Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Выбрать дату в календареВыбрать дату в календаре

Страницы: 1
Не реактивное движение, Закон сохранения импульса при опосредованном взаимодействии
Заранее спасибо
Не реактивное движение, Закон сохранения импульса при опосредованном взаимодействии
Я написал на форум очень уважаемого мною журнала, чтобы сведущие люди, желательно как можно подробнее, пояснили физику процесса.
Эта идея мне пришла в голову очень давно, при изучении физики в школе, но даже спустя годы не могу понять, что здесь не так.
Для более полного понимания предлагаю разбить изложение по пунктам и упростить модель.
Представим длинную трубу с множеством перпендикулярных ответвлений, сечение которых равно сечению трубы.
В ответвлениях и в одном из концов трубы находятся абсолютно одинаковые поршни массой m.
В свободный конец трубы влетает аналогичный поршень массой m V.
Движущийся поршень увеличивает давление в трубе, а согласно закону Паскаля: давление, которое оказывается на жидкость или газ, передаётся в каждую точку жидкости или газа без изменений. Тогда:
1. В силу того, что площадь поршней одинакова, то и сила, воздействующая на них одинакова, то есть все покоившиеся поршни получают одинаковое ускорение.
2. Одновременно с ускорением ранее покоившихся поршней, движущийся поршень начинает замедляться.
То есть происходит перераспределение кинетической энергии.
3. В один из моментов скорость всех поршней будет одинакова.
Тогда импульс поршней в трубе будет равен: Р=2*m*V1, где V1 - установившаяся скорость, а m - масса поршня.
Если это уравнение верно, то мы получаем импульс, направленный вдоль трубы гораздо меньшей величины, чем тот, которым обладал поршень со скоростью V, так как большую часть энергии ушла на ускорение поршней в перпендикулярных ответвлениях. И тогда скорость V1 значительно меньше V, так как в обратном случае суммарная кинетическая энергия поршней была бы больше начальной энергии, что невозможно.
Поясните, пожалуйста, по пунктам и доходчиво, как импульс перераспределяется, а то про "аномальное ускорение Пионеров" я недопонял.
Не реактивное движение, Закон сохранения импульса при опосредованном взаимодействии
Согласно третьему закону И. Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны. И в современной технике это действительно так - реализация движителей для транспорта возможна только с помощью реактивного принципа движения. Когда в противоположном движению направлении отбрасывается некоторая масса газа или жидкости, либо отталкивание от какой-то поверхности. Однако если рассматривать не непосредственное взаимодействие двух материальных точек, а опосредованное - через жидкость или газ, то возможно создать систему, когда закон сохранения импульса не соблюдается.
Для более наглядного и понятного примера будем рассматривать опосредованное взаимодействие системы тел в замкнутом объёме, через рабочее тело в виде газа, без воздействия на них окружающей среды.
Внутри корпуса в центральной его части находится цилиндрическая труба с одной стороны примыкающая к корпусу, в которой находятся два одинаковых поршня 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Пусть между стенкой корпуса и поршнем 1 в трубе произойдет взрыв топливной смеси 3, давление образовавшихся горячих газов будет толкать поршень 1 в направлении поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость V1, а корпус приобретает скорость V2 . Газ между поршнями будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и замедляя поршень 1. Когда поршень 1 полностью остановится, вся кинетическая энергия передастся поршню 2.
Уравнения, описывающие этот процесс:
(mv_1^2)/2=(mv_2^2)/2              (1)
〖mv ⃗〗_1=mv ⃗_2=M(v_k ) ⃗               (2)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня, М – масса корпуса, (v_k ) ⃗ – скорость, приобретаемая корпусом, после взрыва топливной смеси.
После абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы становится равным нулю, а вся кинетическая энергия поршня 2 и корпуса переходит во внутреннюю энергию.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2=0          (3),
Таким образом, закон сохранения импульса соблюдается.
Однако при некотором изменении данной системы, можно получить иной результат.
Здесь так же представлен корпус с цилиндрической трубой, с одной стороны примыкающая к стенке корпуса. Только теперь в этой системе труба имеет несколько перпендикулярных ответвлений, внутри которых так же установлены поршни, идентичные поршням 1 и 2, а сечения ответвлений, соответственно, равны сечению трубы. Между стенкой корпуса и поршнем 1 так же, как и в первой системе, происходит взрыв топливной смеси 3. Давление образовавшихся газов толкает поршень 1 в направлении противоположного поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость v_1, а корпус приобретает скорость v_2  . Давление газа будет увеличиваться, так как газ между поршнями 1, 2 и поршнями в ответвлениях будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и поршням в ответвлениях. Таким образом, поршень 1 замедляется, а поршень 2 и поршни в ответвлениях ускоряются, причем согласно закону Паскаля, сила, воздействующая, на ускоряющиеся поршни будет одинакова. Когда поршень 1 окончательно остановится, поршни в ответвлениях и поршень 2 приобретут одинаковую скорость, а значит и одинаковую кинетическую энергию. Тогда уравнение для кинетической энергии будет иметь такой вид:
(mv_1^2)/2=n (mv_2^2)/2              (4)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня и поршней в ответвлениях; n – количество поршней в ответвлениях.
Тогда скорость поршня 2 будет определяться выражением:
v_2=√((mv_1^2)/n)               (5)
Отсюда видно, что при большом значении n, значение v_2 сильно меньше значения v_1 и стремиться к нулю.
Теперь после абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы уже не будет равным нулю.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2≠0       (6)
Импульса поршня 2 уже недостаточно, чтобы полностью остановить движение корпуса, и чем больше количество поршней в ответвлениях, тем меньше этот «тормозящий» импульс.
Таким образом, закон сохранения импульса в данном примере замкнутой системы не соблюдается.

Верны ли мои рассуждения или где-то закралась ошибка?
Страницы: 1
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее