О перспективах безопорного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

О перспективах безопорного движения

О. Меньших

Где находится центр инерции замкнутой механической системы (ЗМС) в инерциальной системе отсчёта (ИСО) не имеет никакого значения с позиции закона сохранения импульса силы. Физика утверждает, что фундаментальный закон сохранения импульса означает невозможность изменения положения центра инерции ЗМС под действием внутренних сил. Это, конечно, верно, но при одном условии, что такая сила, действующая изнутри на ЗМС, непременно вызывает равную по величине и противоположно направленную силу противодействия, так что эти силы уравновешивают друг друга, если они действуют ОДНОВРЕМЕННО, и такая система не может изменить положение своего центра инерции в ИСО. Это прямо согласуется с третьим законом Ньютона.

Однако представляется неверным утверждать, что ЗМС не может изменить положение своего центра инерции под действием внутренних сил, не нарушая закон сохранения импульса, если эти силы - действия и противодействия - приложены изнутри к такой системе в РАЗНОЕ ВРЕМЯ, например, внутренняя сила действия возникает РАНЬШЕ внутренней силы противодействия.

Такая ситуация случилась вблизи берегов Японии, когда мощная ударная волна обрушилась на Фокусиму значительно раньше, чем она дошла до берегов Америки через Тихий океан, и это привело к незначительному изменению темпа вращения Земли, которую можно было рассматривать как ЗМС. В данном случае нарушился закон сохранения момента импульса под действием неуравновешенных внутренних моментов сил действия и противодействия, прикладываемых изнутри ЗМС в разное время. Само же изменение момента импульса, вызвавшее изменение темпа вращения Земли, было обусловлено потерями ударной волны при её дальнем распространении до американского континента. Приборы точно зафиксировали изменение угловой скорости вращения Земли, что доказывает наличие ограничений в применении закона сохранения момента импульса для ЗМС.

То же самое относится и к ограничению в применении закона сохранения импульса для ЗМС, что демонстрируется следующим примером. Пусть полый эллипсоид заполнен не проводящей электрический ток жидкостью. В один из фокусов такого полого эллипсоида со значительным эксцентриситетом, то есть при достаточно большом расстоянии между его двумя фокусами, установлен закреплённый изолированно от корпуса полого эллипсоида электрический разрядник, например, в виде двух проводящих шаров, к которым подключён генератор высоковольтных импульсов с выходным звеном на базе непрерывно заряжаемого конденсатора ёмкостью С через резистор с сопротивлением R от высоко-вольтного источника с постоянным напряжением U. Заряд конденсатора происходит по формуле

u(t) = U [1 - exp (- t / RC)].

Будем полагать, что электрический пробой в разряднике происходит при достижении между шарами разрядника напряжения U* < U, то есть через интервал времени ДТ от начала заряда (t = 0). Тогда интервал ДТ находится из выражения

ДТ = R C¦ln (1- U* / U)¦

закон импульс безопорный движение

При определённой комбинации этих параметров легко можно задать требуемую частоту искрообразования в разряднике. При этом энергия разряда находится из выражения W = C U*² / 2, так что при напряжении пробоя в разряд-нике U* = 100 кВ и ёмкости C = 2 мкФ, имеем энергию в каждом разряде W = 10 кДж. При этом возникает мощная ударная волна, исходящая от центра разрядника и распространяющаяся квазисферически, При этом очень важно отметить, что такая квази-сферичность распространения ударной волны не оказывает никакого силового действия на корпус полого эллипсоида в момент зарождения ударной волны. То есть в момент разряда при t* = 0, повторяющегося через интервалы ДТ, то есть с частотой F = 1 / ДТ, изнутри такого эллипсоида никакая сила на него не действует.

Задаваясь расстоянием между фокусами полого эллипсоида, равном L, и скоростью распространения ударной волны в используемой жидкости V (скоростью звука в данной однородной жидкости), легко понять, что различие во времени действия ударной волны на стенки полого эллипсоида, расположенные спереди и сзади от вертикального сечения, ортогонального большой оси эллипсоида и проходящего через разрядник (то есть фокус эллипсоида), будет приблизительно равно ДТ* = L / V. Если длительность импульсного разряда принять равной Дt_И, то величину интервала между смежными импульсами разряда в предельном случае можно выбрать по условию ДТ = ДТ* + Дt_И.

