1.2.4. Эксперименты по обнаружению паруса и ветра взаимодействия

В. А. Кучин, М. В. Турышев и В. В. Шелихов ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

http://alaa.ucoz.ru/Skachivanie/ExpProvImpRuss.doc

Схема этого эксперимента приведена в главе 3.5. на рисунке (3.5.1). Суть его состоит в следующем: Тележка через блок и нить приводится в движение грузом, опускающимся под действием силы тяжести. Если нить привязана непосредственно к тележке, то тележка получает одно ускорение. Если же нить при этом одновременно раскручивает барабан на той же тележке, то она приобретает значительно меньшее ускорение. Формальное объяснение несложное. Во втором случае сила тяжести груза совершает дополнительную работу по раскручиванию барабана, поэтому на разгон тележки затрачивается меньшая работа.

Но работа это не материальный фактор, который может реально препятствовать движению тележки. Это всего лишь количественное описание процесса взаимодействия. А вот то, что физически тормозит тележку, количество работы, затраченное на раскручивание барабана, само по себе не объясняет. С нашей точки зрения это происходит следующим образом.

При раскручивании барабана происходит его деформация, которая приводит к возникновению у него паруса взаимодействия, что препятствует его раскручиванию. Поэтому сила взаимодействия начинает реализовываться в поступательное движение самой тележки. При этом парус установившегося кручения барабана поступательному движению практически мало препятствует, т.к., если одна сторона этого паруса тормозит поступательное движение, то другая фактически «гребёт» в сторону поступательного движения.

С началом поступательного движения появляется парус и у тележки. При этом сила опять переключается на кручение барабана, после чего складывается парус тележки и т. д. Это и создаёт эффект увеличения инертности массы системы, хотя её общее количество вещества не изменяется. Конечно, этот эффект можно объяснить и одним только врождённым свойством инерции. Но есть и другой эксперимент, который приводит Черняев А. Ф. в Русской механике (см. Рис 55).

Рис. 55

«Возьмем два ротора-гироскопа 1 и электромотор 2, ось которого укреплена неподвижно и перпендикулярно горизонту. На оси электромотора 3акрепим шарнирно планку 4 (рис. 55, вид сверху), по краям которой установлены гироскопы 1 с осями, параллельными оси электромотора. Вот и вся конструкция.

Раскрутим гироскопы против часовой стрелки до достижения ими постоянной частоты и после этого начнем вращать электромотором планку с гироскопами тоже против часовой стрелки, фиксируя изменение нагрузки электромотора. У меня при проведении этого эксперимента два гироскопа мощностью по 3 Вт так перегрузили 400-ваттный электромотор, что он сгорел, так и не достигнув нормативного количества оборотов».

Правда, на рисунке гироскопы, вопреки описанию автора вращаются по часовой, а мотор против часовой стрелки. Однако это очень важный момент, который в виду допущенной автором ошибки следует обговорить более подробно. В том виде, как это изображено на рисунке эффекта торможения привода может не быть. С внешней стороны гироскопы «гребут парусом» в сторону вращения, а препятствуют вращения только внутренние паруса гироскопов.

В этом случае эффект может быть обратным, т.е. гироскопы будут в целом содействовать вращению, т.к. подгибающие стороны расположены на большем рычаге, а тормозящие на меньшем. Поэтому для получения эффекта торможения необходимо соблюдать однонаправленность гироскопов и привода, о чём говорит автор. Однако для проверки нашего утверждения эффект облегчения работы привода так же является подтверждающим эффектом.

Похожий эксперимент проводил Пехотин И. Е. (см. его Рис.4). В этом эксперименте стальной шар выбрасывался пусковым устройством и через нить тянул за собой другой такой же шар. Дальность полёта шаров изменялась в зависимости от того была ли нить предварительно навита на буксируемый шар или буксировка осуществлялась без раскручивания буксируемого шара. При наличии навивки длина полёта системы уменьшалась на 30%.

Чтобы исключить какие-либо особенности вращательного движения и связанные с ним кориолисовые силы можно предложить эксперимент без вращающихся частей (см. Рис 1.2.5). На горизонтальном стержне-направляющей могут перемещаться два устройства. Верхний и нижний диск устройств соединены с центральной частью растянутыми и зафиксированными вертикальными пружинами. Между устройствами так же находятся зафиксированные до поры до времени горизонтальные пружины. Напряжённые пружины обозначены красным цветом.

Рис. 1.2.5

При отпускании замков пружин верхний и нижний диски ударяются о центральное тело устройств, которое может перемещаться вдоль горизонтальной направляющей (Рис 1.2.5 а). Как только деформация от взаимодействия верхнего и нижнего диска с центральным телом достигнет максимума, освобождается пружина в горизонтальном направлении (Рис 1.2.5 б). Разряженные пружины обозначены синим цветом. Предполагается, что в этом случае инертность устройства при его неизменной массе увеличится.

В эксперименте следует предусмотреть возможность включения горизонтальной пружины в разные моменты: до взаимодействия, в момент незавершённого взаимодействия и в момент полного взаимодействия. Это позволит точнее дифференцировать причину возможного эффекта увеличения инертности.

