Читайте также: |
|
т2r = 6,938·106 – const'. (3.71)
Подставляя в (3.71) r = 1,895·10 см, определяем массу m' тела, движущегося с орбитальной скоростью:
m' = 6,05·102 гр.
По силе и массе определяем напряженность g' гравиполя:
g' = 2 F / m' = 1,708·103 см/с2. (3.72)
Результат (3.72) можно получить непосредственно из инвариантной взаимосвязи радиуса шара r и напряженности внешнего гравиполя g:
r2g' = 6,131105 – const'. (3.73)
Подставляя в (3.73) величину радиуса этого уплотнения r', имеем:
g' = 1,708·103 см/с2.
Напряженность g' внешнего гравиполя в окрестностях тела изменилась и выросла в 1,71 раза. А это значит, что изменилась пульсация тела, вызывая при движении уплотнение своей эфирной шубы. В результате этого уплотнения возросла напряженность внешнего гравиполя в окрестностях шара. Именно уплотняющая шуба, которая возникает при любой форме движения, за счет взаимодействия с внешней средой сохраняет изменившуюся пульсацию тела относительно постоянной и не позволяет телу сбросить свою деформацию.
Таким образом, расчеты подтверждают диалектический вывод о том, что движущееся тело качественно отличается от неподвижного, и ни о какой тождественности между ними не может быть речи. Любое перемещение тела в гравитационном поле есть качественное изменение его состояния, сопровождаемое деформацией, изменением напряженности собственного гравитационного поля и других свойств. С другой стороны, взаимодействуя с эфиром, движение тела вызывает деформацию, возрастание и уплотнение шубы, изменение внешней напряженности гравитационного поля вокруг тела.
Вывод о том, что физические тела в движении с любой скоростью деформируются при взаимодействии с эфиром, может быть подтвержден эмпирически. В печати несколько лет назад появилась информация, что одно из государств строит электромагнитное орудие, способное сообщать снаряду на выходе из ствола скорость до 8·10 км/с при собственной массе снаряда до 100 г (или весом под 100 кг).
Это орудие может быть использовано для проведения эксперимента. Для этого надо сообщить ядру диаметром, например, 12-16 см скорость, близкую к орбитальной, и на его пути установить световой экран с фотоэлементами или плотную, но проницаемую мишень. Причем мишень должна отстоять от «дула» на некотором расстоянии. Если ядро в полете изменяет свой радиус, а расчеты показывают, что ядро радиусом 16 см и массой около 80 г при скорости порядка 8 км/с уменьшится в диаметре примерно на 3 см, то экраны зафиксируют это изменение. По-видимому, уменьшение объема ядра происходит не симметрично, а в направлении движения в большей степени, а в перпендикулярном в меньшей, т.е. ядро принимает форму чечевицы. Поэтому следы в мишенях могут оказаться иными по величине, чем это следует из расчета. Величина уменьшения зависит также от свойств материала, из которого изготовлено ядро.
Можно предложить другой, не менее сложный эксперимент с использованием вращающегося на орбите космического аппарата. При пролете этого аппарата над определенной зоной к его орбите запускается ракета с приборами с таким расчетом, чтобы высота подъема ракеты оказалась равной высоте орбиты. Сама ракета должна находиться в нескольких сотнях метров в стороне от орбиты и точно в тот момент, когда аппарат будет пролетать мимо нее (рис.38).
Рис. 38.
Расстояние от ракеты до аппарата должно быть с максимальной точностью зафиксировано как приборами ракеты, так и с Земли. И в самый момент пролета космического аппарата, когда ракета зависает напротив него и почти неподвижна относительно пространства, ее инструменты фотографируют аппарат по определенной программе. После обработки материалов на снимках можно убедиться, что размеры космического аппарата почти на четверть меньше тех размеров, которые он имел на поверхности Земли (на рис. 38 обозначены штрихами).
По современным представлениям, неравномерное движение тела в пространстве может быть только ускорением. Само ускорение понимается как скорость изменения скорости. Поэтому при движении тела с постоянной скоростью его ускорение как бы равняется 0. Однако имеются два особых случая, когда это правило нарушается и ускорение оказывается не связанным с неравномерным движением тела.
