Аннотация:
Статья посвящена вопросу, что происходит в теле, когда мы поворачиваем тело по окружности. Поднимите руку в горизонтальной плоскости ладонью вниз. Чувствуете, что сила тяжести вашей ладони направлено вниз. Поверните ладонь на 90 градусов. Почувствуете, что сила тяжести изменила своё направление. Но что произошло внутри кисти вашей руки? Атомы в руке не касаются друг друга, находясь на определённом расстоянии. Верхние атомы не давят на нижние. Однако каждый атом испытывает гравитационное воздействие Земли, а суммарное их воздействие создают силу тяжести, при этом в каждом атоме от гравитационного воздействия возникает эксцентриситет (частичное смещение ядра атома в сторону Земли), которого в горизонтальной плоскости не бывает.
Гипотеза силы тяжести и веса тела
Сила тяжести (mg) - это сила с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности. Сила тяжести направлена строго вертикально к центру Земли; в зависимости от расстояния до поверхности земного шара ускорение свободного падения (g) различно. У поверхности оно около 9,8 м/с2, а по мере удаления от поверхности g уменьшается.
Закон всемирного тяготения, предложенного в 1666 году Исааком Ньютоном.
F = G.m.M/r2, Н,
где:
F - сила гравитационного притяжения, Н,
G - коэффициент гравитационной постоянной; G = 6,7.10\-11, Н.м\2/кг\2,
m - массы Луны, m = 7,35.10\22, кг,
M - масса Земли, M = 6.10\24, кг,
r - расстояние между телами по центрам, r = 3,844.10\8, м.
F = 6,7.10\-11.7,35.10\22.6.10\24:(3,844\2.(10\8+10\8) = 295,671.10\35:14,776.10\16=20,01.10\19, Н
Вес тела (сила веса) (Р) - это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвеску, при этом тело неподвижное. Вес тела и сила тяжести отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу. При ускорении a=0, Р=mg, Н, где m - масса тела в кг; при движении вниз Р=mg-ma, Н; вверх P=mg+ma, Н; а при a=g, Р=0. Состояние тела, в котором его вес равен нулю, есть невесомость.
Рассмотрим несколько примеров:
1. На плите 1 (рис. 1) лежит тело 2. Сила веса тела Р=mg направлена строго вертикально к центру Земли, где P в Н, m в кг, g в м/с\2.
2. Тело 2 (рис. 2) поставили на плиту на боковую грань. Опять сила веса груза направлен к центру Земли. Как бы тело не стояло направление силы веса не меняется.
3. Груз 2 подняли на некоторое расстояние от Земли и удерживаем в горизонтальном положении. Сила веса тела Р направлена вниз. Для удержания тела в неподвижном состоянии прикладываем силу Т, направленную вверх, Т=Р. Третий закон: "Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению". Повернём тело на некоторый угол, тогда получим: Т+В=Р+К, где В - усилие, затраченное на поворот тела, К - сила сопротивления, возникающая при повороте тела. Следовательно, можно сказать, что на тело воздействовала сила К, которая расходовалась на разворот чего-то внутри, причём в обратную сторону. Отпускаем из рук тело на Землю. Тело падает вниз, при этом Р=0, но падая тело не разворачивается, возникает вопрос, куда расходовалась сила затраченная на поворот тела перед падением. На трение, на преодоление магнитных свойств Земли, но так ли это на самом деле? Физики ответить на этот вопрос затрудняются и, разводя руками, заявляют: "А как может быть иначе".
4. Стенд для исследования веса вращающегося тела (рис. 3): Электродвигатель 1 постоянного тока. Мультипликатор 2 (механизм, увеличивающий частоту вращения вала). Гибкий вал 3 (стальной канат в гибком рукаве, передающий вращение от мультипликатора 2 валу 4, который изготовлен с одной установки на токарном электронном станке и имеющий незначительное эксцентричное смещение оси вращения вала относительно центра окружности). Опоры 5 с наружной обоймой подшипника. Высокочувствительные электронные весы 6.
