![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Кинематика вращения |
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/d = 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 = co s = 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: 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.
Число стволов в многоствольной пушке зависит, главным образом, от заданного темпа стрельбы. Увеличивать число стволов в оружии целесообразно только до определенного предела. Слишком большое число стволов сделает орудие громоздким и тяжелым, малое – приведет к перегреву и чрезмерной нагрузке на стволы, вынужденные пропускать десятки снарядов в секунду. В пушках системы Гатлинга скорострельность ограничивается прочностью патрона, патронной ленты и звеньев, подвергающихся рывкам при работе кинематики, способной разорвать и смять ленту, словно бумагу. Предельно допустимый темп стрельбы для пушек калибра 23-30 мм, с учетом указанных ограничений, может быть получен при 4-7 стволах. Для вращения блока стволов и работы связанных с ним механизмов могут быть применены как внешние (электрические, гидравлические), так и внутренние газопороховые двигатели, использующие давление пороховых газов, образующихся в стволах при стрельбе. Первая схема применяется, например, в американской шестиствольной 20-мм пушке М6 1А1 «Вулкан»
1. Анализ САР регулирования частоты вращения приводного электродвигателя стенда для обкатки ДВС
2. Задачи учета по совершенствованию платежного оборота в Украине
3. Модели задачи пространственного вращения
5. Контрольные вопросы для самопроверки (темы: "Предмет и задачи экономической географии" и другие)
9. Задачи сводки и основное ее содержание
10. Задачи, система и функции органов юстиции Российской Федерации
11. Прямые и косвенные налоги, применяемые в налогооблажении
12. Цели, задачи и структура Федерального закона № 122-ФЗ
13. Решение задач по курсу "семейное право"
14. Проблемы сочетания представительного и прямого правления
17. Задачи графических преобразований в приложениях моделирования с использованием ЭВМ
19. Формирование структуры электронного учебника и решение задач на ней
20. 10 задач с решениями программированием на Паскале
25. Задача о фотоне
30. Решение смешанной задачи для уравнения гиперболического типа методом сеток
31. Тела вращения
33. Построение решения задачи Гурса для телеграфного уравнения методом Римана
34. СИНГУЛЯРНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ В ЛИНЕЙНОЙ ЗАДАЧЕ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
35. Решение задач линейного программирования
37. Решение задачи линейного программирования
42. Обратная задача обеспечения требуемого закона движения
43. Графы. решение практических задач с использованием графов (С++)
44. Теория вероятности решение задач по теории вероятности
45. Несколько способов решения одной геометрической задачи
46. Рак прямой кишки
48. Реаниматология и ее задачи
49. Три задачи по криминалистике
50. Переход к рыночной экономике в России и задачи ОВД
51. Цель и задачи проведения предпрактики
52. Комплексные задачи по физике
53. Задачи и принципы лечебного питания
57. Клиническая психология: предмет, задачи, виды диагностики
58. Предмет и задачи психологии как науки
59. Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания
60. Усилитель промежуточной частоты
61. Счетчики и делители частоты
62. Исследование искажений сигналов на выходе фильтра нижних частот
63. Т.Парсонс: Аналитический реализм и понимание задач социологической теории (Доклад)
64. Кинематика точки, сложное движение точки, движение точки вокруг неподвижной оси (Шпаргалка)
65. Прямой цикл Карно. Тепловая изоляция
66. Плоская задача теории упругости
67. Замечательное уравнение кинематики
68. Общая физическая подготовка: цели и задачи
69. Сравнительный анализ верхней прямой подачи волейболистов различной квалификации
74. 12 задач с ответами по Аудиту
75. Рынок и его задачи. Маркетинг
76. Маркетинг: решение исследовательских задач
77. Предмет и задачи мировой экономики и международных экономических отношений
78. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА
79. Задачи и функции самоменеджмента
80. Ф.Ф. Сидоренко. Логика (пособие с задачами и упражнениями)
84. Вексель в хозяйственном обороте (Доклад)
90. Сетевое моделирование при планировании. Задача о коммивояжере...
91. Мотивация и стратегия прямого инвестирования в конкурентной среде
92. Экономическое содержание и генезис прямого налогообложения
93. Очередные задачи советской власти
94. Предметы цели и задачи курса истории
95. Роль и задачи военной гидрографии в экономическом освоении шельфа Арктических морей России
96. Задачи автоматизации процесса проектирования
97. Создание программных продуктов для решения задач
98. Следственный осмотр: основные понятия, задачи принципы и виды следственного осмотра