Первый случай — свободное падение отпущенного над поверхностью Земли тела под действием силы притяжения. Оно происходит с постоянным ускорением, в точности равным напряженности гравитационного поля Земли, и равенство это объяснения не имеет. Молчаливо допускается, что тождественность ускорения и напряженности есть случайное совпадение.
Второй случай — появление центростремительного или нормального ускорения при движении тела по окружности с постоянной по модулю скоростью. Возникающее при этом тоже постоянное ускорение а' описывается сомнительной для думающих физиков формулой:
а' = v2/R,
где v – угловая скорость, R – радиус окружности.
Появление ускорения а' в данном случае оказывается физически непонятным и даже подозрительным, поскольку оно не исчезает и остается неизменным, пока тело движется по окружности с постоянной скоростью. Подозрительно же оно потому, что по своей размерности и поведению при вращении весьма напоминает напряженность гравиполя Земли, тем более что и сила, вызываемая ускорением а тела массой т, кажется аналогичной силе притяжения. Физическое объяснение этого явления тоже отсутствует. Подозрительное отношение к центростремительному ускорению привело к путанице в понимании физической сути вращения, к замене понимания механизма движения хорошо отлаженным аппаратом математического формализма.
Поскольку тело при любом движении с ускорением в гравитационном поле деформируется, то эта деформация вызывает изменение количественной величины всех свойств тела, включая напряженность его собственного гравитационного поля. Деформация прекращается и сохраняется, когда тело переходит от ускоренного движения к равномерному. Так же сохраняется достигнутая напряженность собственного гравиполя тела. Наблюдаемое нами ускоренное движение тела для самого тела является просто изменением величины напряженности собственного гравитационного поля. Переход на движение с постоянной скоростью — сохранение достигнутой напряженности своего гравиполя. Замедление движения — раздеформация тела, уменьшение напряженности собственного гравиполя. Таким образом, понятие «ускорение» и «изменение напряженности гравиполя» есть одно и то же понятие. Оно характеризует один и тот же процесс — гравитационную деформацию тел. Только этот процесс фиксируется внешним наблюдателем как ускорение, а для тела является изменением напряженности собственного гравиполя. Тела, на поверхности Земли, постоянно подвержены деформации напряженностью внешнего гравиполя. Эта деформация вызывает изменение напряженности гравиполя тел, которое остается в дальнейшем постоянной и обозначается нами как неизменное ускорение свободного падения. Подъем тела над поверхностью Земли приводит к изменению напряженности внешнего гравиполя или, что то же самое, ускорения свободного падения, которое сопровождается строго пропорциональным изменением напряженности гравиполя поднимаемого тела.
Поскольку ускорение есть наблюдаемое извне следствие изменения напряженности собственного гравиполя движущегося тела, то естественно, что при движении с постоянной скоростью, при которой напряженность собственного гравиполя остается неизменной в течение всего движения, внешний наблюдатель фиксирует отсутствие ускорения при равномерном движении. И делает вывод, что скорость может существовать отдельно от ускорения.
Таким образом, изменение напряженности гравитационного поля движущегося тела и ускорение его движения есть один и тот же процесс, имеющий два названия. Только первое характеризует статическое состояние напряженности тела, а второе — изменение этой напряженности при движении с ускорением. Поэтому возникновение любого ускорения в любом движении есть проявление изменения напряженности гравиполя движущегося тела, вызываемое внешними гравитационными силами.
Изменение напряженности гравиполя движущегося тела связано с еще одним физическим явлением, названным Ньютоном инерцией. Инерция, по его определению, «...есть способность сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения» [2]. Рассмотрим сущность инерции.
Итак, тело, движущееся в пространстве с ускорением, взаимодействует с гравитационным полем, деформирует и изменяет под его воздействием напряженность собственного поля и плотность своей шубы. Изменение деформации, плотности шубы и напряженности самого тела не может происходить без приложения определенной силы, без затрат энергии на компенсацию этих процессов и, следовательно, без сопротивления силе, движущей тело в пространстве с ускорением. Вот это сопротивление тела попыткам изменения своего состояния, т.е. попыткам деформировать его, и есть то, что Ньютон называет врожденным свойством тела — инерцией.
