.

toolpusher — Торвальду: спасибо за ответ. Кинетическая энергия - не изменяет материю, это скалярная величина, которая вычисляется из скорости и массы. В классической механике первично движение и силы действующие на тело. Все движения можно описать с помощью з-нов Ньютона и следствий из них: Приложенные силы выполняют работу, скорость меняется (по закону Ньютона F=ma). Кинетическая энергия относительна, как и скорости тел, но с этим нет никаких проблем. При переходе в другие системы отсчета применяется преобразование Галилея. Просто в случае с кинетической энергией у нас получаются не линейные формулы

  • Торвальд ушел офлайн. Но в защиту вызвался еще один адепт. Мои ответы адепту потом прокомментирует Сам Гуру.

Сергей: Привет. Мне кажется, описанный Торвальдом в видеоролике парадокс заключается не в том, изменяет ли материю кинетическая энергия или не изменяет, а в выполнении закона сохранении энергии. В ролике, насколько я понял, Торвальд показал, что он не выполняется. Затраченная мышцами рук работа на отталкивание коробочки намного меньше, чем коробочка в результате получила, вылетев примерно на 800 м в этом примере

toolpusher: Привет, закон сохранения выполняется. Так как центр масс системы человек-коробочка подлетит как раз до поверхности Земли

Сергей: Мне, вот честно, до лампочки какой-то там центр масс. Мне интересно, откуда у коробочки взялась "лишняя" энергия, которую человек не затрачивал на её отталкивание

toolpusher: Закон сохранения выполяется в замкнутой системе. В нашем случае нельзя рассматривать коробочку отдельно от человека, так как они взаимодействуют между собой

Сергей: я готов смело начать нарушать это правило «нельзя рассматривать», если я бесплатно начну получать энергию, например, 100 Джоулей, затратив при этом 10, и зарабатывать на этом, к примеру, 10000 долларов в месяц. Вот смело.

  • Они там вечный двигатель хотят изобрести для бизнеса?

toolpusher: если вы готовы смело нарушать это правило, то Вам лучше не заниматься физикой. Я выше объяснил, что эта энергия передалась посредством гравитации. На коробочку "ускоряющая" сила притяжения при движении "вниз" действовала  по времени дольше, чем "тормозящая" при движении "вверх"

Сергей: Я и не собираюсь заниматься физикой, я думаю, открывать мне подобный бизнес, или нет) Ну и что, что ускоряющая сила действовала дольше, чем тормозящая. Пускай любые силы действуют дольше или не дольше, я это переживу, если мой бизнес будет работать)

toolpusher: вот и славно). В бизнесе, думаю, парадоксов побольше можно найти)

Сергей: Я не думаю, что это славно, когда бизнес работает, а наука — нет

  • тяжелый случай... сохраняем спокойствие

toolpusher: Я не понятно объяснил? Не представляю как это еще можно разжевать. Наука не работает. Но тем не менее, этот эффект успешно применялся при запуске вояджеров. "Гравитационные маневры". Использовали притяжение Юпитера и Сатурна, чтобы покинуть солнечную систему. При не работаеющей науке.

Сергей: Можно, например, попробовать ответить на вопрос: "Откуда у коробочки взялось больше энергии, чем человек затратил сил на её отталкивание?"

toolpusher: Так я ответил. Это был своего рода "гравитационный маневр" в миниатюре.

Сергей: Ну, использовать энергию, я предполагаю, можно было бы и в случае, когда закон её сохранения не работает. Использование энергии не доказывает, что закон работает

  • Включаю «Торвальда» разжевываю с помощью кривых подходящих аналогий. Забавно, что во время переписки какая-то тяночка его сообщениям «плюсики» ставила, надо мной смеялись, что я не догоняю... Куда я попал... [facepalm]

toolpusher: хорошо. скажите, когда человек при помощи системы блоков поднимает груз весом в 1 тонну, откуда берется дополнительная сила? Тоже наука не работает? Человек руками поднимает 100 кг, а с блоками 1000 кг. Бесплатная сила?

Сергей: Я не знаю, откуда в Вашем примере она берётся, я не достаточно подробно представляю себе эту систему блоков, может в ней там генератор стоит)

toolpusher: Ну хорошо, простой рычаг взять. Тоже же "бесплатная сила". приложили 100 кг а на другом конце 1000 кг.

Сергей: Если рычаг, то всё понятно — энергия на входе = энергия на выходе, т.к. маленький вес прошёл большое расстояние, а большой — маленькое

toolpusher: и здесь так же. Сколько перелетит коробочка, столько не долетит человек (пропорционально массе). От гравитации бесплатная энергия. Коробочка все что разогнала при падении не успела погасить при взлете. Частично скорость осталась непогашенной. Как раз из-за маневра

Сергей: То есть, гравитация коробочке энергию дала, а человеку не дала, и даже более того, отобрала? Это почему такая несправедливость?)

toolpusher: я объяснял выше. Потому что коробочка быстрее "вырвалась из плена" за счет лишнего 1 м/c. Гравитация "ускоряла" коробочку например 3 часа, а "тормозила" 2 часа 50 минут. (цифры взяты условно)

Сергей: То есть, человек как-бы сказал гравитации: "На, возьми мою энергию и отдай коробочке". Так?)

