Пришло время дополнить Ньютона и поправить Фуко

Сайт Владимира Ерашова


 

Ерашов Владимир Михайлович – инженер-механик, закончил механический факультет Ленинградского технологического института им Ленсовета, автор научных брошюр «Без оглядки на авторитеты», «Закон петербургских наводнений», «Эль-Ниньо – ключ к климату», «Тучи над Петербургом», «Макрофизика» и поэтического сборника «Доля моя доля».
Работы Владимира Михайловича широко представлены в интернете в гидрометеорологии и астрономии сайта «Кубрик», на сайте «ОКО ПЛАНЕТЫ», на сайте «Вся физика», на сайте «Проза. Ру» и «Стихи. Ру» и других.
Задача этого персонального сайта не в том, чтобы очень широко ознакомить читателя с творчеством Ерашова, а в том, чтобы дать читателю определенные значимые моменты творчества, так сказать, ввести в тему, а остальное читатель найдет в интернете и библиотеках самостоятельно.

Сайт Владимира Ерашова

https://b.radikal.ru/b38/1808/55/07cdedc8837c




 

                                                   Новая теория гироскопов
© Ерашов В.М.

Под гироскопами будем подразумевать все быстро вращающиеся тела. Одно из фундаментальных свойств вращающихся тел – это неукоснительное соблюдение следующего закона:
В изолированной системе момент количества движения – величина постоянная.
Из этого следует, что невозможно раскрутить один ротор (подвижная часть устройства), непременно в противоположную сторону должен раскручиваться и статор (условно неподвижная или малоподвижная часть устройства). Чем массивней статор, тем медленнее он будет крутиться. Если же статор воедино соединить с Землей, то и тогда, при раскрутке ротора, статор приобретет некий момент количества движения, компенсирующий момент количества движения ротора, только простым глазом это движение заметить невозможно, оно очень медленное.
Исходя из выше сказанного, между статором и ротором всегда существует общая ось вращения. При чем, при раскрутке, эта ось вращения всегда сохраняет свое первоначальное положение, существовавшее до раскрутки.
Раскрутка ротора не дает никаких сил, которые бы оказывали действие на ось раскрутки. Подразумевается, что ротор идеально отбалансирован.
Таким образом, закон сохранения момента количества движения предписывает ротору (читай гироскопу) сохранять неподвижное положение оси раскрутки относительно Земли, если до раскрутки это ось покоилась на поверхности Земли.
Принятое нынче положение в физике, что ось вращения гироскопа всегда неподвижна относительно звезд ГЛУБОКО ОШИБОЧНО, это положение нарушает закон сохранения момента количества движения в изолированной системе. А так человечеству пока не ведомы случаи нарушения этого закона, то и здесь первенство за законом, и ошибочное представление о поведении гироскопа нужно исправить.
Тем более, что факты поведения гироскопов подтверждают нашу точку зрения, а не общепринятую. Представьте себе корабль, внутри которого находится гигантский гироскоп, гироскоп раскручен. Такие гироскопы применяются для успокоения качки. Так вот, если бы ось гироскопа ориентировалась на звезды, то корабль мог бы перевернуться не выходя из гавани, за четверть суток гироскоп опрокинулся бы на 90 градусов и потянул бы за собой корабль. На Земле в любой момент вращается масса всяких роторов, но ни один механик никогда не обнаружил никаких опрокидывающих сил. Вот, например, раскрутили центрифугу до громадных оборотов.
И что? На центрифугу действует опрокидывающий момент? Ось центрифуги неподвижна относительно поверхности Земли, но делает один оборот в сутки относительно звезд. Нет, никакого опрокидывающего момента на центрифугу не действует. И не один механик о опрокидывающих моментах отродясь не слышал, потому что, как и предписывает наша теория, ось любого раскрученного ротора, если ротор неподвижен относительно Земли, остается неподвижной относительно Земли и после раскрутки. А относительно звезд такая ось вращается, но это в земных условиях никаких проблем не создает.
Данная статья не только теоретически обосновывает основные свойства гироскопа (ротора), но и на многочисленных жизненных примерах данное свойство подтверждает, а от старых заблуждений камня на камне не оставляет.