Повторимся. В случае, когда тело внешней силой выводится из состояния покоя и разгоняется, деформация тела, возрастание и уплотнение шубы, взаимодействие с эфиром тормозят его движение и фиксируются нами как стремление сохранить состояние своего покоя, т.е. тело проявляет свойство инертности. Отсюда инертность — степень деформации тела, достигнутая в процессе изменения напряженности собственного гравиполя под воздействием извне. Рассмотренный в данном разделе пример с переходом тела радиусом r = 25 см от неподвижного состояния на поверхности к движению по инерции с первой космической скоростью показал, что в результате перехода радиус деформируется до величины r' = 18,4 см. Именно деформация, обусловленная воздействием эфира, вызывает сопротивление изменению движения и становится инертностью тела. Сама же деформация, а вместе с ней и асимметрия собственной пульсации тела обеспечивает последующее движение по орбите за счет постепенной раздеформации. Можно показать, что аналогичный эффект вызывается опусканием тела в гравитационном поле.
Допустим, что Земля представляет собой сплошной шар и гравиполе вглубь ее изменяется по инварианту R2g – const. Предположим, вслед за Мюпертюи, Вольтером, Перельманом, что от полюса до полюса в ней прорыт сквозной колодец. К одной из стенок его пристроена шахта лифта, на котором мы опускаемся с телом до отметки, где радиус тела будет равен r'' = 18,4 см. Если теперь тело бросить в колодец, то оно не будет падать к центру, а зависнет в невесомости в колодце на этом уровне. Если же бросить несколько различных тел, то каждое из них зависнет на различных уровнях и между ними окажется некоторое нейтральное свободное пространство.
Если их попробовать сдвинуть вместе, они будут отталкиваться друг от друга. Именно это свойство обусловливает образование колец вокруг планет (например, у Сатурна).
Определим, на каком расстоянии от центра R' (на какой отметке) радиус тела достигнет 18,4 см. Используя зависимость
r/R = r'/R',
находим:
R' = r'R/r = 4,834·108 см.
По инварианту Rm2 = 1,769·1014 определим, чему равна масса тела на отметке R':
R'm2 = 1,769·1014,
т' = 6,05·102 г.
По инварианту R2g = 3,991·1020 находим напряженность гравиполя Земли g' на отметке R':
R2g' = 3,99·1020,
g' = 1,708·103.
Следовательно, и напряженность внешнего гравиполя g', и масса m' на отметке R' оказываются равными по абсолютной величине напряженности g и массе т, полученным при переходе тела к движению по инерции с первой космической скоростью. Поскольку тело на отметке находится в статическом состоянии, то можно ожидать, что вес тела будет обусловливаться силой F' в два раза большей, чем на поверхности Земли. Определим эту силу:
F' = m'g' = 1,033·106 см/с2.
Аналогичную величину F/ получаем при переходе к орбитальной скорости
F' = F + F' = 1,033·106 см/с2.
Однако сила F' не является весом в буквальном понимании, поскольку тело на отметке не будет давить на поверхность. Она есть та сила, которая сжимает тело и обеспечивает его невесомость в данном месте. Таким образом, деформация, вызываемая опусканием тела на глубину 1,550·108 см внутрь Земли, и деформация как результат перехода тела к движению по инерции с первой космической скоростью есть следствие одного и того же явления — изменение взаимодействия с напряженностью внешнего гравиполя. Следовательно, инерция и гравитация есть один и тот же физический процесс, проявляющийся по-разному при различных формах взаимодействия тел с внешним гравитационным полем.
И снова мы приходим к выводу, что не масса, как это следует по Ньютону, выступает мерой сопротивления изменению движения и инертности тела, а сопротивление тела деформации, вызываемой внешним гравитационным полем либо при переносе тела по высоте, либо при его движении в любом направлении.
Если, как полагают по механике Ньютона, с поверхности Земли столкнуть в колодец какое-то тело, то оно, падая к центру с постоянным ускорением, на большой скорости минует его и устремится с замедлением к другому выходу. Достигнув его и на мгновение остановившись, оно снова устремится к центру и будет качаться туда и обратно вечно. В покое тело может находиться только в центре Земли.
