Можно ли перехитрить Ньютона? Часть 1. Статья №79. 21.09.18


В предыдущей статье мы рассмотрели задачу о центральном соударении двух шаров разной массы. Оказалось, что трёх законов Ньютона недостаточно для решения этой простой задачи. Выход из затруднительного положения был найден нами лишь с помощью перехода в инерциальную систему отсчёта, связанную с центром масс, в рамках которой вступают в действие принципы симметрии, что и позволяет выйти на правильное решение задачи.

Одно из следствий законов механики Ньютона заключается в том, что закон сохранения импульса допускает возможность увеличения импульса сталкивающихся тел в его абсолютном выражении. Например, когда стеклянный шарик ударяется о массивную стеклянную плиту, то импульс шарика, при упругом соударении, остаётся (по модулю) практически прежним (mV’ ≈ – mV), а плита приобретает импульс, равный почти удвоенному импульсу шарика (MU’ ≈ +2mV).

В итоге, абсолютная величина суммарного импульса плиты и шарика почти что утраивается. Векторная разница этих двух импульсов, разумеется, в точности равна первоначальному импульсу шара mV (mV = MU’ – mV’), но сумма абсолютных значений импульсов после столкновения стала втрое больше: 3mV.


 Можно ли перехитрить Ньютона.

Данное обстоятельство даёт нам призрачную надежду на создание механизма, который должен суметь, во-первых, превратить разнонаправленные импульсы в однонаправленные, что совсем несложно. Во-вторых, нам необходимо передать импульс от медленного тела к быстрому телу. В таком случае мы увеличим не только итоговый импульс, но и энергию.

Как результат, медленное тело, должно ещё более замедлиться, а быстрое тело – ускориться. Разумеется, такой эффект не может быть достигнут при столкновении тел, движущихся вдоль общей оси, но при боковом ударе это представляется вполне возможным.


 Можно ли перехитрить Ньютона.

Надо сказать, что удар – это частный случай механического взаимодействия тел. Взаимный обмен импульсами двух тел можно организовать и без удара.

На рисунке изображён случай механического взаимодействия двух тел равной массы – шара с призмой, поверхность которой имеет форму внутренней стенки цилиндра.

Прокатываясь по цилиндрической поверхности призмы, шар оказывает давление на цилиндрическую стенку, благодаря ЦБ ускорению, которое пропорциональное квадрату скорости шара и обратно пропорциональное радиусу цилиндрической поверхности: а = V2/R. Соответственно сила, действующая со стороны шара на стенку призмы, равна F = mV2/R.

Данная модель механического взаимодействия имеет серьёзное преимущество перед моделью упругого удара, в плане простоты расчёта. Заметим, что скорость V шара в данном примере взаимодействия непостоянна – она монотонно снижается и в конце “соударения” достигает величины V*= V/√2.


Продолжение следует...




Общепринятое не догма.
Ищите новое.

Оформим патент на ваше изобретение.
Обращайтесь к патентному поверенному РФ рег. №358
Надежде Станиславовне Ковальчук:

Телефон: +7 (495) 737-63-77 доб. 4020



Автор:  Игорь Юрьевич Куликов

Возврат к списку