Пример 1

Выше было показано, что возникновение сил инерции есть объективное внутреннее свойство реальных тел, проявляемое при всяком воздействии на них внешней силы в виде ответной реакции на такое воздействие. По этой причине силы инерции, в частности, центробежная сила инерции, не могут быть использованы в качестве движущих сил. Тем не менее, изобретения на инерционные типы движителей продолжают поступать в патентные ведомства разных стран. В основе таких проектов, как правило, лежит следующее ошибочное положение современной физики [6]: «Для любой системы тел, находящейся в неинерциальной системе отсчёта, силы инерции являются внешними силами; следовательно, здесь нет замкнутых систем, и потому не выполняются законы сохранения». В этой цитате по существу содержится прямое утверждение о возможности создания «вечного двигателя» в земных условиях, поскольку Земля, как вращающееся тело, представляет собой неинерциальную систему отсчёта.

Рис. 1.3. Конструктивная схема инерционного тягового устройства

Типичная схема инерционного движителя представлена на рис. 1.3. В нём используется центробежная сила, создаваемая определённым числом грузов 1, приводимых во вращение ротором 2 и удерживаемых на эксцентрической траектории направляющей системой 3, шарнирно закреплённой, например, на борту космического аппарата. Предполагается, что тяговое усилие создаётся за счёт разности центробежных сил mw²(r₂ – r₁) от грузов, тем большей, чем больше регулируемый эксцентриситет их траектории.

Движущая сила F, каковой в данном случае предполагается сила инерции, согласно второму закону Ньютона (1.9) придаёт грузу массой m ускорение du/dt в направлении своего действия. Таким образом, чтобы определить, может ли интересующая нас сила инерции быть движущей, надо убедиться в том, что она создаёт отличное от нуля ускорение в направлении своего действия.

Соотношение (1.8) показывает, что это не так. Центробежная сила инерции относится к категории так называемых центральных сил, т. е. сил, линия действия которых всё время проходит через одну и ту же неподвижную точку — ось вращения. Она не создаёт движения (центробежного ускорения) в направлении своего действия — вдоль радиуса-вектора r. Формально в этом можно убедиться следующим образом. Умножим слагаемые основного уравнения динамики (1.9) векторно на r. Так как векторы F и r колинеарны, а векторное произведение колинеарных векторов равно нулю, то в результате получаем
0 = [mr, du/dt].
При m ≠ 0 и r ≠ 0 это означает равенство нулю ускорения du/dt, создаваемого силой инерции в направлении своего действия. Тем самым подтверждается известный факт: вращение тела связано с наличием центростремительного ускорения, центробежного ускорения в природе не бывает.

Рис. 1.4. При обрыве нити груз летит в направлении касательной к траектории вращения

Физически это понять несложно, если вообразить картину вращения в горизонтальной плоскости груза, подвешенного на нити (рис. 1.4). Положим, что в определённый момент времени нить обрывается. Опыт показывает, что в этом случае груз полетит не в направлении действия силы инерции F (радиальное направление), а по касательной к круговой траектории, в направлении скорости u. Чтобы получить малое движение (импульс) mdu в направлении центробежной силы, последняя должна сообщить грузу импульс Fdt = mdu в том же направлении. Однако в момент обрыва нити центробежная сила исчезает, т.е. время её действия на оторвавшийся груз dt = 0. По этой причине отсутствует и движение груза (mdu = 0) в направлении действия силы инерции. Иными словами, последняя, будучи силой чисто внутренней, принципиально не может выполнять функции внешней или движущей силы.

Наконец самое важное состоит в следующем: центральная сила по определению не создаёт крутящего момента на оси вращения, поэтому вся энергия вращения ротора в описанном механизме идёт на преодоление сил трения. По мнению разработчиков инерционных движителей это одно из самых замечательных свойств, фактически превращающих эти устройства в источник даровой энергии: они предполагают регулируемое движение аппарата без затрат энергии на его перемещение. Мы же делаем вывод: попытки создания такого рода устройств в конечном счёте входят в противоречие с законом сохранения и превращения энергии и в силу этого являются совершенно бесплодными.

НАЗАД < > ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

Хостинг от uCoz