Кинематика вращения

Принято считать, что в макромире не существует иных способов движения, кроме опорных (в узком смысле реактивных). Т. е. нет движения без отталкивания (притяжения) от чего (к чему) либо, отбрасывания массы (в смысле причины – начала) и т.д.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Кинематика вращения

Илья Сухарев


Москва, 2002г.


Дорогие читатели, очень прошу Вас относиться ко всему
изложенному в данной статье, как к моему личному мнению, совсем не
окончательному. Мне и самому трудно представить, что описанное реально. Буду
рад если кому-то из Вас моя статья добавит интереса к наукам. Для тех же из
Вас, кто считает, что необычных, описанных в статье ситуаций не может быть –
потому что этого не может быть никогда. Для тех я адресую следующие слова: “
Нелепость – ненаучный термин. Размерность физических величин –не догма, а
искусственное средство для описания реальных процессов. И что бы Вы делали без
некоторых учебников, что бы доказать правоту законов?”

Секрет летающей тарелки или противоречия в некоторых
умах.

Принято считать (официальной – академической наукой),
что в макромире не существует иных способов движения, кроме опорных (в узком
смысле реактивных). Т. е. нет движения без отталкивания (притяжения) от чего (к
чему) либо, отбрасывания массы (в смысле причины – начала) и т.д. Далее
утверждается, что в любой замкнутой системе (сумма внешних сил = 0), содержащей
в себе источник (причину) движения (т. е. силу, энергию), координаты центра
массы системы относительно инерциальной системы отсчета, остаются неизменными.
Так центры масс всех замкнутых систем, включающих в себя любые известные
движущиеся летательные аппараты и землю, остаются на земле (точнее внутри
земного шара). Согласно с этими же общепринятыми представлениями устроены все двигательные
и соответственно транспортные системы (КПД которых, как известно далек от
100%).


Главные законы физики (механики): три Закона Ньютона и
следствия из них – законы сохранения энергии, импульсов, моментов импульсов. Из
этих законов (при аккуратном, корректном их применении) не вытекает
необходимость сохранения координат центра массы замкнутой системы, включающей
движущиеся объекты и причины их движения (опоры - силы).  


Рассмотрим в качестве примера альтернативного без
опорного (в смысле без наличия внешней силы) механического движения, следующую
задачу:  

Условие задачи:

К цилиндру с радиусом основания R и массой m
прикреплена жесткая невесомая платформа (центр шарика и центр цилиндра
находятся в плоскости zy), на которой находится шарик, радиус которого r и
масса m. После взрыва (тонкий красный слой) часть энергии перешла в
кинетическую энергию цилиндра и шара E.


Кинематика вращения


Как будут соотноситься количества прямолинейных,
поступательных движений шара и цилиндра после взрыва?


Решаем задачу с помощью второго и третьего законов
Ньютона, законов сохранения импульса, момента импульса и энергии.


Второй закон Ньютона гласит – Изменению движения быть
пропорциональным действующей силе и происходить вдоль прямой, по которой эта
сила прилагается.


Современная трактовка второго закона - Скорость
изменения импульса тела равна векторной сумме действующих на него сил: dp/dt = Fi..


(Под импульсом, в соответствии с оригиналом закона, следует
понимать сумму количеств всех движений (импульсов и моментов импульсов), как
вращательных – так и поступательных. Автор)


Третий закон Ньютона гласит – Любая пара частиц (тел)
системы действует друг на друга с силами, равными по величине и направленными в
противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти частицы (центры масс
тел).


В природе нет односторонних действий, есть только
взаимодействия. Действующая и противодействующая силы имеют следующие
особенности: обе эти силы имеют одинаковую природу; силы равны по величине при
любых движениях взаимодействующих тел друг относительно друга; эти силы
приложены к разным телам.


Решение:


В используемом для решения задачи втором законе
Ньютона, не различаются вращательное и поступательное движения. Поэтому нет
необходимости делать такие различия и в следствиях из этого закона – законах
сохранения … Тогда направления вращательного, поступательного движения цилиндра
и действия приложенной к цилиндру силы, следует считать одинаковыми. Такое
решение является законным и не лишено физического смысла (по меньшей мере,
применительно к нашей задаче), так как в действительности (экспериментально),
вращающееся тело может передать энергию другому телу, обусловив его
поступательное, прямолинейное движение. Направление такого поступательного
движения совпадает с направлением действия силы, вызвавшей вращение первого
тела. Иными словами, существенная характеристика любого, в том числе и
вращательного движения - это направление действия силы, являющейся причиной
такого движения.


И действительно, если предположить обратное
вышесказанному, то тогда в случае разлета двух тел под действием общей пары
сил, в замкнутой системе, (как в нашей задаче), согласно теории абсолютно
упругого удара, возникает следующая ситуация: Второе тело движется не только
поступательно, но и вращается. Энергия этого вращения, вместе с энергией
поступательного движения может быть полностью передана третьему телу, которое
будет двигаться только поступательно и прямолинейно. Тогда значение нового
импульса третьего (ударяемого) тела превысит значение импульса второго
(ударяющего) тела, в котором не учитывалось количество его вращательного
движения. Но согласно допущенному предположению, величина импульса первого, не
вращающегося тела = величине импульса второго тела, в котором не учитывается
количество его собственного вращения. Такая ситуация неизбежно приводит к
противоречию с законом сохранения импульса. Противоречие с законом в описанном
случае, тем более очевидно, что возможна и обратная ситуация, когда первое (не
вращающееся) тело передаст всю свою энергию другому телу, сообщив ему вращение.
Не учитывание такого вращения в импульсе последнего (ударяемого) тела, делает
значение его импульса меньше значения импульса ударяющего тела, что опять же
приведет к противоречию с законом.