                                                                         25.02.2019г.




 

https://c.radikal.ru/c27/1903/35/b8e06fc58180

                      Правило максимальной центробежной силы
© Ерашов В.М.

Прежде чем браться за правило центробежной силы, рассмотрим правило гравитационной силы. Человек на протяжении всей своей жизни наблюдает, как камни падают с горы, как дождь падает с неба к земле, как яблоко падает с яблони и так далее. Все эти предметы под действием силы тяжести при малейшей возможности движутся по направлению действия этой силы, это так естественно, что и говорить здесь не о чем. Можно сказать, любая сила пытается двигать предметы, а не только гравитационная, в направлении своего действия, это тоже оспариванию не подлежит. Дальше следует вспомнить, что центробежная сила всегда направлена от центра вращения к периферии по нормали к траектории вращения. Значит центробежная сила, там , где это ей удается, способна двигать предметы в направлении своего действия. Это тоже не новость, а избитая истина. Только вот, избитая она избитая истина, на мы часто забываем об этой истине. И я о таком случае хочу напомнить. Вот например, гироскоп, который находится на поверхности Земли, на него тоже действует центробежная сила от вращения Земли. И не важно, взведенный (вращающийся0 или не взведенный (не вращающийся) это гироскоп, центробежная сила все равно действует. Мы эту центробежную силу не замечаем, потому что на гироскоп еще действует сила притяжения Земли, которая многократно превалирует над центробежной силой и ее маскирует, но от этого центробежная сила никуда не девается, она существует и действует.
Давай те зададимся вопросом, на центр тяжести вращающегося и не вращающегося гироскопа одинаковая центробежная сила действует или эти силы отличаются?
Чтобы ответить на вопрос, вспомним формулу, по которой центробежная сила вычисляется, это
F = mV2/r
Центр масс и взведенного и не взведенного гироскопа покоится относительно Земли, а относительно звезд движется вместе с поверхностью Земли со скоростью V, как бы центробежная сила должна быть одинаковая, но …
Если мысленно разбить вращающийся гироскоп на элементарные массы и рассмотреть действие центробежной силы на каждую массу в отдельности, то обнаружится интересный эффект. Для обнаружения этого эффекта рассмотрим только две элементарные массы, которые находятся на противоположных концах некого диаметра и в момент рассмотрения этот диаметр перпендикулярен вектору скорости движения поверхности Земли (см. рис 1.)

