Co to jest energia
Ostatnio pracowałem z plikami ato, które pomagają zrozumieć, co to jest energia, w jaki sposób ona powstaje i jak przenosi się w materii itd. Dla ułatwienia na bazie Self-Acceleraton stworzyłem nową wersję programu. Ten nowy program nazywa się Self-Ac_M1.0256.exe. A stworzyłem ten program po to, aby wielkość promienia potencjałowej powłoki bądź antypowłoki była dokładnie równa odległości od centralnego punktu pola tego miejsca, w którym istnieje ekstremum wartości potencjału powłoki. W źródłowym kodzie programu występująca tam wcześniej w wielu miejscach liczba "1.029" została zastąpiona przez liczbę "1.0256".
Wymienione przystosowanie programu ułatwia obserwację i obliczenia relacji między różnymi parametrami, które są modelowane za pomocą tego programu. I tak, na przykład, częstotliwość drgań próbnej cząstki f1 na powłoce o promieniu R i częstotliwość f2 drgań tej cząstki na powłoce o promieniu n*R spełnia równanie f1/f2=n. Ma się rozumieć, że cząstka za każdym razem drga przy tym samych parametrach początkowych, które dotyczą jej położenia na potencjałowej powłoce. Czyli gdy w jednym ćwiczeniu początkowe położenie próbnej cząstki znajduje się w położeniu X=0.9*R, to w drugim ćwiczeniu początkowe położenie tej cząstki znajduje się w położeniu X=0.9*n*R. Z tego właśnie powodu wielkości amplitudy międzyszczytowej tych drgań spełniają równanie Ams2/Ams1=n i stosunek częstotliwości f1/f2=n.
Modelujący program Self-Ac_M1.0256.exe można skopiować na http://nasa_ktp.republika.pl/Self-Ac_M1.0256.zip. Razem z programem znajdują się robocze pliki formatu ato. Są tam pliki "wyjściowe" (np. Czes_drgan1.ato) i pliki, w których są zapisane parametry cząstek po wykonaniu przez komputer pewnej ilości iteracji obliczeniowych (np. Czes_drgan1_504.ato i Czes_drgan1_505). Ilości iteracji obliczeniowych służą jako miara czasu. W podanym przykładzie (w nawiasach) był mierzony czas wykonania przez próbną cząstkę (o masie A2=0) na potencjałowej powłoce sąsiedniej cząstki (o masie A1=100) dziesięciu "pełnych" drgań.
Pliki Czes_drgan1.ato, Czes_drgan1a.ato i Czes_drgan1b.ato różnią się tym, że po uruchomieniu procesu z pierwszego pliku można obserwować drgania próbnej cząstki na potencjałowej powłoce sąsiedniej cząstki o masie A1=100. Natomiast po uruchomieniu procesów na bazie dwóch następnych plików drgają obie cząstki, każda w polu (na powłoce) swojej sąsiadki. Ale masy cząstek w tych procesach wynoszą A1=50, A2=50 oraz A1=70, A2=30.
Na podstawie przedstawionych ćwiczeń z wzajemnie oddziałującymi cząstkami można wyciągać wnioski na temat tego, co to jest energia, w jaki sposób ona w materii powstaje i rozprzestrzenia się. Bo, na przykład, z przedstawionych wyników ćwiczeń z modelowanymi cząstkami wynika, że gdy mamy dwie cząstki, których pola są opisane za pomocą tej samej matematycznej funkcji, jeśli ich sumaryczna masa jest stała, to taka para cząstek w wyniku wzajemnego oddziaływania (przy tych samych warunkach początkowych dotyczących położenia względem siebie i zerowej prędkości początkowej) drga z taka samą częstotliwością. Natomiast relacje między ich masami cząstek decydują o tym, jakie one mają prędkości, kiedy tak poruszają się zgodnie z prawami dynamiki Newtona.
Bogdan Szenkaryk "Pinopa"
Legnica, 24.10.2014 r.
