Природа и свойства физического времени

Пусть материальная точка с постоянной массой m движется под действием постоянной по модулю и направлению силы F вдоль оси X. Несмотря на то, что сила и скорость – векторы, из-за совпадения направления движения с направлением действия силы эту задачу можно решать в скалярном представлении.

Пусть, если

то и

а также,

т. е.

Запишем второй закон в виде:

и найдем закон движения точки в виде

Так как

то, умножив обе части уравнения на dt и беря от них интеграл, найдем, что

Помня, что

запишем:

Умножая обе части полученного уравнения на dt и снова интегрируя, найдем:

Учитывая начальные условия, получим:

Заметим, что х в нашем случае – строго монотонная функция.

Тогда, по соответствующей теореме, она имеет обратную функцию:

Рассмотрим квадрат этой функции:

Умножим числитель и знаменатель правой части на х и поделим на 2, учитывая при этом, что

Учтем, что произведение

есть работа силы F на пути движения точки массой m.

Заметим специально, что материальную точку приводит в движение сила, существование которой из данного движения не выводится (сторонняя сила), поэтому и работа, которая этой силой производится, есть работа сторонней силы

С другой стороны, работа силы F равняется изменению кинетической энергии точки на пути х:

Учитывая, что при

имеем:

В этом случае получим для квадрата функции Т:

или

где

– временной интервал;

m – масса;

x – пройденный путь;

E

– кинетическая энергия.

Заметим, что в условиях нашей задачи было постулировано постоянство массы точки и силы, приводящей ее в движение, что в общем случае необязательно. Однако на содержательности дальнейших выводов это обстоятельство, как мы увидим впоследствии, никак не отразится.

Временной интервал, найденный таким образом, определяет собой собственное (внутреннее) время процесса, которое в нашем случае не имеет никакого отношения к скорости движения тела в другой системе отсчета, потому что в начале нашего анализа мы приняли проводить его в нерелятивистском приближении. Впоследствии мы обстоятельно проанализируем теорию относительности Эйнштейна и соотношение ее периодов с нашим исследованием.