Запишем формулу центробежной силы для каждой из двух выбранных элементарных масс:
F1 = m (V – Vg)2/r
F2 = m (V + Vg)/r
Интересный получился результат, дело в том, что:
F1 + F2 больше 2F
То есть мы обнаружили, что если вращающийся гироскоп разбить на элементарные ячейки, вычислить для каждой ячейки центробежную силу относительно не оси гироскопа, а относительно оси Земли, то под интегралом мы получим, что вращающийся гироскоп имеет некую добавку к центробежной силе не вращающегося гироскопа. Добавка небольшая, но принципиально важно, что
На вращающийся гироскоп, если вращение гироскопа по направлению совпадает с вращением Земли, относительно Земли действует центробежная сила несколько большая, чем на неподвижный гироскоп. Это превышение будем называть эффектом квадрата.
Так назвали потому, что именно квадрат скорости, в отличие от первой степени, дает прибавку.
Любопытно, что если гироскоп и Земля вращаются в разных направлениях, то центробежная сила действующая на гироскоп, будет меньше, чем на покоящийся.
Любое теоретическое открытие хорошо бы проверить на практике.
Пожалуйста! Атмосферный циклон и антициклон. В циклоне направление вращения воздуха совпадает с вращением Земли, центробежная сила этот воздух отбрасывает вверх (поднимает). В антициклоне же воздух опускается, потому что на него действует центробежная сила меньшая, чем на неподвижный.
До нас предполагали, что эффект циклона и антициклона связан с ускорением Кориолиса, то есть с вращением Земли, но конкретный механизм действия был не известен. Мы же этот механизм открыли.
Наше открытие, возможно, найдет применение при запуске искусственных спутников Земли. Дело в том, что спутники, закрученные по направлению вращения Земли, будут более устойчиво чувствовать себя на орбите и чуть медленнее терять высоту из-за сопротивления атмосферы.
Далее, наше открытие многое объясняет в поведении гироскопов. Например, широко известен такой эксперимент с гироскопом. На поворотный стол устанавливается раскрученный гироскоп, способный свободно менять положение оси вращения. Дальше поступают следующим образом, начинают вращать поворотный стол. Если же вращение гироскопа и вращение стола совпадают по направлению, то гироскоп вращается устойчиво, если же гироскоп и стол имеют противоположное вращение, то гироскоп опрокидывается, то есть ось вращения гироскопа разворачивается на 180 градусов. Изменение направления вращения стола непременно приводит к опрокидыванию гироскопа на 180 градусов. Наше открытие подводит теоретическую базу под данный эксперимент. Раньше было неясно, почему гироскоп себя так ведет.
Устройство Солнечной системы тоже подтверждает наше открытие. Подавляющее большинство планет и их спутников вращаются в одном направлении. Есть небольшое исключение, например, Венера имеет ретроградное вращение вокруг своей оси. Значит нужно искать причину, что заставило ее это сделать, может какая-то космическая катастрофа. Есть еще пара ретроградных спутников у планет, с ними тоже нужно разбираться отдельно.
Общее же правило для всех вращающихся тел гласит:
Все вращающиеся физические тела (гироскопы) стремятся к устойчивому вращению, которое достигается при максимальной( из возможных) центробежной силе.
По другому можно сказать следующее:
Тела (гироскопы), вращающиеся одновременно вокруг двух осей всегда стремятся увеличить момент инерции относительно первой оси вращения.
Например, вращающийся китайский волчек всегда стремится встать на попа, то есть увеличить момент инерции относительно центра вращения Земли. Ранее считалось, что встать на попа его заставляет сила трения в опоре. Это не совсем так, без действия нашего закона, никакое трение не заставило бы китайский волчек встать на попа.
От части действие нашего правила способствует любому гироскопу сохранять устойчивое положение первой оси вращения относительно второй оси вращения, но здесь действуют и другие законы (рассмотрение их выходит за рамки данной статьи). Главное, выведенное нами теоретическое правило не противоречит ни одному имеющемуся эксперименту, а подтверждается множеством имеющихся. По другому и не могло и быть, мы законы логики при написании данной статьи соблюдали неукоснительно.
Отрадно, что отныне теория гироскопов поднялась еще на одну ступеньку по лестнице прогресса.

 



 

                                    Трактат о относительности вращательной энергии
© Ерашов В.М.

