This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.


Про можливість переміщення замкнутої механічної системи
ЗА РАХУНОК ВНУТРІШНІХ СИЛ

Фізика. Експерименти у фізиці.

Залиште коментар

Автор статті не вигадує нових законів і ні в якому разі
не намагається порушити діючі.

Чи можливо перемістити замкнуту механічну систему, на яку не діють зовнішні сили?

Існує теорема про кількість руху:
Похідна за часом вектора кількості руху системи матеріальних точок дорівнює головному вектору всіх зовнішніх сил, що діють на систему.

З цієї теореми випливають кілька наслідків:

  1. Внутрішні сили безпосередньо не впливають на зміну кількості руху матеріальної системи.
  2. Якщо головний вектор всіх зовнішніх сил, що діють на систему, дорівнює нулю, то вектор кількості руху матеріальної системи залишається постійним за величиною і напрямком.

  3. Якщо проекція головного вектора всіх зовнішніх сил, прикладених до системи, на деяку нерухому вісь дорівнює нулю, то проекція кількості руху матеріальної системи на цю вісь залишається постійною.

Слідства (2,3), власне, і називають законом збереження кількості руху.

Для замкнутої системи, тобто системи, що не відчуває зовнішніх впливів, або в разі, коли геометрична сума діючих на систему зовнішніх сил дорівнює нулю, має місце закон збереження кількості руху.

При цьому кількість руху окремих частин системи (наприклад, під дією внутрішніх сил) можуть змінюватися, але так, що величина залишається постійною.

Закон збереження кількості руху можна порушити. Неможливо!

І його не можна обійти.

А чи не можна його використовувати для вирішення завдання, на перший погляд, суперечить цьому закону?

Пропоную вашій увазі наступну схему міркувань:

Показане на Рис.1 переміщення тіла не може бути здійснена без участі в даному процесі іншого тіла.

Оскільки кількість руху тіла, в проекції на осі координат, постійно змінюється і відрізняється від нуля.

рис.1

Пов'язані між собою нерозривний і нерастяжимой зв'язком тіла можуть переміщатися так, як зображено на Рис.2.

При такому русі, тіла будуть рухатися по колах, радіуси яких обернено пропорційні своїм масам.

Це - наслідок закону збереження імпульсу.

В даному випадку, сумарний імпульс системи дорівнює нулю.

рис.2

Ось як це виглядало б в разі двох "реальних" об'єктів (Рис.3).

Назвемо одне з них "корпус", а інше - "робоче тіло", або "робоча речовина".

рис.3

Якщо у відносному переміщенні всередині (навколо) корпусу візьмуть участь два робочих тіла (що мають однакові маси і швидкості відносного переміщення) (Рис.4), то в такому випадку, корпус не придбає обертальний рух.

В даному випадку, сумарний імпульс двох робочих тел в проекції на вісь Х дорівнює нулю.

Тому, імпульс корпусу, в проекції на ту ж вісь, так само буде дорівнює нулю.

Корпус буде здійснювати зворотно-поступальні рухи щодо центру мас всієї системи тел.

Переміщення корпусу буде здійснюватися уздовж однієї осі "абсолютної", нерухомої системи координат.

В системі координат, пов'язаної з корпусом, робочі тіла переміщаються по колу.

У нерухомій системі координат, робочі тіла переміщаються по еліптичній траєкторії.

Надати кінетичну енергію компонентів механічної системи можна за рахунок перетворення інших видів енергії, включених в замкнуту систему.

Тобто, організувати відносні переміщення компонентів системи можна за рахунок внутрішніх сил.

При цьому центр мас всієї системи завжди буде залишатися на місці, тобто не змінювати своїх координат (або рухатися прямолінійно і рівномірно).

рис.4

Видозмінимо систему, показану на Рис.1.

Використовуємо не "точкове" тіло, а рівномірно розподілене, на деякій ділянці траєкторії, робочу масу (Рис.5).

рис.5

При рівномірному відносному переміщенні "корпус" і "робоча маса" будуть рухатися по колах, радіуси яких обернено пропорційні своїм масам (Рис.6). Під радіусом траєкторії робочої маси потрібно мати на увазі радіус траєкторії руху центру мас (ЦМ) робочої маси (червона точка на малюнку).

рис.6

Ось як це виглядало б для "реальної" системи тел. (Рис.7)

рис.7

Аналогічно (Рис.4), можна використовувати в системі декілька робочих мас для врівноваження моменту імпульсу. (Рис.8)

Знову таки, центр мас всієї системи нерухомий.

рис.8

А що станеться, якщо робоча маса буде рівномірно і нерозривно заповнювати всю траєкторію руху? (Рис.9) Та нічого! Центр мас робочої маси збігається з центром мас корпусу. Сумарний імпульс розподіленої робочої маси в проекції на всі осі координат дорівнює нулю. Тому дорівнює нулю і імпульс корпусу.

Центри мас компонентів системи не переміщаються щодо один одного. Система стабільно нерухома. При цьому ми можемо передати рухається робочої масі значну кінетичну енергію.

рис.9

"Цікаве" починається, коли ми починаємо зупиняти рухому робочу масу в певній точці траєкторії. (Рис.10)

Зупиняємо - це означає, в даному випадку, - послідовне "з'єднання" всіх елементарних частинок робочої маси з корпусом.

Тобто частки робочої маси в певній точці траєкторії послідовно набувають швидкість корпусу, втрачаючи швидкість відносного переміщення. При цьому, інша частина робочої маси продовжує переміщатися, поки все її частки не придбають швидкість корпусу.

Наприклад, переміщаючи деяку рідину по замкнутій траєкторії, ми, раптом, починаємо її збирати в ємність, нерухомо закріплену в корпусі.

рис.10

На анімованому малюнку червоним кольором позначено умовний ЦМ робочої маси. Зеленим - траєкторія руху ЦМ в своєму відносному переміщенні щодо "корпусу".

Переміщення радіус-вектора ЦМ робочої маси можна розглядати, як переміщення маятника змінної маси і змінної довжини. (В системі координат, пов'язаної з корпусом.)

Ось тут і визначилася цікаве завдання:

  • розрахувати, як переміщаються компоненти системи?

Розрахунки привели до наступного результату (Рис.11).

Після завершення циклу зупинки всієї робочої маси, ЦМ всієї системи виявляється зміщеним щодо свого початкового положення. Система переміщається в повній відповідності з законом збереження кількості руху!

Можна сказати інакше: Для того, щоб виконувався закон збереження кількості руху, центр мас даної механічної системи зобов'язаний переміститися.

Перший розрахунок виконаний, виходячи із закону збереження імпульсу.

Другий - за допомогою рівнянь Лагранжа II роду.

Результати збігаються.

У вирішенні цього завдання зовсім не розглядаються внутрішні взаємодії компонентів системи.

Ніяких зіткнень!

Ніяких сил інерції!

Тільки кінетичне і енергетичний стан системи.

рис.11

На Рис.11 доданий заключний, додатковий етап - зведення центрів мас корпусу і робочої маси в одну точку. Це необхідно для більш наочного уявлення всього циклу руху, з можливістю повторення цього циклу. Червона лінія на малюнку позначає траєкторію руху ЦМ всієї системи, синя - ЦМ корпусу.

Математичні розрахунки, що описують дане передбачуване явище, ви можете подивитися за адресою: http://varipend.narod.ru

Версія для друку
Автор: Сергій Бутов
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 23.12.2006гг


НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ

Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
магнітний двигун
Джерело тепла на базі нососних агрегатів