Вес вала с опорами фиксируется. Включив электродвигатель, постепенно увеличиваем силу тока и частоту вращения вала 4. При увеличении скорости вращения вес вала 4 уменьшается, а при большой частоте вращения вал становится невесомым. Опоры можно убрать, но при большой скорости вращения возникают большие центробежные силы, которые могли бы уравновесить себя, если бы валы не имели эксцентричного смещения оси вращения относительно центра окружности вала. За счёт эксцентричного вращения валы начинают вибрировать и без подшипников они не могут работать. Но куда делся вес вала?
В учебных целях в интернете демонстрируются испытания с вращающимся шкивом, посаженного на ось, которая имеет шарнирное соединение с неподвижной опорой. Шкив раскручивается дрелью. Во время эксперимента оператор перемещает ось из вертикального положения в горизонтальное и опускает её. Пока шкив быстро вращается ось со шкивом находятся в горизонтальном положении, испытывая некоторую невесомость, образуя при этом колено с неподвижной опорой. При малой скорости вращения шкив с осью медленно опускается вниз, в вертикальное положение.
Гипотеза: "При вращении тел в их атомах происходят существенные изменения".
Атом. Первоначально слово атом обозначало неделимую частицу на более мелкие части. Но согласно современным научным представлениям атом состоит из мелких частиц. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов. И вполне вероятно, что ещё имеются более мелкие частицы, чем кварки, но ещё не обнаруженные современными методами исследования. Нейтроны имеются во всех атомах, но в атомах водорода они иногда отсутствуют. Атомы не имеют отчётливо выраженной внешней границы, поэтому их размеры определяют условно: по расстоянию между ядрами одинаковых атомов.
Электрон относится к самой лёгкой частицы с массой 9,11.10\-31, кг. Он имеет отрицательный электрический заряд е=1,6.10\-19 кулона, а его размер слишком мал для измерения современными методами, но считается, что его размер не превышает 10\-20, см.
Положительно заряженный протон (1,6726.10\-27, кг) в 1836 раз тяжелее электрона. А нейтрон (1,6749.10\-27, кг), не обладающий лишним электрическим зарядом, в 1839 раз тяжелее электрона. Протоны и нейтроны имеют сравнительные размеры порядка 2,5.10\-15, м., но эти размеры определены с погрешностью.
Как протоны, так и нейтроны состоят из элементарных частиц - кварков, которые являются основной составляющей материи. Существует шесть типов частиц кварков с дробным электрическим зарядом равным +2/3е или -1/3е элементарного заряда. Протоны состоят из трёх кварков: двух +2/3u-кварка и -1/3u-кварка, и одного +2/3d -кварка. Нейтрон тоже состоит из трёх кварков: двух +2/3d-кварка и -1/3d-кварка, и одного -1/3u-кварка. Из этих соотношений протон является положительно заряженной частицей, а нейтрон - нейтрален. Масса ядра является составляющей суммой всех протонов и нейтронов, а учитывая малый вес электронов, масса атома равна массе ядра.
Кварки связаны между собой силовыми ядерными взаимосвязями, которые называются глюонами, являясь элементарными частицами, переносчиками сильного взаимодействия.
Электроны в атоме притягиваются к ядру, но между ними действует кулоновское взаимодействие, описывающее силовое взаимодействие между неподвижными точечными электрическими зарядами. Эти же силы удерживают электроны внутри потенциального барьера, окружающего ядра. Считалось, что электроны в атоме движутся по орбитам, но согласно квантовой механики это неверно. В каждом теле множество молекул с атомами. Атомы зажаты между собой, в результате электроны имеют ограниченную свободу перемещения. Между протонами, нейтронами и электронами одноимённых атомов соблюдается строго определённое расстояние.
С точки зрения обычной механики это можно представить так, что между электронами как бы расположены "пружины", которые давят на электроны с небольшим усилием. Электроны начинают смещаться к ядру, сжимая по три "пружины" (две своего атома, третью из соседнего атома), а с обратной стороны действие трёх "пружин" ослабевает и между ними образуются зазоры. В результате сжатые "пружины" отбрасывают электроны в противоположные стороны от ядра. И тогда каждый электрон начинает метаться (в покое он находиться не может), образуя свободное пространство, которое значительно больше, чем электрон. Для наблюдателя электрон как бы есть и его как бы нету. Электрон в данной точке пространства в данный момент времени размыт, пульсирует.