Длительность импульса разряда оценивается как Дt_И = 2, 2 r_p C, и при сопротивлении разрядного промежутка во время возникшего разряда r_p = 23 Ом для рассматриваемого примера имеем Дt_И ? 10 мкс. Для конкретно выбранных величин L = 1м и V =1000 м/с получим разницу во временах действия и противодействия ударной волны на оппозитные части стенок полого эллипсоида, равную ДТ* = 1 мс, и тогда получим для ДТ = 0, 001001 с ? 1 мс, то есть длительностью разрядного импульса можно в данном расчёте пренебречь. При частоте следования разрядных импульсов F = 1 кГц. средняя мощность, затрачиваемая на возбуждение ударных волн Р = F W = 10 МВт. При этом приблизительно половиной этой мощности сообщается сила давления от ударной волны на переднюю часть эллипсоида, ближайшую к рассматриваемому фокусу, а другая её половина - на заднюю часть. Первой частью этой мощности создаётся периодически действующая с частотой F сила, движущая ЗМС в направлении действия этой силы, и при этом система массой m перемещается в направлении, совпадающем с большой осью эллипсоида, а вторая часть указанной мощности реализует остановки ЗМС, и при этом интегрально соблюдается закон сохранения импульса.

В данном примере на перемещение ЗМС используется мощность в 5 МВт при скачко-образном перемещении ЗМС с частотой скачков F = 1000 1/c. . Согласно закона сохранения энергии для такой ЗМС можно записать

m v² / 2 = = в W / 2,

где m - масса ЗМС, v - конечная скорость ЗМС вдоль большой оси эллипсоида от действия ранней части ударной волны с энергией в W / 2 и в < 1 - коэффициент, определяющий потери ударной волны в среде её распространения. Тогда средняя скорость скачкообразного поступательного движения ЗМС v_СР ? 0, 998 v = (в W / m)^1/2/2, учитывая, что ДТ* >>> Дt_И и при принятых значениях величин среднюю скорость поступательного скачкообразного движения ЗМС с массой m = 1000 кг и при в = 0, 8, находим как v_СР ? v = = (0, 8 _* 10⁴ _* 10 - ³)^1/2 = 8, 94 м/с = 32 км/ч. Учитывая высокую частоту следования скачков, можно полагать движение ЗМС как бы равномерным (скачки не будут ощущаться при движении). Нетрудно понять, что за каждый скачок ЗМС перемещает свой центр инерции на расстояние ДS = v_СР / F = 8, 94 мм.

Таким образом, при затрачиваемой электрической мощности в 10 МВт получаем безопорное движение ЗМС массой в 1 тонну со скоростью около 30 км/час при соблюдении законов сохранения энергии и импульса, но вопреки третьему закону Ньютона.

Возможны и другие варианты построения безопорных движителей, работающих на рассмотренном принципе. На основе использования таких движителей возможно осуществить левитацию и движение над землёй без реактивной тяги и гребных винтов, то есть в качестве идеальной ЗМС - аналог так называемой «летающей тарелки». Действительно, мощности в 5 МВт достаточно для поднятия массы в 1 тонну за 1 секунду на высоту 5, 1 м, если направить вектор движущей силы вертикально вверх, преодолевая силу земного тяготения.

Устойчивость такой конструкции обеспечивается минимум тремя непрерывно работающими движителями, расположенными на периферии несущей рамы симметрично относительно друг друга и центра тяжести всей конструкции.

Важно отметить, что такая ЗМС совершает поступательное перемещение своего центра инерции без какого-либо перераспределения масс внутри системы и не подвержена действию внешних сил. При этом разрядник нельзя считать внутренней опорой в силу равенства и взаимно противоположной направленности сил отдачи от возникающей удар-ной волны квазисферической структуры, действующих Одновременно.

Размещено на Allbest.ru