  • Да что ты, мать твою, несешь? (с)

toolpusher: Дополнительный импульс сократил время нахождения коробочки в "тормозящей" фазе движения. каждую секунду коробочка преодолевала на 1 м больше чем при движении вниз

Сергей: Я про импульсы и фазы не понимаю). Секунды я тоже не могу увязать с энергией)

toolpusher: а со скоростью можете? при ускоренном движении V=Vo-at

Сергей: Секунды трудно монетизировать, а энергию и работу легко). Если гравитация дала коробочке энергию, то сколько?

toolpusher: Отвечаю: 

(mV^2)/2 = (m х (a T) ^ 2)/2 - при движении вниз

(mV^2)/2 = (m х (a t) ^ 2)/2 - при движении вверх

T больше чем t

Значит гравитация дала энергии больше, чем потом забрала

Сергей: А где в этих формулах энергия, затраченная человеком на толчок?

toolpusher: ею можно пренебречь она ничтожно мала по сравнению. Кстати ее и не должно быть, вопрос ведь был сколько ГРАВИТАЦИЯ дала энергии , а не человек

Сергей: Как это можно пренебречь, если чем сильнее человек толкнёт, тем больше гравитация даст? А если не толкнёт, так и вообще не даст. Если от силы толчка зависит размер энергии, взятой у человека и отданной коробочке, то в формуле она обязательно должна быть.

toolpusher: от силы толчка зависит разница между T и t. Чем больше эта разница, тем больше энергии останется "непогашенной".

Сергей: И вообще, я хотел узнать, сколько энергии получит коробочка. То есть, в моём представлении формула должна выглядеть примерно так: Х = .... То есть, перед равно одна какая-то буква, а после равно всё осталное

toolpusher: ok, E = (m х (a T) ^ 2)/2 - (m х (a t) ^ 2)/2 + m х 1 м2/с2 / 2

Сергей: Если обозначить энергию, затраченную человеком на толчок буквой A, а энергию, полученную коробочкой, буквой B, то мне интересна формула B = f(А).

toolpusher: = m a (T^2-t^2) / 2 + 0.5 х m 

Сергей: Вы маленькой буквой "а" обозначили энергию, затраченную на толчок

toolpusher: нет ускорение

Сергей: А где энергия, затраченная на толчок?

toolpusher: она "спрятана" в t

t = t(E)

t=t(A). Уже не суть важно, там получится громоздкая формула. Но по сути чем больше A, тем меньше t, следовательно, тем больше (T^2-t^2)

Сергей: Ну ладно, мне пора спать. Спасибо, что уделили мне время. Было приятно пообщаться)

  • Наутро просыпается Торвальд и все «решает». Ответом на мое сообщение, которое я продублировал:

toolpusher — Торвальду: спасибо за ответ. Кинетическая энергия - не изменяет материю, это скалярная величина, которая вычисляется из скорости и массы. В классической механике первично движение и силы действующие на тело. Все движения можно описать с помощью з-нов Ньютона и следствий из них: Приложенные силы выполняют работу, скорость меняется (по закону Ньютона F=ma). Кинетическая энергия относительна, как и скорости тел, но с этим нет никаких проблем. При переходе в другие системы отсчета применяется преобразование Галилея. Просто в случае с кинетической энергией у нас получаются не линейные формулы

Торвальд — toolpusherу: Ты все еще не понял про бесполезность этих формул. ты интересуешься буквами и символами, и это делает тебя шизофреником. ученые интересуются сутью происходящего в природе. формулы должны лишь верно описать что происходит и помочь составить прогноз. в твоем объяснении ты самоудовлетворяешься, выстраивая буквы в непротиворечивом порядке, но при этом вся эта возня не позволяет узнать, что на самом деле будет с падающей коробкой. а науку интересует изначально только это.

На википедии кстати сидят подобные тебе граждане. там написано, что и в одной и в другой системе полученный реальный результат равен расчетной затраченной работе, а значит парадокса нет. дебилы. а то что разность в вычислениях не позволяет узнать, что произойдет в реальности, даже не входит в поле рассмотрения этих решателей парадоксов. выстроили буквы как им нравится и фапают.


Самое интересное впереди. Уже чувствуется напряжение, авторитет Торвальда под угрозой.

 Продолжение следует в Части 2.


Часть 2. Торвальд разгадал парадокс с помошью википедии! Я иду в бан.

Предысторию и начало переписки с участием адептов читать в Части 1.

Время собирать "манатки"
Время собирать "манатки"

20 февраля. 

Торвальд: ты не понял главное. энергия по задумке отражает количество физичеcкой работы, то есть описывает изменения материи. если в разных системах отсчета для одинаковых материальных преобразований рассчитывается радикально разная работа, то энергия как мера теряет свой смысл, и нам остается снова только проверять на практике что и как работает, а стройной теории больше нет

Я — Торвальду: спасибо за ответ. Кинетическая энергия - не изменяет материю, это скалярная величина, которая вычисляется из скорости и массы. В классической механике первично движение и силы действующие на тело. Все движения можно описать с помощью з-нов Ньютона и следствий из них: Приложенные силы выполняют работу, скорость меняется (по закону Ньютона F=ma). Кинетическая энергия относительна, как и скорости тел, но с этим нет никаких проблем. При переходе в другие системы отсчета применяется преобразование Галилея. Просто в случае с кинетической энергией у нас получаются не линейные формулы

21 февраля. Ненастоящесть Кинетической Энергии. Открытие — Потенциальной Энергия Движения.

Я в этот день в чат не писал, из-за отсутствия времени, но, переваривая то что я написал днем ранее, Торвальд сделал неожиданное для себя открытие.

Collapse )