Владимир.ерашов.рф                 

                         

 

          Сначала сформулируем объединенный закон инерции, который касается всех тел и всех видов движения:

            Последующее кинематическое состояние тела отличается от предыдущего только в том случае, если в период между состояниями на тело начала действовать новая внешняя сила или момент сил и отличается оно только на величину отклика тела на это воздействие.

   Этим законом мы никаких новых страниц в кинематике тел не открываем, он получен на основании законов Ньютона, но при сложном движении тела он помогает упростить задачу описания этого движения.   Мы исходим из того, что в  предыдущем кинематическом состоянии какие бы силы на тело не действовали, оно уже откликнулось на действие этих сил и дальше будет двигаться по приобретенным законам. Например, в первоначальном состоянии на тело действует ускорение а , тело под действием этого ускорения приобрело скорость v, но ускорение продолжает действовать вплоть до последующего состояния. Значит, тело увеличит скорость между состояниями на величину at. Если же между состояниями появится какое-то дополнительное ускорение, то его воздействие достаточно наложить на полученный предыдущий результат, то есть, как бы воспользоваться независимостью действия сил. Главная же нить объединенного закона инерции в том, что если нет изменения действующих сил между состояниями, то нет и изменений законов движения тела, как в жизни, последующий день нанизывается на предыдущий. Если вчера у вас за душой не было ни копейки денег, то и сегодня вы проснетесь без копейки денег. Если вчера вы отправились в длительное морское путешествие на круизном лайнере, то и сегодня вы проснетесь на круизном лайнере. Если у вас чистая рубашка, то значит, ее кто-то постирал. Ни пылинка , ни волос сами собой с вас не упадут, на то должна быть причина (читай какая-то сила).  Если до вращения главная ось инерции тела была перпендикулярна поверхности Земли и покоилась относительно этой поверхности, то и после раскрутки тела она будет покоиться относительно Земли, как и раньше (при устойчивом вращении, в случае неустойчивого вращения на тело действует конкретная сила). Изменения в состоянии тела могут происходить, но только под действием конкретной силы или момента сил и никак иначе.

   Чтобы легче понять действие сформулированного закона, да еще и попытаться извлечь из этого закона практическую пользу, рассмотрим конкретный пример – это наша вращающаяся Земля и тела на ее поверхности.

  Первое, уточним, на Землю действует закон всемирного тяготения Ньютона, поэтому она круглая, как шар.

   Второе, на Землю действует центробежное ускорение от вращения, под действием этого ускорения Земля приобрела форму геоида вращения. Уточним, свойство Земли-геоида в том, ч то в любой точке поверхности Земли любое тело остается неподвижным (даже если оно способно свободно двигаться) за счет того что результирующая сила, действующая на тело, от сил притяжения и центробежной силы инерции направлена перпендикулярно поверхности и уравновешивается реакцией этой поверхности (свойство геоида). За счет геоида вращения даже океан на поверхности Земли пришел в равновесное состояние и приобрел неподвижность относительно поверхности, потому и геоид.

     Вернемся к телу на поверхности Земли, никто нам не мешает предположить, что на поверхности Земли лежит брусок в форме прямоугольного параллелепипеда. Главная ось инерции этого бруска проходит через точку опоры на поверхности и перпендикулярна поверхности. Отметим, относительно Земли брусок лежит неподвижно, а относительно звезд он вместе с Землей совершает один оборот в сутки.

      Выделим для читателей, относительно звезд брусок является вращающимся телом с одним оборотом в сутки, главная ось инерции этого бруска перпендикулярна поверхности Земли и неподвижна относительно Земли. Раскрутим брусок до больших оборотов относительно его главной оси инерции. Останется ли ось бруска перпендикулярной и неподвижной относительно Земли? Либо, как это принято считать, она по отношению к Земле приобретет движение (поворот) и относительно звезд изменит свое состояние от вращения с одним оборотом в сутки перейдет к неподвижному состоянию?

   По объединенному закону инерции, после раскрутки брусок должен сохранить неподвижное состояние оси вращения (главной оси инерции) относительно Земли, а относительно звезд по прежнему вращаться с угловой скоростью один оборот в сутки. Мотивируется это тем, что при раскрутке бруска , если брусок отболансирован относительно оси вращения, на цент масс бруска будут действовать те же силы, что и в предшествующем состоянии (до раскрутки). Следовательно, последующее состояние бруска (после раскрутки) тождественно предыдущему состоянию (до раскрутки) и брусок должен сохранить все свойства предшествующего состояния и не получить никаких изменений, в том числе ось вращения бруска должна остаться неподвижной и перпендикулярной относительно поверхности Земли.