Первый закон инерции гласит, что без воздействия внешней силы любое физическое тело обязано двигаться прямолинейно и с постоянной скоростью.
Любопытно, если на тело действует постоянная внешняя сила, направленная по нормали к траектории движения, например, сила гравитационного притяжения, то тело тоже движется с постоянной скоростью, но только по окружности.
Если раскрутить какое-то тело вокруг одной из главных осей инерции, то оно будет вращаться, при отсутствии других внешних сил, с постоянной угловой скоростью.
Напрашивается вывод, что инерция тела при поступательном движении ничем не отличается от инерции тела при вращательном движении, и там и там тело пытается сохранить предыдущее состояние, вывести из которого может только внешняя сила или момент сил.
По сему за первым законом инерции (первым законом Ньютона) всегда следует второй закон Ньютона:
На действие внешней силы тело откликается ускорением в направлении действия этой силы, пропорциональном массе.
А нельзя ли второй закон Ньютона записать и для вращательного движения?
А почему нельзя, можно, инерция что татм, что там, пытается удержать тело в предыдущем состоянии и без внешнего воздействия выходить из этого состояния не хочет.
Для вращательного движения второй закон инерции (второй закон Ньютона) будет звучать следующим образом:
На действие внешнего момента сил тело всегда откликается угловым ускорением пропорциональным моменту инерции тела.
Нет внешнего момента, нет углового ускорения, появился внешний вращательный момент, появилось угловое ускорение.
Закон записан, осталось только посмотреть, как он работает на практике:
Возмем обычную юлу, раскрутим эту юлу. Во время раскрутки мы руку держали так, чтобы и после раскрутки юла осталась в вертикальном положении. Раскрутили, руку отпустили.
По сформулированному нами второму закону инерции ось вращения юлы должна бесконечно долго оставаться в вертикальном положении, на нее никакие вращательные моменты не действуют, но по существующей ныне теории ось вращающейся юлы должна остаться неподвижной относительно звезд, а не Земли. Мы же юлу оставили в вертикальном положении, то есть ось юлы оставили неподвижной относительно Земли, а не звезд. Следовательно, если принятая теория верна, то после раскрутки на юлу должен начать действовать некий поворотный момент (сама собой юла не может получать угловое ускорение), который и переведет ось вращения юлы из неподвижного состояния относительно Земли в неподвижное состояние относительно звезд. Спрашивается, что это за вращательный момент и со стороны кого он действует? Физике и механике известны только такие силы как гравитационные, электрические, магнитные и ядерные. Не одна из этих сил для объяснения действующего поворотного момента на ось юлы не подходит. Например, гравитационная сила притяжения Земли действует на юлу, но она действует строго по оси и нейтрализуется реакцией опоры. Даже если какой-то случайный внешний момент немного наклонит ось юлы, то гравитационная сила сразу же попытается еще больше наклонить ось юлы, только вот действовать она будет не в одном каком-то привилегированном направлении, а по кругу и вызывать прецессию оси. Нужно отметить такую деталь, когда обороты юлы достаточно большие, то даже краткосрочный ударный момент, только краткосрочно чуть-чуть дестабилизирует ось, а потом она снова вернется в вертикальное положение, или почти в вертикальное, во всяком случае, прецессия визуально исчезнет.
Да кстати, постоянно действующий поворотный момент должен вызывать нутацию оси юлы, а не прецессию и не поворот ее (оси) в сторону неподвижных звезд.
Наш вывод однозначный, никакой поворотный момент на ось юлы в сторону звезд не действует, так как его существование не только противоречит второму закону инерции для вращательного движения, но и на практике никакой нутации оси не вызывает, а тем более поворот вслед за звездами.
Нужно, чтобы окончательно убедиться в ошибочности положения, что ось вращающихся тел остается неподвижной относительно звезд (а не Земли) заглянуть в историю вопроса. Данное положение теории пошло от Фуко. При чем, Фуко не теоретически обосновал данное положение, а якобы доказал экспериментально с помощью маятника (позже названного маятником Фуко). Так вот, то что плоскость качания маятника Фуко неподвижна относительно звезд полнейший блеф. Для этого достаточно теоретически рассмотреть поведение маятника на полюсе. Так вот если взвести (пока только взвести) маятник Фуко на полюсе, то относительно звезд этот маятник получит некий момент количества движения, так как он совершает один оборот в сутки относительно этих самых звезд. И после пуска маятника момент количества движения никуда не девается, по закону сохранения момента количества движения он не может