Русская механика предсказывает, что тело, падая с поверхности в колодец, сначала движется с ускорением, которое постепенно, под действием нарастающей деформации, замедляется. И, наконец, когда энергия внутреннего сопротивления сжатию превзойдет силу воздействия внешнего гравиполя, тело настолько затормозится, что задолго до центра, после некоторого периода колебаний, зависнет на том уровне, на котором внутреннее сопротивление уравновешивает сжимающее напряжение внешнего гравиполя. Это явление можно назвать инерционным зависанием, а уровень зависания — нейтральной зоной гравитационного взаимодействия поля тела и Земли.
Если тело на лифте опустить ниже нейтрального уровня и там отпустить, то оно вместо падения к центру устремится вверх от центра к своей нейтральной зоне. Именно эта картина движения предметов, вызываемая теми же причинами, наблюдается в «таинственной точке» города Санта-Круст (штат Калифорния, США) [25]. Отмечу также, что именно это явление — инерционное зависание тел в гравитационном поле — обусловливает возникновение хвостов у комет при движении их из зоны слабой напряженности гравитационного поля в зону сильной напряженности в окрестностях Солнца. Это явление — образование кометных хвостов — может оказаться существенным для расчета масс комет в различных областях околосолнечного пространства.
Когда движущееся равномерно тело тормозится внешними силами, происходит процесс раздеформации, связанный с рассасыванием эфирной шубы, с выделением накопленной энергии, с изменением условий взаимодействия тела с эфиром. Всякое сопротивление процессу раздеформации сопровождается ускорением раздеформации и усилением воздействия тела на предмет, вызывающий сопротивление. Если же раздеформация идет со слабым сопротивлением, например вращение ротора в подшипниках, то она может продолжаться до тех пор, пока энергия, накопленная деформированным ротором, полностью не иссякнет, ротор не возвратится к тем параметрам, при которых его свойства окажутся сбалансированными со свойствами окружающей среды. Особенно долог процесс раздеформации тел, запущенных в космос на высокую орбиту. Он протекает годами, десятилетиями и долее. Но всегда все искусственные тела обязательно пройдут процесс раздеформации и упадут на те тела, вокруг которых они вращались.
Всякая инертность проявляется деформацией в той области пространства, в которой движется тело и с которой оно взаимодействует. Представление об инерции как о движении без взаимодействия, происходящем относительно неподвижной системы отсчета, не соответствует реальным процессам природы.
3.7. Вращательное движение тел
в гравитационном поле
Логически замкнутая система постулатов, заложенная в основания механики Ньютона, обеспечивала возможность рассмотрения взаимодействия тел в основном как движения геометрических точек, наделенных свойством массы. Она не допускала выхода за рамки очерченного круга и не способствовала предложению экспериментов, противоречащих постулатам. И только в одном случае запрет нарушался. Таким нарушением было признание инерции особым свойством, способностью тела сопротивляться изменению своего положения. А во вращательном движении признавались аналоги инерции — центробежные силы, которые возникают как бы из ничего и приводят к тому, что тело или часть тела стремится удалиться от оси вращения. В обоих случаях подспудно подразумевалась какая-то форма неясного взаимодействия с какими-то вещественными носителями, обусловливающими как сопротивление изменению своего состояния, так и появление растягивающих усилий при вращении.
Однако возникновение центробежной силы, по-видимому, математически найти не удалось. Возможно, такая задача и не ставилась, поскольку не было представления о физической сущности центробежных сил, а используемый математический аппарат не предлагал способов их получения. Для точки, движущейся по кривой, без взаимодействия, математически выводилось два ускорения:
одно — центростремительное — нормальное, направленное по радиусу к оси,
второе — касательное — тангенциальное, которое и становилось источником сил.