Допустим:


Масса цилиндра > массы шара. Момент инерции
цилиндра относительно его центра имеет значение, обуславливающее такую скорость
движения шара, какую он имел бы при условии равенства масс шара и цилиндра, но
в случае, когда сила, приложенная к цилиндру, была направлена к центру цилиндра
и не привела бы к его вращению. Очевидно, что такие значения массы и момента
инерции цилиндра могут реально существовать.


Цилиндру, посредством приложенной к нему силы,
передается количество поступательного движения, равное количеству
поступательного движения шара.


Примем массу шара, ускорение и скорость его
поступательного движения равными 1, тогда количество поступательного движения
цилиндра, тоже должно быть равно 1, а ускорение и скорость его поступательного
движения = w2 = v2 = m1/m2. Тогда в соответствии с вышеуказанными допущениями,
количество поступательного движения цилиндра в данной задаче = количеству
поступательного движения предполагаемого цилиндра (m3), у которого (при всех
равных с условиями задачи внешних условиях) масса = 1 и сила приложена к его
центру. Опишем это равенство импульсов двух цилиндров уравнением m2 v2 = m3 v3
= 1.


Согласно третьему закону Ньютона, сила, приложенная к
цилиндру численно равна силе приложенной к шару. Из равенства сил приложенных к
обоим цилиндрам, в соответствии со вторым допущением, вытекает другое равенство
F = m2 w2 = m3 w3 = 1


Из обоих уравнений следует, что выполнение допущения
2., для цилиндра в данной задаче, возможно только при условии приложения силы к
центру цилиндра, так как в противном случае часть силы уйдет на работу по
вращению и тогда скорости поступательного движения окажется недостаточно для
равенства импульсов (не включающих вращение) шара и цилиндра. Что не
соответствует исходным условиям. В действительности, “импульс” - количество
прямолинейного движения цилиндра будет равен разности импульса шара и “момента
импульса” - количества вращательного движения цилиндра.


Отсюда вывод – закон сохранения импульса не
нарушается, если под импульсом понимать сумму количеств всех движений (и
вращательного), происходящих от одной (общей) силы. Как и завещал великий
Ньютон.


Закон сохранения импульса: импульс системы до взрыва
равен нулю, так как система замкнута он будет равен нулю и после взрыва.


P = const = 0 =
m1v1 + m2v2 + Iw => m1v1 > m2v2


W - угловая скорость вращения цилиндра. I – момент
инерции цилиндра.


Количество вращательного движения цилиндра
относительно независимой инерциальной системы отсчета = 0, а точнее говоря - не
имеет физического смысла. Внутри же описанной в задаче замкнутой системы,
количество вращательного движения цилиндра тождественно импульсу, имеющему
общую с вращением причину – силу, имеет одинаковое с таким импульсом
направление и учитывается наравне (вместе) с ним. Так как момент импульса – это
мера вращательного движения тела, то в отсутствии реального вращения шара,
наделять его каким бы то ни было моментом импульса (кроме = 0), не имеет
физического смысла. Таким образом, в задаче, момент импульса замкнутой системы
до и после взрыва, следует понимать = 0.


Закон сохранения энергии: энергия Е складывается из
кинетической энергии не вращающегося шарика, кинетической энергии
поступательного движения цилиндра и кинетической энергии вращательного движения
цилиндра:


Кинематика вращения


Количество поступательного движения цилиндра, в нашей
задаче будет заведомо меньше чем у шара. Следовательно, центр массы замкнутой
системы неизбежно сместится, что служит примером “без опорного” или “само”
движения.   


И так центр массы замкнутой системы (шар – цилиндр)
после разлета начинает двигаться в направлении движения шара. Теперь с помощью
несложного технического решения (по типу соединительной штанги), мы
обеспечиваем неупругий удар шара с цилиндром - и в результате получаем
поступательное движение всей системы. Что и надеялись доказать.  


Современная техника и технологии дают достаточный
выбор вариантов (возможностей) сделать этот процесс замкнутым, цикличным (расталкивание
+ стягивание центров масс) с минимальными потерями на трение и вредный разогрев
и для перевода энергии вращения “цилиндра” через снятие ЭДС индукции в часть
энергии для расталкивания и или стягивания. У меня есть несколько интересных
решений.  


Движитель, работающий на таком “без опорном” принципе
может использоваться на любом транспорте, включая летающие тарелки, вилки и
т.д. Экономический эффект от таких “самодвижущихся” систем, по моему личному
мнению, может быть сопоставим с переходом от древнего волока к магнитной
подушке или от паровых к электродвигателям. Короче говоря, перспективы
внедрения данного принципа могут теряться далеко в звездных туманностях.  


Достаточно сказать, что при установке нового двигателя
на автомобиль (независимо от источника питания, вида топлива), отпадает
необходимость во всех узлах и агрегатах обеспечивающих передачу вращения с
ведущего вала двигателя на колесную пару (ось). В том числе коленвалах,
распредвалах, коробке передач, сцеплении, тормозах (на колесах) и т. д. А это
до 50 % веса авто и куча вредного трения и нагрева. Кроме этого протектор на
шинах не нужен, как и у самолетов.


Кроме этого, если данное предположение подтвердится на
практике, то все науки получат грандиозный импульс к развитию и новым
открытиям. Но это уже тема другой статьи.


За работу товарищи!

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://www.monax.ru/



Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат