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.

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 неи