Поскольку вращения и соответственно гироскопических (кориолисовых) сил в этом эксперименте нет, то если предполагаемый эффект подтвердится, объяснить его можно только за счёт дополнительного паруса взаимодействия, распустившегося в результате взаимодействия верхнего и нижнего дисков устройств с его центральным диском. Причём в этом эксперименте сила привода между телами не тратится ни на вращение чего-либо, ни вообще на что-либо другое кроме поступательного движения одних и тех же тел. Следовательно, появление эффекта увеличения инерционности может быть объяснено только за счёт дополнительного паруса взаимодействия.

Кстати, парус распустится, как для сил взаимодействия между устройствам, так и для сил внешнего сопротивления среды. Поэтому эффект будет только в том случае, если воздействие этих сил на парус разное. Мы предполагаем, что большее воздействие будет с внутренней стороны.

Избыточное напряжение среды в зоне взаимодействия, которая определяет силы взаимодействия, формируемые за счёт среды, играет, по всей видимости, если и не теоретически определяющую, то количественно преобладающую роль в формировании сил взаимодействия в разных типах взаимодействий. О этом свидетельствует огромная разница сил в разных видах взаимодействия одной и той же материи с одной и той же массой.

Например, гравитационная постоянная определяет огромную разницу сил инертного и гравитационного взаимодействия одних и тех же масс. А поскольку материя и соответственно врождённое свойство материи преобразование напряжение-движение у всех одинаковых масс одни и те же, то остаётся предположить, что эту разницу может обеспечивать только силы взаимодействия, формируемые за счёт среды.

А вот сопротивление паруса взаимодействия, формируемого из среды, на наш взгляд, оказывает на общий инерционный эффект незначительное влияние, т.к. в момент начала взаимодействия скорости минимальные, а к его завершению парус практически исчезает. Поэтому на существующем сегодня техническом уровне обнаружить влияние паруса взаимодействия будет достаточно сложно, если не невозможно.

1.2.5. Парадокс абсолютно упругого удара

Парадокс абсолютно упругого удара некоторые авторы усматривают в том, что в ИСО, связанной с неподвижным телом-мишенью, ударное тело, движущееся со скоростью V полностью останавливается, передавая своё движение телу-мишени. При этом якобы нарушается третий закон Ньютона, в соответствии с которым тела якобы непременно должны разлетаться в разные стороны.

Один из таких авторов – Спурре А. Ф. в статье «Парадоксы физики» (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7113.html), предлагает разрешить этот парадокс формально математически, совместив логику двух ИСО. Это ИСО, связанная с центром масс взаимодействующих тел (ИСО ЦМ) и неподвижная ИСО, связанная со столом, на котором ещё до взаимодействия покоится тело-мишень. Назовём её условно абсолютной СО (УАСО).

Спурре пишет:

«На столе два одинаковых бильярдных шара массами m. После удара кием шар 1 начинает движение со скоростью V относительно неподвижного шара 2, с которым связана неподвижная система координат ХУ. Центр системы координат ХУ является материальным и обладает массой второго шара m. Шар 1 массой m и центр материальной системы ХУ образуют систему двух материальных тел, которая имеет ЦМ, расположенный в данном конкретном случае точно в середине расстояния между центрами шаров. Движение шара 1 со скоростью V в системе ХУ порождает движение и самого ЦМ в той же системе со скоростью Vцм = V / 2.

Исходя из этого, можно заключить, что шар 1 приближается к ЦМ со скоростью V / 2, но точно с такой же скоростью происходит сближение ЦМ и второго шара, т.е. в системе ЦМ скорость второго шара V / 2.

С учетом того, что ЦМ все время имеет скорость движенияVцм = V / 2 вправо, то в неподвижной системе ХУ, связанной со столом, скорость шара 1 (ударный шар – ААА) будет равна:

Vуд = Vцм – V / 2 = V / 2 – V / 2 = 0,

а скорость шара 2 (тело-мишень – ААА) будет равна сумме скоростей Vцм и V / 2, т.е.

Vм = Vцм + V / 2 = V / 2 + V / 2 = V

Вот таким образом, только с учетом движения самого центра масс системы, можно объяснить, почему шары разлетаются в разные стороны, согласно третьему закону Ньютона, но при этом один остается неподвижным, а другой движется со скоростью V (первого шара)».

В ИСО ЦМ названный парадокс действительно не просматривается. В ней оба тела изначально движутся к ЦМ со скоростью V / 2, а после взаимодействия с такими же скоростями разлетаются от ЦМ в полном соответствии с третьим законом Ньютона. Однако в ИСО ЦМ не видно и самого движения системы, т.к. относительно самой себя система естественно двигаться не может. Поэтому Спурре не забывает и про УАСО стола. Но в решении Спурре появляются новые парадоксы вместо кажущегося парадокса с якобы не выполнением 3-го ЗН, который с учётом физического смысла явления, вовсе парадоксом не является.

