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ÜBER DIE MÖGLICHKEIT DER VERSCHIEBUNG DES GESCHLOSSENEN MECHANISCHEN SYSTEMS
FÜR DIE KONTROLLE VON INNEREN KRÄFTEN

Physik. Experimente in der Physik.

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Der Autor des Artikels verfasst keine neuen Gesetze und auf keinen Fall
Versuche nicht, die Schauspielerei zu verletzen.

Ist es möglich, ein geschlossenes mechanisches System zu bewegen, das nicht von äußeren Kräften beeinflusst wird?

Es gibt ein Theorem über den Umfang der Bewegung:
Die zeitliche Ableitung des Impulsvektors eines Systems materieller Punkte ist gleich dem Hauptvektor aller äußeren Kräfte, die auf das System einwirken.

Aus diesem Satz folgen mehrere Folgerungen:

  1. Interne Kräfte beeinflussen die Änderung der Bewegungsmenge des Materialsystems nicht direkt.
  2. Wenn der Hauptvektor aller äußeren Kräfte, die auf das System einwirken, Null ist, bleibt der Vektor des Impulses des materiellen Systems in Größe und Richtung konstant.

  3. Wenn die Projektion des Hauptvektors aller äußeren Kräfte, die auf das System zu einer bestimmten festen Achse angewendet werden, Null ist, dann bleibt die Projektion des Betrags der Bewegung des Materialsystems auf dieser Achse konstant.

Korollars (2.3) werden in der Tat das Gesetz der Impulserhaltung genannt.

Für ein geschlossenes System, dh ein System, das keine äußeren Einflüsse erfährt, oder für den Fall, dass die geometrische Summe der äußeren Kräfte, die auf das System wirken, Null ist, gilt das Gesetz der Impulserhaltung.

In diesem Fall kann die Menge der Bewegung einzelner Teile des Systems (zum Beispiel unter dem Einfluss von inneren Kräften) variieren, aber so dass die Menge bleibt konstant.

Das Gesetz der Impulserhaltung kann nicht verletzt werden. Unmöglich!

Und es kann nicht vermieden werden.

Aber kann damit nicht ein Problem gelöst werden, das auf den ersten Blick diesem Gesetz widerspricht?

Ich bringe Ihre Aufmerksamkeit auf das folgende Schema der Argumentation:

Die Verschiebung des in Fig. 1 gezeigten Körpers kann nicht ohne die Beteiligung eines anderen Körpers in diesem Prozess realisiert werden.

Da sich der Betrag der Bewegung des Körpers in der Projektion auf der Koordinatenachse ständig ändert und von Null abweicht.

Abb. 1

Die miteinander verbundene unentwirrbare und nicht dehnbare Kommunikation des Körpers kann sich wie in Abb.2 gezeigt bewegen.

Mit dieser Bewegung werden sich die Körper entlang von Kreisen bewegen, deren Radien umgekehrt proportional zu ihren Massen sind.

Dies ist eine Konsequenz des Impulserhaltungsgesetzes.

In diesem Fall ist der Gesamtimpuls des Systems Null.

Abb. 2

So würde es bei zwei "echten" Objekten aussehen (Abb. 3).

Nennen wir einen von ihnen "Corpus" und einen anderen - "Arbeitskörper" oder "Arbeitsstoff".

Abb. 3

Wenn zwei Arbeitskörper (mit den gleichen Massen und Geschwindigkeiten der relativen Verschiebung) an der relativen Bewegung innerhalb (um) des Rumpfes herum beteiligt sind (Fig. 4), dann wird der Fall keine Drehbewegung erhalten.

In diesem Fall ist der Gesamtimpuls der beiden Arbeitskörper in der Projektion auf der X-Achse Null.

Daher wird der Impuls des Rumpfes in der Projektion auf der gleichen Achse ebenfalls Null sein.

Der Körper wird hin- und hergehende Bewegungen relativ zu dem Massenmittelpunkt des gesamten Körpersystems ausführen.

Das Bewegen des Rumpfes wird entlang einer Achse des "absoluten", festen Koordinatensystems ausgeführt.

In dem mit dem Körper verbundenen Koordinatensystem bewegen sich die Arbeitskörper um den Umfang.

In einem festen Koordinatensystem bewegen sich die Arbeitskörper entlang einer elliptischen Bahn.

Die kinetische Energie der Komponenten eines mechanischen Systems kann der Umwandlung anderer Energiearten zugeschrieben werden, die in einem geschlossenen System enthalten sind.

Das heißt, es ist möglich, relative Bewegungen von Systemkomponenten auf Kosten von inneren Kräften zu organisieren.

In diesem Fall bleibt der Schwerpunkt des gesamten Systems immer erhalten, dh seine Koordinaten werden nicht geändert (oder geradlinig und gleichmäßig verschoben).

Abb. 4

Wir werden das in Abb.

Wir verwenden keinen "Punktkörper", sondern eine gleichmäßig über einen bestimmten Streckenabschnitt verteilte Arbeitsmasse (Abb. 5).