Исследовать атом можно сканирующим туннельным электронным микроскопом при увеличении в миллион - полтора миллиона раз.
Атомы в молекулах и сами молекулы в теле увязаны взаимосвязями. На рис. 4 атомы и ядра с протонами и нейтронами изображены в горизонтальной плоскости. Положительно заряженные частицы u-кварки и d-кварки в протонах и нейтронах находятся на определенных расстояниях между собой и с соседними кварками атомов, расположенных в соседних рядах.
При развороте тела на 90 градусов, то есть тело развернулось из горизонтальной плоскости в вертикальную, тогда картина расположения кварков обязательно должна изменится. Положительные частицы кварков +2/3u-кварк и +2/3d-кварк сместятся вниз к отрицательному полю Земли, иначе и быть не может,как изображено на рис. 5. Ядро тоже деформирует и образуется эксцентричное смещение центров положительных частиц кварков относительно центра атома. Чем больше частиц кварков, тем больше эксцентриситет атома в вертикальной плоскости.
При свободном падении тела сила веса Р=0, частицы кварков перераспределяются, то есть они в горизонтальной и вертикальной плоскостях имеют одинаковую картину расположения, как изображёно на рис. 4. При ударе тела о Землю частицы кварков перераспределяются, картина их расположения меняется, как изображено на рис. 5.
Гипотеза: "Вес тела основан на электромагнитной природе взаимодействия и обеспечивается величиной смещения положительных частиц кварков в направлении к центру Земли и зависит от количества положительных кварков в атоме и теле. Смещение положительно заряженных кварков к Земле вызывает нарушение соосности атома, а суммарная сила, нарушающая соосность атома, создаёт силу веса тела".
С точки зрения обычной механики это можно представить так, что атомы в горизонтальной плоскости расположены в строевом порядке. Следующий нижний слой атомов тоже в строевом порядке, но все атомы смещены относительно верхнего слоя на половину расстояния между ними вправо и влево, вперёд и назад. И так каждый слой атомов. В невесомости расстояние между атомами строго выдержаны, и как бы между атомами расположены "пружины", которые давят на атомы с одинаковым усилием. Вес тела нулевой.
В свободно лежащем теле на Земле, "пружины" давят на атомы не с одинаковым усилием, хотя расстояния между атомам в горизонтальной и вертикальной плоскостях одинаковые. За счёт притяжения положительно заряженных кварков к отрицательно заряженной поверхности Земли, кварки нарушают соосность расположения их в атоме, что и создаёт силу веса тела на опору.
Поскольку сила тяжести равная нулю образуется при ускорении падения g=9,8 м/c\2, то через секунду скорость падения V=g.t=9,8.1=9,8 м/c. В космических кораблях такая скорость падения поддерживается постоянно, а все тела невесомые.
Тогда угловая скорость вращения вала, при которой вес вала становится равный нулю, определиться: w=V/R, рад/c, при радиусе вала R=0,01 м, w=9,8/0,01=
980 рад/с, а частота вращения вала в минуту N=30.w/3,14=9373 рад/мин.
Гипотеза: "Угловая скорость смещения u-кварк, d-кварк, глюонов и электронов (w/1) в ядре атома происходит до угловой скорости вращения вала (w), то есть w/1 меньше 980 рад/с. Если w/1 больше 980 рад/с, то вращающийся вал с нагрузкой на него становятся как бы невесомые, так как положительно заряженные частицы кварков не успевают перестроиться в направлении к центру Земли, тем более, что тела в основном построены из разных атомов".
Гипотеза: "Коэффициент гравитационной постоянной G в законе Ньютона не является постоянной величиной. При вращении тела, ось которого перпендикулярна другому телу, коэффициент G уменьшается в пределах угловой скорости вращения w/1 до 980 рад/с, а при w/1 больше 980 рад/с становится равным нулю (G=0), то есть сила тяжести равна нулю (mg=0).
Известно, что у поверхности Земли ускорение свободного падения равно
g=9,8 м/c2, при падении на поверхность g = 0, а пространство-время (pv) искажается в сторону увеличения. Ньютон считал, что пространство и время есть констант, а согласно теории относительности любой объект вокруг себя искривляет пространство-время, то есть пространство и время не постоянные величины и зависят от величины ускорения свободного падения g.