Центробежное ускорение нарушало замкнутость системы механических постулатов, выходило за пределы точечного представления движения, требовало физического и математического обоснования вызываемых вращением центробежных сил. А таковые обоснования отсутствовали. Более того, их отсутствие легко обосновывалось математически. Приведу стандартный пример такого обоснования сил, появляющихся при движении точки по окружности со скоростью v и соответствующим ускорением а в прямоугольной системе координат. Поскольку движется точка, то ускорением для нее является скорость изменения скорости. При заданном радиусе-векторе движение геометрической точки относительно системы отсчета сводится к исследованию вектора-функции r (t). Для определения движения точки надо задать ее положение относительно системы координат в момент времени t, т.е. задать вектор-функцию r (t). Тогда первая производная v (t) = dr (t) /dt является скоростью точки, а вторая производная
d (t) = dv (t) /dt = d2r (t)/ dt2,
ее ускорением.
Рис. 39
Если в пространстве X, Y,Z задается траектория движения точки, на которой отмечается начало, направление движения и скалярная функция S (t), длины дуги траектории от начала отсчета до движущейся в момент t точки, то при движении в одном направлении величина функции совпадает с путем, пройденным по траектории (рис.39).
Используем сопровождающий трехгранник из орт τ, п и b касательной, главной нормали и бинормали в точке А траектории (см. рис 39). Поскольку орты есть вектор функции τ = τ (t); п = n (t); b = b (t),то их направление меняется при движении точки А. Определим ориентацию вектора скорости v (t) и ускорение a(t) относительно осей сопровождающего трехгранника:
v (t) = dr (t) /dt = dr(t)·ds/dS·dt.
Так как dr/dS = τ,
то:
v(t) = τdS/dt, (3.74)
вектор скорости равен по абсолютной величине модулю производной ds/dt и направлен по касательной к траектории.
То же для ускорения:
a (t) – dv/dt = d [ dS /(dt) ·τ (t)] /dt = = τd2S/dt2 + v2dτ/dS.
Поскольку dτ/ds вектор кривизны, равный п/r и направленный по главной нормали (где r – радиус кривизны), то:
a(t) = τd2S/dt2 + v2n/r. (3.75)
Следовательно, вектор а соприкасается с плоскостью сопровождающего трехгранника и имеет проекцию на касательное направление:
at = d2S/dt2 = dv/dt = εr, (3.76)
где ε – угловое ускорение, at – касательное (тангенциальное) ускорение а проекции на направление главной нормали:
ап = v2/r, (3.77)
оно является нормальным ускорением, всегда направленным к центру кривизны траектории. Следовательно:
а = √ (аt2 + an2). (3.78)
Отсюда вытекает, что при движении по окружности касательное ускорение направлено перпендикулярно радиусу окружности, а нормальное — по радиусу к центру. Полное ускорение а постоянно по величине и также направлено внутрь окружности (рис. 40).
Это вполне корректное математическое определение ско-рости, нормального и тангенциального ускорения может быть подтверждено многими физическими примерами. Так, ускорение свободного падения на поверхности Земли и других небесных Рис. 40. тел направлено по радиусу к центру, планеты и их спутники удерживаются силой, составляющей которой, является ускорение, тоже направленное к центру (?) либо Солнца, либо планет. Вращение тела на тонкой нерастяжимой нити имеет в соответствии с механикой ускорение, направленное к месту крепления нити. Однако это предположение вызывает серьезные сомнения в своей достоверности, а потому рассмотрим некоторые эксперименты, как бы его подтверждающие.
Процесс возникновения силы Fn, являющейся произведением массы точки т на ускорение ап:
Fn = man,
получает, согласно механике, объяснение в следующем описании.
Возьмем расположенный горизонтально диск (рис. 41) и положим на него, в некотором отдалении от центра, шарик А. Начнем раскручивать диск. Поскольку шарик лежит на вращающемся диске, он вместе с диском начнет поворачиваться по направле-нию вращения. Однако возни-кающая инерция будет стре-
Рис.41
миться удержать его в том положении, которое он занимал в момент времени t° и обусловливать ему в процессе вращении сдвиг по касательной к радиусу первоначального положения. Поэтому в каждый последующий момент t', t", t'",... положение шарика на касательной А', А", А"',... будет все дальше и дальше отстоять от центра круга. Шарик как бы скользит вдоль радиуса, оставаясь на касательной.
Если теперь шарик закрепить невесомой нитью к центру О и начать вращать диск, то нить будет «притягивать» шарик А°, А°°, А°°°, не давая ему возможности отодвигаться по касательной. Сила Fn, возникающая при натяжении, будет внутренней силой, действующей по направлению нормального ускорения ап. Перпендикулярно ей продолжает действовать тангенциальная сила Ft, что соответствует математическому выводу двух ускорений ап и at, представлению о движении тела по инерции и отвергает возможность существования центробежной силы. Именно этим способом объясняется свободное вращение тела на невесомой нити. В книге Роджерса [67] приводится более 20 экспериментов, как бы подтверждающих существование только центростремительной силы, и ни одного, подтверждающего центробежную, поскольку автор их отвергает. Однако такие эксперименты есть. Приведу для примера пару из них:
Рис. 42.
Возьмем цилиндр 1(рис. 42) и с помощью невесомой нити 2 закрепим один его конец за центр О, а на другом конце поставим два пружинных динамометра 3один в торец, а другой — со стороны, противоположной направлению вращения. Внутри цилиндра поместим шарик 4, способный свободно двигаться от торца к торцу. И раскрутим эту конструкцию. Естественно, что шарик упрется в противоположный от оси торец, и будет давить на укрепленный там динамометр с силой F. Динамометр и зафиксирует центробежную силу, направленную от оси. Другой динамометр зафиксирует тангенциальную силу F'. Причем: F = F'.
Однако можно сказать, что сам торец выполняет роль нити. Объяснение то же, что и для рис. 41. Чтобы доказать обратное, заменим трубу кожухом (рис. 43), напоминающим закрытую тарелку 1. Вместо нити поставим жесткий стержень
Рис. 43
2, дабы исключить болтанку кожуха, что, впрочем, не меняет сути опыта. В кожух поместим шарик 3так, чтобы он мог свободно передвигаться в любом направлении, и динамометр 4. Раскрутим эту конструкцию и обнаружим, что при некоторой скорости шарик от кромки тарелки переместится к дну О', а динамометр зафиксирует центробежную силу, направленную от оси и равную F. Но сила, соответствующая тангенциальному ускорению F' проявлять себя не будет. Как явствует из рис. 43, шарику для попадания в точку О' придется двигаться навстречу тому движению, которое обеспечивает первая касательная, и занять положение, в котором вторая касательная образует очень малый угол с первой.
Объяснить этот эксперимент существованием только центростремительной силы невозможно. Поэтому подробнее рассмотрим физический механизм вращательного движения тел и сопоставим с действием, которое оказывает на неподвижное тело (например, куб) напряженность внешнего гравитационного поля (рис. 44).
Рис. 44.
На куб, лежащий на поверхности Земли, объемно действует сжимающая сила Р, равная произведению массы тела т на напряженность внешнего гравиполя(ускорение свободного падения) Р = mg, фиксируемая как вес.
Точно такая же сила сопротивления Р' действует по всем направлениям от тела: Р = Р'. Однако симметричность по вертикали такого воздействия оставляет тело неподвижным относительно поверхности. А так как напряженность гравиполя по высоте h изменяется, то и воздействие ее на куб оказывается асимметричным. В нижней части 1 относительно средней оси РР' это воздействие сильнее, в верхней 2 — слабее. И вектор напряженности (ускорения) направлен в ту сторону, в которой напряженность гравиполя больше, т.е. к центру Земли. Следовательно, нормальное ускорение аn и ускорение свободного падения g для условий Земли является одним и тем же параметром. Можно записать:
g = ап = v2/R. (3.79)
Уравнение (3.79) легко проверить, подставив в него величину первой орбитальной скорости v и радиуса Земли R. Поскольку v = Rω, то, заменив в (3.79) числитель значением R2ω2, получим:
g = ап = Rω2, (3.80)
g = an = vω.. (3.81)
Физический смысл этих формул в том, что всякое ускорение есть в первую очередь процесс изменения напряженности гравиполя, вызванный взаимодействием движущегося тела с вещественным пространством. Изменение напряженности, которое мы фиксируем извне и изучаем в виде ускорения, обусловливает все процессы взаимодействия, возникает всегда, при любых изменениях скорости при прямолинейном или криволинейном движении, но вектор этого ускорения зависит от условий деформации тела.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 71 | Нарушение авторских прав