Abb. 5

Bei gleichmäßiger Relativbewegung bewegen sich "Körper" und "Arbeitsmasse" entlang von Kreisen, deren Radien umgekehrt proportional zu ihren Massen sind (Abb. 6). Unter dem Radius der Bahn der Arbeitsmasse ist der Radius der Bewegungsbahn des Massenzentrums (CM) der Arbeitsmasse zu verstehen (roter Punkt in der Figur).

Abb. 6

So würde es aussehen für ein "echtes" System von Körpern (Abb.7)

Abb. 7

In ähnlicher Weise (Fig. 4) ist es möglich, mehrere Arbeitsmassen in dem System zur Äquilibrierung des Drehimpulses zu verwenden. (Fig. 8)

Auch hier ist der Schwerpunkt des gesamten Systems unbeweglich.

Abb. 8

Und was passiert, wenn die Arbeitsmasse die gesamte Verschiebungsbahn gleichmäßig und untrennbar ausfüllt? (Abb.9) Nichts! Der Massenschwerpunkt der Arbeitsmasse fällt mit dem Massenschwerpunkt der Schale zusammen. Der Gesamtimpuls der verteilten Arbeitsmasse in der Projektion auf alle Koordinatenachsen ist Null. Daher ist der Impuls des Rumpfes gleich Null.

Die Massenschwerpunkte der Komponenten des Systems bewegen sich nicht relativ zueinander. Das System ist stabil stationär. Gleichzeitig können wir der bewegten Arbeitsmasse erhebliche kinetische Energie geben.

Abb.9

"Interessant" beginnt, wenn wir beginnen, die sich bewegende Arbeitsmasse an einem bestimmten Punkt der Flugbahn anzuhalten (Abb. 10).

Wir hören auf - das heißt in diesem Fall - eine konsequente "Verbindung" aller Elementarteilchen der Arbeitsmasse mit dem Körper.

Das heißt, die Teilchen der Arbeitsmasse erhalten an einem bestimmten Punkt der Flugbahn nacheinander die Geschwindigkeit des Rumpfes, wobei sie die Geschwindigkeit der relativen Verschiebung verlieren. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Rest der Arbeitsmasse weiter, bis alle seine Partikel die Geschwindigkeit des Rumpfes erreicht haben.

Wenn wir zum Beispiel eine Flüssigkeit entlang einer geschlossenen Bahn bewegen, fangen wir plötzlich an, sie in einem Behälter zu sammeln, der fest im Körper fixiert ist.

Abb. 10

In der animierten Zeichnung zeigt Rot die konventionelle CM der Arbeitsmasse an. Grün - die Bewegungsbahn des CM in seiner relativen Bewegung relativ zum "Körper".

Die Verschiebung des Radiusvektors des CM der Arbeitsmasse kann als die Verschiebung eines Pendels mit variabler Masse und variabler Länge betrachtet werden. (In dem mit dem Körper verbundenen Koordinatensystem.)

Dort wurde die interessante Aufgabe definiert:

  • um zu berechnen, wie sich die Komponenten des Systems bewegen?

Berechnungen führten zu folgendem Ergebnis (Abb.11).

Nachdem der Zyklus des Anhaltens der gesamten Arbeitsmasse abgeschlossen ist, wird der CM des gesamten Systems relativ zu seiner Anfangsposition verschoben. Das System bewegt sich vollständig gemäß dem Gesetz der Impulserhaltung!

Es kann anders gesagt werden: Damit das Gesetz der Erhaltung des Impulses erfüllt werden kann, muss sich der Massenschwerpunkt eines gegebenen mechanischen Systems bewegen.

Die erste Berechnung wurde basierend auf dem Gesetz der Impulserhaltung gemacht.

Die zweite - mit Hilfe der Lagrange-Gleichungen der zweiten Art.

Die Ergebnisse sind gleich.

Bei der Lösung dieses Problems werden die internen Wechselwirkungen der Komponenten des Systems überhaupt nicht berücksichtigt.

Keine Kollisionen!

Keine Trägheitskräfte!

Nur der kinetische und energetische Zustand des Systems.

Abb.11

Abbildung 11 fügt einen letzten zusätzlichen Schritt hinzu - die Reduktion der Massenschwerpunkte des Körpers und der Arbeitsmasse auf einen Punkt. Dies ist notwendig, um den gesamten Bewegungszyklus deutlicher darzustellen, mit der Möglichkeit, diesen Zyklus zu wiederholen. Die rote Linie in der Abbildung zeigt die Bewegungsbahn der Bewegung des CM des gesamten Systems, die blaue Linie zeigt das CM des Rumpfes an.

Mathematische Berechnungen, die dieses angebliche Phänomen beschreiben, können Sie unter http://varipend.narod.ru sehen

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Autor: Sergej Butow
PS Das Material ist geschützt.
Datum der Veröffentlichung 23.12.2006гг