Б.М. Попов
Всё, что выдумано мной, истинная правда.
За остальное не ручаюсь.
Эпициклы Птолемея и Эффект Джанибекова.
Явление, называемое эффектом Джанибекова, знакомо многим. Тем не менее, краткое описание http://www.orator.ru/int_19.html. Здесь же можно посмотреть и видеоклипы с демонстрацией эффекта.
«Эффект Джанибекова состоит в странном поведении летящего вращающегося тела в невесомости. Когда космонавты распаковывали доставленный на орбиту груз, то им приходилось откручивать так называемые «барашки» – гайки с ушками. Стоит ударить по ушку «барашка», и он сам раскручивается. Затем, раскрутившись до конца и соскочив с резьбового стержня, гайка продолжает, вращаясь, лететь по инерции в невесомости (примерно как летящий вращающийся пропеллер). Так вот, Владимир Александрович заметил, что пролетев примерно 40 сантиметров ушками вперед, гайка вдруг совершает внезапный переворот на 180 градусов и продолжает лететь в том же направлении, но уже ушками назад и вращаясь в другую сторону. Затем, опять пролетев сантиметров 40, гайка снова делает кувырок на 180 градусов и продолжает лететь снова ушками вперед, как в первый раз и так далее. Джанибеков неоднократно повторял эксперимент, и результат неизменно повторялся. В общем, вращающаяся гайка, летящая в невесомости, совершает резкие 180-градусные периодические перевороты каждые 43 сантиметра. Также он пробовал вместо гайки использовать другие предметы, например, пластилиновый шарик с прилепленной к нему обычной гайкой, который точно так же, пролетев некоторое расстояние, совершал такие же внезапные перевороты».
Посмотрел демонстрацию эффекта, представленную Джанибековым, и не увидел в этом эффекте ничего таинственного. На интуитивном уровне всё сразу стало понятно - понятно, что наблюдается явление - это явление кинематического, а не динамического характера. Сама МКС никакого заметного физического влияния на движение барашка оказать не может, барашек, как и станция, движется только под действием гравитационных и инерционных сил. А это силы, в отличие от сил деформационного характера, - силы объёмные, силы фиктивные, переворачивать ничего не могут. И, следовательно, причиной ви`дения кувырков барашка может быть только непрерывная смена точки наблюдения за движущимся барашком, а в физическом плане никаких кувырков не происходит. Кувырок – это фантом. Вспомните эпициклы и дифференты Птолемея, - средства представления сложной траектории движения планет, видимые на небосводе при наблюдении их с Земли, в так называемой - геоцентрической системе. То есть, движения кажущегося, странности которого связаны со странностью выбора точки наблюдения, хотя наблюдатель ничего странного в ней и не видит, она для него привычна и доступна. То есть, эффект Джанибекова похож на движение барашка по некому эпициклу, который в свою очередь движется по некоему дифференту. Обратитесь к https://ru.wikipedia.org/wiki/
Извлечь смысл эффекта из глубин своей интуиции и переместить его на уровень сознания, помогло обращение к замечательному учебному пособию для студентов физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета «Закономерности кеплеровых движений. Лаборатория компьютерного моделирования». Автор пособия – профессор Бутиков Е.И. На это пособие и другие труды Бутикова Е.И., вывел гугл через запрос «движение тела, брошенного под углом к орбите». Для понимания сути эффекта, достаточно прочитать главу 13 данного пособия. Профессор, по сути, здесь уже объяснил эффект Джанибекова, но кому всё-таки что-то ещё непонятно, рекомендую обратиться к другой его работе http://butikov.faculty.ifmo.ru/Planets/Motion_1.pdf. Там, на странице 14, всё прекрасно изложено с рисунками и без формул. Не буду приводить здесь подробное содержание текста профессора, а то он предъявит обвинения в плагиате. Поэтому, только несколько цитат из его работы и рисунок, идущий у него под номером 12 (здесь как рис.1).
«… мы рассмотрим пассивное относительное движение орбитальных тел на примере движения небольшого предмета, брошенного космонавтом в свободный полет с борта орбитальной станции. Каким увидят движение предмета космонавты орбитальной станции…»
«Можно показать, что когда начальная относительная скорость, малая по сравнению с орбитальной скоростью, направлена точно перпендикулярно скорости станции, траектория относительного движения представляет собой эллипс, большая ось которого вдвое больше малой. Тело будет периодически возвращаться к станции, когда дополнительная скорость направлена вертикально вниз (как в рассмотренном примере) или вверх».
«Если у начальной скорости есть хотя бы небольшая составляющая вдоль орбитальной скорости станции, траектория относительного движения уже не будет замкнутой, т.е. брошенный предмет не будет возвращаться к станции. В относительном движении предмета, кроме периодических составляющих, будет присутствовать также и «вековой» член, вызывающий систематический «уход» тела от станции».
Что и изображено на рис.1. От себя поясню, профессор, как написано в его работе, стремиться «бросить» предмет посильнее (видимо из соображений безопасности), со скоростью до 20 м/сек, а Джанибеков выпускает барашек со скоростью - порядка 1см/сек (посчитайте, сколько барашек делает оборотов в секунду и прикиньте размер шага резьбы). Вот все видения чудесного поведения барашка и развиваются у Джанибекова внутри станции (эпицикл с доставкой на дом), а не в отдалении от неё, как в расчётах и рассуждениях уважаемого профессора. Ещё раз напоминаю, движется не только барашек по эпициклу, сам эпицикл тоже движется по дифференту, как незатягивающийся узел петли перемещается по верёвке.
Ясно, что ту часть траектории, которая проходит между узлами, космонавт не видит, ибо сам летит почти с той же скоростью. Он видит движение барашка только в узле, где видимое перемещение происходит не с космическими скоростями. На рис.2 показано, как барашек челноком проходит в узле туда-сюда и, зрительно (виртуально) кувыркаясь, переходит в следующий узел. Где всё повторяется. На самом деле, поскольку здесь присутствует «вековой» член, вызывающий систематический «уход» тела от станции, то видимое движение барашка будет соответствовать рис.3.
Здесь, на рис.3, кружками небесного цвета, показаны зоны «кувырков» барашка.
Выдам вам ещё одну «военную тайну», демонстрация эффекта явно тщательно подготовлена. Это шутка высокого полёта - шутка Российской академии космонавтики, адресованная академикам РАН. На то, что это шутка, намекает вид крепежа космических грузов – массивный железный болт и соответствующая гайка. Это крепёж для грузов, которые нельзя засунуть в грузовой отсек транспортного корабля. Вывод на орбиту каждого килограмма стоит столько же, сколько стоит неплохая иномарка.
Кстати, там же демонстрируется и аналогичное поведению барашка, поведение куска пластилина, с вдавленной в него гайкой. Понятно, гайка здесь абсолютно не причём, если вместо гайки прилепим кусочек пластилина другого цвета, то увидим, то же самое. Кстати, и космонавты, перемещаясь внутри станции, будут ощущать на себе проявления эффекта Джанибекова ( типа гайки в пластилине). Так что об этом явлении известно давно. Просто не было подходящего случая у космонавтов, чтобы донести информацию об эффекте до обитателей земли.
Но, скажут скептики, ведь наблюдается смена направления вращения барашка после кувырка! Какая же сила производит это перекручивание? – да никакая. Тут всё очень просто, понятно даже без обращения к учениям Птолемея, Кеплера и Бутикова Е.И. Посмотрите на рис.4. Достаточно повернуть вращающееся тело на 180 градусов и, из той же точки наблюдения, то же самое вращение, того же самого тела, будет смотреться противоположно направленным. Более того, само тело можно и не переворачивать, достаточно сменить точку наблюдения.
Теперь обещанный бонус об ошибке Циолковского
Опасные приключения космонавта на станции Циолковского
К этой теме я уже обращался, однако не все читатели смогли понять изложенное в https://vixra.org/pdf/2011.0157v1.pdf
Начнём излагать несколько по-иному. При продолжительных полетах к удаленным небесным телам экипажи космических кораблей вынуждены будут продолжительное время находиться в состоянии невесомости. Это состояние далеко не безвредно для человеческого организма и поэтому предполагалось, что при дальних перелетах нужно будет создавать искусственное тяготение за счет придания вращения космическому кораблю.
При этом возникающие центробежные силы прижмут космонавтов к внешним стенкам кабины (рис.3). Впервые эта идея была высказана в 1895 году К.Э. Циолковским: "...жилищу человека, хотя бы в ракете, надо сообщить вращательное движение, тогда вследствие центробежной силы образуется кажущаяся тяжесть желаемой величины, в зависимости от размеров жилища и скорости его вращения".
Но прав ли Циолковский? Ведь космонавт как парил в невесомости, так и будет парить. Откуда возьмётся центробежная сила, приложенная к космонавту? Для простоты рассуждений упростите конструкцию корабля. Представьте его в виде вращающегося пустотелого шара. Проведём эксперимент. Вместо живого космонавта будем использовать его натурный макет. Описание эксперимента назовём:
«Опасные приключения космонавта на станции Циолковского».
Очевидно, что перед раскручиванием станции, макет космонавта (далее по тексту, просто космонавта) придётся специальной конструкцией зафиксировать в положении стоя по всей вертикали (перпендикулярно к корпусу станции). Включаем двигатели, раскручивающие станцию и вертикально прикреплённого к внутренней стороне её оболочки космонавта, набираем нужные обороты, выключаем двигатели, быстро освобождаем космонавта от крепежа. Гуляй герой пешком! Но не тут-то было.
Если космонавт давит на борт космической станции, то и борт давит на подошвы обуви космонавта, а сила искусственной тяжести, в отличие от гравитационных и инерционных сил, - сила не объёмная. И центр масс здесь не совпадает с центром искусственной тяжести, поскольку такого центра попросту нет, а «антицентр искусственной тяжести» расположен за пределами тела космонавта, в точке, вокруг которой вращается станция. И, следовательно, при малейшем отклонении космонавта возникает опрокидывающая сила, укладывающая космонавта на вдоль борта станции (параллельно корпусу); далее, поскольку массы космонавта и станции сопоставимы, космонавт начинает выполнять функцию человека с шестом, а станция – функцию баржи, которую этот человек длительным усилием отталкивает от причала. В принципе, здесь можно мысленно поменять космонавта и станцию ролями, результат не изменится. Космонавт и стенка станции достаточно быстро отделятся друг от друга. Ведь космонавт здесь подобен не человеку с шестом, стоящему на причале, силу которому придаёт «мать сыра земля», а на байдарочника, отталкивающегося веслом от баржи. Стенка попросту стряхнёт с себя космонавта. Более того, поскольку и станция, и космонавт раскручены, то они при дальнейшем движении по орбите будут периодически кувыркаться в соответствии с эффектом Джанибекова, причём асинхронно по отношению друг к другу. Короче, кавардак, приводящий к серьёзным травмам и порче казённого оборудования! Быстро включаем двигатели тормозящие вращение, прекращаем эксперимент, спасаем макет космонавта и станцию от окончательного разрушения.
Вот спасибо Вам Константин Эдуардович, научили! Называется, школьный учитель. Дети, никогда не пытайтесь делать так, как вас учат в школе. Сдали ЕГЭ и алё, забудьте всё, чему вас учили в школе, навсегда! Читайте только работы дяди Бори, https://vixra.org/pdf/2011.0157v1.pdf
Анализ свободного падения https://vk.com/doc445035808_617361348
Чудеса теории относительности https://vk.com/doc445035808_617361471
Физика для любознательных пенсионеров https://vk.com/doc445035808_627585874
Технология и метафизика гравитации https://vixra.org/pdf/2011.0159v1.pdf