   Если кому-то не нравится объединенный закон инерции и он не согласен с выводами по объединенному закону, то поведение бруска (вращающегося тела) после раскрутки сохранять свое первоначальное состояние, объясним тем, что на цент масс бруска раскрутка никаких новых сил не добавила, и  все параметры движения центра масс бруска в пространстве остались прежними.

    Вообще, в условиях Земли на тело хоть вращающееся, хоть не вращающееся действуют следующие силы:

1.       Сила притяжения Земли.

2.       Сила инерции.

3.       Реакция опоры.

Никаких других сил в природе не существует, есть еще ускорение Кориолиса, но оно является производной от сил инерции (не является самостоятельной силой) и появляется только тогда, когда существует перемещение тела относительно поверхности Земли. Само же ускорение Кориолиса перевести тело из неподвижного относительно  Земли состояния в подвижное не может, нет движения относительно земли, нет и ускорения Кориолиса.

       Быстро вращающиеся относительно главной оси инерции тела принято называть гироскопами. Гироскопы обладают рядом уникальных свойств. Рассмотрим эти свойства и мы. Принято считать, что главное свойство гироскопа состоит в том, что они всегда сохраняют неподвижным положение оси вращения относительно звезд.

     Наша же теория вносит существенное уточнение в это свойство гироскопа. В инерциальных системах координат это свойство гироскопа неукоснительно соблюдается, здесь мы солидарны с принятой теорией, а вот в неинерциальных системах отсчета, в частности связанных с поверхностью вращающейся Земли,  это свойство не  действует иначе, ось гироскопа, если вращение устойчивое, сохраняет свое первоначальное положение и относительно звезд, и относительно Земли. Но так как в первоначальном положении ось гироскопа вращалась относительно звезд, то она и продолжит вращаться относительно звезд с этой же скоростью, а относительно Земли как была неподвижна, так и останется неподвижной.  Инертно состояние тела, инертно движение оси, а не направленность на что либо.

       Вывод по началу непривычный (инертность мышления), что требуются дополнительные комментарии. Возьмем простой волчок (юлу). Запустим волчок. Предположим, что силы трения в основании оси волчка минимальны, и он может сохранять вращение относительно долго. По нашей теории, ось вращения волчка остается неподвижной и перпендикулярной поверхности Земли, следовательно, волчку ничто не препятствует устойчивому и долгому вращению. В жизни волчок нельзя абсолютно изолировать от внешних сил, какие-то внешние силы, назовем их случайными, все же воздействуют на ось волчка и отклоняют его от вертикального положения. Дальше, сила веса отклоняется от точки опоры, возникает момент сил, на который волчок откликается прецессией.

      Если ось вращения волчка, как это принято считать, должна сохранять неподвижное состояние относительно звезд, то она не может сохранять долго вертикальное положение относительно поверхности Земли, будет наклоняться с востока на запад со скоростью один оборот за сутки (12 градусов в час). Ось вращения такого волчка уже за пять минут вращения отклонится от вертикали примерно на один градус. Если раньше, при вертикальном положении оси вращения, сила тяжести, действующая на цент масс лежала на оси вращения и проходила через точку опоры и никакого перемещения центра масс не вызывала, то при наклоне оси вращения должен возникать опрокидывающий момент. При чем, опрокидывающий момент циркулирует не только по направлению, но и по величине. Он максимален в нижнем положении центра масс и минимален в верхнем положении. Таким образом, этот момент должен вызывать не прецессию волчка, а его нутацию. Это противоречит результатам экспериментов с волчком. У волчка основное движение – это прецессия, а нутация появляется только в самом конце вращения, когда вращение уже близко к беспорядочному.

     Есть в промышленности такие агрегаты, как центрифуги. За счет очень большого числа оборотов эти агрегаты очень чувствительны к воздействию внешних сил. Если бы их ось вращения оставалась неподвижной относительно звезд, а относительно поверхности Земли наклонялась, то эти агрегаты уходили бы в разнос и разлетались, а они работают. Следовательно, справедлив наш вариант трактовки поведения вращающихся тел в неинерциальной системе координат, а не общепринятый. Который и принят-то исходя из опытов, а не из теоретических обоснований. Значит, не разобрались как следует с опытным материалом, не то, что есть, приняли за постулат.

 

                                          Вывод

 

     Объединенный закон инерции действует во всех системах отсчета, как в инерционных, так и в неинерционных. На основании этого закона вскрыто ошибочное представление о существующем первом законе гироскопа, по которому ось вращения гироскопа должна всегда находиться неподвижной относительно звезд. Установлено, что гироскопы так ведут себя только в инерциальных системах отсчета, в неинерциальных нужно пользоваться не этим правилом, а объединенным законом инерции.

 

                         12. 07. 2018 г.