исчезнуть. Более того, после пуска маятника, расстояние между шаром и осью уменьшается, значит, скорость поворота шара относительно оси должна расти. Напомним, она растет от одного оборота в сутки к более высоким значениям. По сут, получается не маятник, а гироскоп, то есть маятник не колеблется в плоскости, а вращается как гироскоп на подвесе, только вращение идет не с постоянной угловой скоростью, а переменной, зависящей от расстояния до оси подвеса. Кстати, варьируя длиной подвеса, можно (хотя бы теоретически, на практике она будет очень большой) подобрать такую длину когда шар так и останется взведенным и неподвижным относительно Земли, а относительно звезд будет совершать один оборот в сутки с радиусом взвода. Начинаем уменьшать длину подвеса, шар увеличивает скорость вращения (расстояние до оси уменьшается), но начинает нырять туда-сюда относительно равновесного радиуса. При чем, период ныряний уже вычисляется по правилу маятника, но заметьте, он не является постоянной величиной, а обратно пропорционален корню из длины подвеса. Там еще с длиной подвеса в формуле периода меняется ускорение, испытуемое маятником. Здесь мы не будем утяжелять статью всякими выводами периода колебаний маятника, достаточно того, что она переменная и зависит от длины подвеса. Угловая скорость вращения маятника–гироскопа тоже зависит от длины подвеса. Максимальные отклонения маятника-гироскопа могут попасть в плоскость неподвижную относительно звезд только в частном случае, когда маятник имеет такую длину подвеса, что период колебаний равен удвоенной средней частоте вращения. Еще нужно отметить, на практике все колебания гироскопа-маятника являются затухающими, а затухание колебаний маятника приводит к ускорению поворота плоскости (условной) качания маятника по часовой стрелке.
Чтобы не заводить читателя в достаточно сложную теорию качания маятника Фуко даже на полюсе, отметим одну очевидную вещь. Если взведенный маятник Фуко делает один оборот в сутки относительно Земли против направления вращения Земли, то есть неподвижен относительно звезд, то после пуска его плоскость качания (действительно будет качаться в плоскости) будет всегда неподвижна относительно звезд. Маятник же во взведенном состоянии, сохраняющий неподвижное состояние относительно Земли будет после пуска совершать сложные колебательно-вращательные движения, даже условная плоскость которых будет сильно зависеть от длины подвеса и амплитуды взведения. На средних широтах еще сложнее, там условная плоскость качания маятника еще зависит от точки пуска. Пуск в плоскости север- юг будет коренным образом отличаться от пуска запад-восток (ускорение Кориолиса по меридиану и по параллели вычисляется по разным формулам и имеет разную величину за счет движения в объеме, а не плоскости), не говоря о длине подвеса и амплитуде пуска.
Автор данной статьи несколько лет экспериментировал с коротко подвешенными маятниками на нити. Нить по сравнению с проволокой дает мизерное сопротивление повороту плоскости качания маятника. То есть маятник Фуко на нити для научного исследования гораздо совершеннее маятника Фуко на проволоке. И вообще, все построенные маятники Фуко –это демонстрационные маятники и для научных исследований они мало годятся. Мой экспериментальный опыт, дал многоплановые результаты, открылось много интересных нюансов. Мне удалось подтвердить результат опыта Алле, а вот положение Фуко о неподвижности плоскости качания маятника относительно звезд опровергнуть начисто.
Пора вернуться к главной теме статьи, так вот авторитет Ньютона и его законы разбивают в пух и прах ошибочный постулат Фуко, не может ось вращающегося тела без воздействия силы или момента сил менять состояние в пространстве. Не существует в Мире абсолютной скорости, все относительно. Мы условно принимаем какое-то состояние движущегося тела за ноль и дальше все приращения скорости и энергии приплюсовываем к этому состоянию. Получается, что каждое последующее состояние тела ничего не меняет в предыдущем состоянии, а как бы нанизывается на предыдущее.
Все сказанное для поступательного движения тела можно повторить почти слово в слово и при вращательном движении тела, только линейную скорость заменяя угловой, а массу моментом инерции. И так же можно сказать, что любое новое состояние тела не меняет ничего в предыдущем состоянии, а нанизывается на это состояние. Если была ось раскрутки тела неподвижной относительно Земли до раскрутки, она должна оставаться неподвижной относительно Земли и после раскрутки.
Закон сложения скоростей и энергий универсален и не зависит от того, поступательная это энергия или вращательная.
Не существует абсолютной поступательной скорости, не существует и абсолютной вращательной скорости, все в этом Мире относительно.