Гипотеза: "При свободном падении тела на каждом километре падения пространство-время замедляется, сила гравитационного притяжения увеличивается в зависимости от величины ускорения свободного падения".
Подвесим тело на нитке. Вытягиваясь, нитка начнёт вращать тело до тех пор пока не остановится. Усилие, затраченное на раскручивание нитки, затрачивается на пересечение положительно и отрицательно заряженных частиц кварков и электронов магнитных силовых линий Земли в горизонтальной плоскости, но на смещение соосности в атомах усилие раскручивания нитки не оказывает никакого влияния.
Автомобиль движется по дороге. Вес автомобиля распределяется на четыре колеса. Автомобиль разгоняется до скорости порядка 900 км/час, при этом угловая скорость вращения колёс будет порядка 1000 рад/с, тогда нагрузка от веса автомобиля, передаваемая через колёса на Землю, будет нулевая, но за счёт аэродинамических свойств автомобиль будет прижат к Земле, но может и взлететь, оказавшись в невесомости.
Так случилось в Крыму на трассе Джанкой - Симферополь. Гонщик на спортивной машине разогнался так, что на небольшом повороте взлетел, поднявшись на пять метров от Земли. Спортивный автомобиль срубил, словно подрезал, верхушки деревьев на расстоянии 50 - 60 метров. Испугавшись, гонщик затормозил, колёса перестали вращаться, двигатель заглох и автомобиль резко стал падать вниз срезов несколько деревьев почти под корень. Сотрудники ГАИ долго "ломали себе головы", почему несколько секунд автомобиль летел горизонтально, а не по параболе, но ни к чему не пришли.
Во всех вращающихся механизмах при изготовлении деталей изначально заложено эксцентричное смещение оси вола относительно центра окружности, что вызывает их вибрацию, поэтому износ подшипников происходит по всей поверхности диаметра обоймы подшипника, а не снизу, куда приложена сила тяжести вала. При этом усилие от вибрации превосходит вес самого вала.
В токарных станках кулачковые механизмы, зажимающие валы при обработке, сами имеют эксцентричное смещение, иначе их невозможно изготовить, поэтому и детали, изготовленные на этих станках, имеют эксцентричное смещение. Электродвигатели в основном выпускаются с частотой вращения порядка от 900 до 3500 оборотов в минуту, но вращающиеся механизмы не работают на таких частотах вращения из-за вибрации, поэтому применяют редукторы, уменьшающие частоту вращения рабочего органа.
И ещё интересный момент. На фото 6 представлена кладка камней стены древнего сооружения. Блоки идеально подогнаны друг к другу, так что человеческий волос невозможно просунуть между блоками. Спрашивается : древним строителям делать было нечего как шлифовать и подгонять блоки друг к другу? Естественно, они были не дураки и использовали бы материалы, подобно нашим кирпичам. Проще и во много раз быстрее. Но древние строители знали секрет, они могли каменные блоки превращать в текущую массу, которая подобно жидкой смоле стекала, приобретая причудливую форму, отшлифованную в атомной чистоте обработки.
Латышский иммигрант Эдуард Лидскалнин каким-то образом в одиночку построил замок из многотонных валунов. Он перемещал камни весом 30 тонн. При жизни он свой секрет не открыл, но сказал: "Я открыл секрет строения пирамид".
В одной из телевизионной передачи Игоря Прокопенко приводилась фотография старинного рисунка на камне. Художник изобразил огромный стотонный блок. Сбоку стояли священнослужители с длинными трубами и дудели в них. Естественно, что художник это изобразил с натуры, а не фантазировал. Можно считать, что древний художник оставил нашему поколению подсказку.
Священнослужители дудели в трубы, создавая определённый звук, а звук - это волны, которые резонировали с волнами кварков атомов. В результате кварки приходили в движения, происходила их разбалансировка, и сила веса блока становилась равной нулю. Два раба подхватывали ничего не весивший блок, и в сопровождении священнослужителей заносили его на верх, устанавливая в нужном месте. Священнослужители меняли программу звукового исполнения, происходило размягчение блока, и он приобретал нужную форму, так что между блоками невозможно просунуть лезвие бритвы.