У Спурре ИСО ЦМ изначально движется в УАСО. При этом одно из двух тел системы всегда остаётся неподвижным относительно УАСО, не участвуя в общем движении ЦМ системы. Уже одно это логически противоречит поведению единого цельного образования, которое представляет собой замкнутая система. При этом абстрактное движение абстрактно-математической точки равновесия не связанных общим движением тел, Спурре складывает с реальным движением каждого тела, что сводит на нет его решение. Это один из новых парадоксов Спурре.

Замкнутые системы образуются исключительно только в непрерывных взаимодействиях, их составных частей, в пределах ограниченного в среднем пространства. Это означает, что в замкнутой системе непрерывно действуют два противоположных процесса – центробежный и центростремительный, что собственно и позволяет системам быть замкнутыми. При этом однократные взаимодействия образуют временную замкнутую систему только на период взаимодействия. До и после взаимодействия – это отдельные, не связанные между собой тела, сохранение импульса и энергии которых «до» и «после» – не гарантировано.

Другой парадокс решения Спурре заключается в том, что даже абстрактно-математическое движение его псевдо системы необъяснимо прерывается в момент взаимодействия. Спурре пишет, что в момент столкновения, сближение центров шаров относительно их ЦМ прекращается. При этом скорости шаров в ИСО ЦМ становятся равными нулю. А поскольку, как это ни парадоксально звучит, относительное движение абсолютно, а первоначально в УАСО задана именно относительная скорость шаров, один из которых в УАСО всегда неподвижен, то в момент столкновения, скорости шаров в УАСО также становятся равными нулю. Это также гарантированно разваливает решение Спурре.

Известный в физике принцип относительности имеет один, но очень существенный недостаток. Это чисто математический приём, за которым не всегда виден физический смысл явления, не зависящий от того сквозь какие очки в виде различных систем отсчёта его рассматривают. Науке сегодня неизвестна абсолютная система отсчёта, в которой, тем не менее, условно академически в чистом виде по умолчанию рассматриваются все основные законы физики. Поэтому принцип относительности обязательно должен опираться на физический смысл явлений.

Зная физический смысл явления инерции и принцип образования замкнутых систем, которые в однократных взаимодействиях образуются только на время взаимодействия, кажущийся парадокс абсолютно упругого удара можно легко разрешить именно в УАСО. Напомним также, что ньютоновские силы инерции поэлементной поддержки, которые основаны на врождённой инерции (см. главу 1.2.1.), препятствуют не только движению тел с положительным ускорением (тело-мишень), но и поддерживают уже имеющееся движение физических тел (ударное тело) при противодействии их движению. А из этого следует, совершенно очевидные приведённые ниже факты.

До выравнивания скоростей в УАСО поддерживающие ньютоновские силы инерции ударного тела, всегда больше препятствующих движению ньютоновских сил инерции тела-мишени. Они не дают телу-мишени оторваться от ударного тела. Этому способствует так же и истинные силы инерции мировой материальной среды, которые «подпирают» всю вновь образующуюся систему со стороны тела-мишени. В результате вновь образующаяся система постепенно приобретает общий импульс, в реальном физическом взаимодействии.

При (m1 = m2 = m) и скорости каждого тела, равной (V / 2) кинетическая энергия всей системы (m * (V / 2) ² / 2 + m * (V / 2) ² / 2 = m * V² / 4) уменьшается вдвое по сравнению с энергией заданного движения ударного тела (m) со скоростью (V), равной (m * V² / 2)!

В отсутствие градиента скоростей после их выравнивания кинетическая энергия ударного тела естественно уже не может быть передана телу-мишени. Следовательно, энергия ударного тела, которая не была израсходована при образовании системы, сохраняется в области упругой деформации. При этом объединённая система из двух тел будет двигаться равномерно и прямолинейно со скоростью равной половине первоначальной скорости ударного тела.

Именно этот факт реального движения новой системы и отсутствует в решении Спурре. У Спурре есть абстрактно-математическое движение точки равновесия отдельных тел, в то время когда самой системы ещё собственно и нет. При этом процесс перехода абстрактного в реальное у Спурре никак не объяснён, что вряд ли можно считать заявленным разрешением названного парадокса. Зато новый парадокс Спурре, в котором система якобы может двигаться вся в целом, но без участия в общем движении системы её составных частей – налицо. Если не вся, то – это и не система.

С выравниванием скоростей новая система приобретает уже не абстрактно-математическую, а реальную физическую скорость (V / 2). А вот абстрактная псевдо система Спурре, которая движется только одним своим телом, в момент нулевой относительной скорости между телами, наоборот должна остановиться. Во всяком случае у Спурре о движении объединённой системы с постоянной скоростью ничего не сказано. Очевидно, что двигаться в составе новой системы шары будут недолго. Но без упоминания этого факта невозможно объяснить распад объединённой системы, за что собственно и взялся Спурре.

Равномерно движущаяся система тел не испытывает сопротивления ньютоновских сил инерции ни со стороны ударного тела, ни со стороны тела-мишени. Остаётся только ничем не скомпенсированное внутреннее напряжение. Поэтому после выравнивания скоростей начинается разрядка внутреннего напряжения. На этапе разрядки напряжения каждая из частей системы получит такие же по абсолютной величине приращения движения и соответственно такие же приращения энергии, как и на этапе её формирования.