Co to jest energia c.d. - Dwa prawa ruchu c.s. pól
Istotę energii można poznać na podstawie ćwiczen z modelami fundamentalnych cząstek materii. Te modele cząstek, a bardziej konkretnie, oddziaływanie między tymi cząstkami, jest opisane za pomocą matematycznych funkcji. Na bazie tych matematycznych funkcji pracują modelujące programy komputerowe: Self-Ac_M1.0256.exe (można skopiować na http://nasa_ktp.republika.pl/Self-Ac_M1.0256.zip) i Gas2nA.exe (można skopiować na http://nasa_ktp.republika.pl/Gas2n_A_exe.zip). Z tego powodu, że matematyczna funkcja, która opisuje zmiany potencjału pola fundamentalnej cząstki materii, zawiera dwie składowe: - składową grawitacyjną i składową strukturalną - wygodniej jest obserwować wzajemne oddziaływanie cząstek z pierwszą bądź z drugą składową funkcji potencjału. Wygodniej - należy rozumieć w tym znaczeniu, że w takiej sytuacji części składowe funkcji nie nakładają się na siebie i wyraźniej jest widoczny oddzielny wpływ każdej z tych dwóch składowych fundamentalnego oddziaływania.
Składowa grawitacyjna potencjału jest opisywana za pomocą funkcji eksponencjalnej (funkcji E) - jej przykład jest przedstawiony poniżej za pomocą wzorów i wykresów, dotyczących potencjału i natężenia pola.
I właśnie w taki sposób oddziałują ze sobą centralnie symetryczne pola - cząstki w programie Gas2nA.exe. Należy tylko pamiętać, aby podczas ćwiczeń z plikami formatu gas, które oddziałują zgodnie z funkcją E, na tablicy Formula był aktywny przycisk E i usunięta "blokada XYZ cząstek z pozycji 1-:-4" (oczywiście, dotyczy to sytuacji, gdy cząstki z tych pozycji (linijek tablicy Listing) mają mieć swobodę ruchu).
Podczas ćwiczeń z dwoma oddziałującymi ze sobą cząstkami można stwiedzić przejawianie się fizycznego prawa, które można nazwać - prawem jednakowej częstotliwości drgań. To prawo można sformułować następująco:
Dwie cząstki - centralnie symetryczne pola - o łącznej masie m, niezależnie od wartości proporcji ich własnych mas m1/m2, gdzie m1+m2=m, przy takich samych początkowych parametrach procesu oddziaływania, drgają względem siebie z taką samą częstotliwością. Czyli inaczej mówiąc, prędkość tych dwóch cząstek względem siebie zmienia się w czasie w identyczny sposób. Jeśli wybrać jakiś szczególny moment z oscylacyjnego procesu, na przykład, moment największej prędkości cząstek względem siebie lub taką samą liczbę iteracji obliczeniowych od początku procesu przy tych samych parametrach początkowych, to niezależnie od stosunku mas względna prędkość cząstek jest taka sama.
Przykładowe dane z ćwiczeń zostały zapisane w roboczych plikach formatu gas i są przedstawione poniżej (pliki znajdują się na http://nasa_ktp.republika.pl/Cwicz_dwa_prawa.zip)
W wymienionych plikach formatu gas są przedstawione prędkości cząstek po wykonaniu przez komputer 10310 iteracji obliczeniowych, z nich wynika sumaryczna prędkość cząstek względem siebie - w przybliżeniu jest to maksymalna prędkość cząstek względem siebie :
W wymienionych poniżej roboczych plikach jest zarejestrowany przybliżony czas trwania jednego okresu drgania cząstek względem siebie.
Z prawem jednakowej częstotliwości drgań dwóch cząstek (c.s. pól) względem siebie jest powiązane prawo jednakowej kątowej prędkości ruchu orbitalnego. Te prawa są ze sobą powiązane w tym sensie, że pochodzą one od tej samej oddziałującej przyczyny, czyli od tej samej funkcji wzajemnego oddziaływania. Prawo jednakowej kątowej prędkości ruchu orbitalnego można sformułować następująco:
Dwie cząstki - centralnie symetryczne pola - o łącznej masie m, niezależnie od wartości proporcji ich własnych mas m1/m2, jakie występują w różnych sytuacjach, gdzie m1+m2=m, przy takich samych początkowych parametrach procesu oddziaływania, gdy krążą na orbitach wokół wspólnego środka masy, to prędkość kątowa ruchu orbitalnego w tych różnych sytuacjach jest jednakowa.
Tak sformułowane prawo kojarzy się z przypadkiem, kiedy cząstki poruszają się po kołowych orbitach. Ale cząstki mogą poruszać się po orbitach eliptycznych lub podobnych do eliptycznych. Wówczas prędkość kątowa ruchu orbitalnego w każdej takiej sytuacji ulega zmianie, ale zmiany te w różnych (wymienionych tu) sytuacjach przebiegają w jednakowy sposób.
Poniżej są przedstawione robocze pliki gas, na podstawie których było sprawdzane funkcjonowanie prawa jednakowej kątowej prędkości ruchu orbitalnego.
W podobny sposób, czyli zgodnie z dwoma wymienionymi prawami fizycznymi, dwie cząstki zachowują się względem siebie, gdy znajdują się na potencjałowej powłoce swojej sąsiadki.
Pojedyncza powłoka jest jedynie fragmentem składowej strukturalnej fundamentalnego pola. Przykładową zmianę potencjału i natężenia pola na potencjałowej powłoce, która jest opisywana przez funkcję PES, przedstawiają poniższe wzory i wykresy.
Podobny sposób zachowania cząstek, gdy oddziałują ze sobą według funkcji PES, dotyczy zwłaszcza zachowania par cząstek względem siebie zgodnie z prawem jednakowej częstotliwości drgań. Bo zachowanie zgodnie z prawem jednakowej kątowej prędkości ruchu orbitalnego jest trudniejsze do sprawdzenia za pomocą komputerowego ćwiczenia. Bo trzeba dobrać taką początkową prędkość cząstek w ruchu orbitalnym, aby każda z dwóch cząstek jak najmniej drgała i pozostawała wskutek tego orbitalnego ruchu niejako dociśnięta do zewnętrznego zbocza powłoki.
Jeśli kogoś stać na taką cierpliwość dobierania metodą prób i błędów początkowych parametrów cząstek, aby za pomocą komputerowego ćwiczenia uzyskać potwierdzenie zachowania cząstek zgodnie z prawem jednakowej kątowej prędkości ruchu orbitalnego, to tylko dla własnej przyjemności i satysfakcji z uzyskania pozytywnego wyniku. Bo tego typu komputerowe ćwiczenia jedynie sygnalizują o istnieniu wymienionych dwóch praw fizycznych - są one pewnego rodzaju cyfrowym dowodem na ich istnienie. Matematyczny dowód istnienia tych dwóch praw fizycznych czeka na swojego odkrywcę.
Jakiego rodzaju ma być to dowód? Matematycy wiedzą o tym, że istnieje jedynie "problem trzech ciał". Przeanalizowanie ruchu dwóch ciał, gdy wiadomo w jakim kierunku powinna przebiegać ta matematyczna analiza, nie powinno stanowić problemu. Zatem można spodziewać się, że taki matematyczny dowód istnienia dwóch wymienionych praw fizycznych może wkrótce się pojawić.
Na zakończenie poniżej przedstawiono kilka plików formatu ato oraz niektóre wyniki, które uzyskano podczas ćwiczeń.
Na zakończenie tego cyklu ćwiczeń komputerowych, a także dla otwarcia nowego cyklu ćwiczeń, poniżej są przedstawione robocze pliki ato, a za ich pośrednictwem jest przedstawiony wykaz zmian częstotliwości drgań cząstek, jakie następują przy zmianie powłoki. Idzie tu o zmianę powłoki, za pomocą której następuje wiązanie ze sobą dwóch cząstek - dwóch c.s. pól, na inną powłokę o innym promieniu, wskutek czego powstaje wiązanie o innej długości i trwałości.
Wiadomo jest, że wiązanie ze sobą protonów i neutronów odbywa się przy bardzo małych odległościach. Świadczą o tym bardzo małe wymiary jądra w stosunku do wymiarów atomów. Jeśli dla opisu tych wiązań posłużyć się pojęciem potencjałowych powłok, to można wyróżnić system jądrowych powłok (dzięki którym dochodzi do powstawania wiązań jądrowych) i system molekularnych powłok, dzięki którym z atomów powstają molekuły. I właśnie ten nowy cykl komputerowych ćwiczeń może posłużyć do badania wartości promieni powłok i długości wiązań molekularnych.
Bogdan Szenkaryk "Pinopa"
Legnica, 29.10.2014 r.
