просто о новом первом законе динамики

ПРОСТО О НОВОМ ПЕРВОМ ЗАКОНЕ ДИНАМИКИ
Ф.М. Канарёв
kanphil@mail.ru
kanphil@mail.ru http://kubagro.ru/science/prof.php?kanarev
Анонс. Ошибочность первого закона динамики очевидна и неоспорима.
Первый старый закон динамики гласит: сумма сил, действующих на равномерно
движущееся тело, равна нулю. С учетом этого составляются уравнения сил, действующих,
например, на равномерно летящий самолёт, и оказывается, что сумма сил, действующих
на него, равна нулю, а он летит. Это фундаментальное противоречие больше всего возмущало пилотов и специалисты по теоретической механике не имели ответа на этот вопрос
до июля 2009 г, когда был сформулирован новый первый закон динамики и доказана его
достоверность. Новый первый закон классической динамики гласит: сумма сил, действующих на движущееся тело, никогда не равна нулю.
Доказательство сформулированного утверждения нового первого закона динамики
достаточно простое, но трудно воспринимаемое теми, кто затрудняется освобождаться от
старых стереотипных научных представлений. Поэтому привёдем его ещё раз. На рис. 1, а
представлено графически изменение силы сопротивления F C движению автомобиля
при ускоренном – ОА, равномерном – АВ и замедленном - ВС движениях.
Рис. 1. а) - схема изменения сил сопротивления F C при ускоренном ОА, равномерном АВ и замедленном ВС движениях автомобиля; b) – схема сил, действующих на
автомобиль при ускоренном ОА движении; с) – схема сил, действующих на автомобиль
при равномерном АВ движении; с) – схема сил, действующих на автомобиль при замедленном ВС движении
При ускоренном движении ОА (рис. 1, b) на автомобиль действует ньютоновская активная сила F , генерируемая его двигателем; сила инерции F i , направленная противоположно ускорению а автомобиля и поэтому тормозящая его движение; суммарная сила
всех внешних сопротивлений F C , которая также направлена противоположно движению
автомобиля. В результате имеем неоспоримое уравнение сил, действующих на ускоренно
движущийся автомобиль (рис. 1, b)
2
F  Fi  FC
(1)
Если соглашаться с Даламбером, который считал, что величина силы инерции F i
равна массе m тела, умноженной на то же ускорение а , которое возникает при действии
ньютоновской силы F , то сила сопротивления F C , входящая в уравнение (1), оказывается
равной нулю. Выход из этого противоречия один: считать, что ускорение a i , формируемое силой инерции F i , не равно ускорению а , формируемому ньютоновской силой F .
Тогда в развёрнутом виде уравнение (1) запишется так
m  a  m  ai  F c
(2)
и возникает вопрос: в чём физическая сущность появления двух ускорений? Ответ почти
очевиден. Инерциальное ускорение a i соответствует движению автомобиля в вакууме
при полном отсутствии сил сопротивления ( F C  0 ), а ньютоновское ускорение а появляется, в данном случае, при наличии сил сопротивления F C . Из уравнения (2) следует,
что сила инерции F i , действующая на автомобиль при его ускоренном движении, равна
F i  m  ai  F  F c .
(3)
Когда автомобиль начинает двигаться равномерно (рис. 1, с), то сила инерции F i
автоматически изменяет своё направление на противоположное и уравнение суммы сил
(1), действующих на автомобиль, становится таким
F  Fi  FC .
(4)
Суть этого уравнения заключается в том, что равномерное движение автомобиля
обеспечивает сила инерции F i , а сила F , генерируемая двигателем автомобиля, преодолевает все внешние сопротивления F C .
Если выключить передачу, то ньютоновская сила F исчезнет (рис. 1, d) и останутся две противоположно направленные силы: сила инерции F i и сила сопротивления
движению F C . Поскольку сила инерции не имеет источника, поддерживающего её в постоянном состоянии, то она оказывается меньше силы сопротивления движению
( F i  F c ) и автомобиль, начиная двигаться замедленно (рис. 1, d), постепенно останавливается (рис. 1, точка С). С учётом этого есть основания назвать силу инерции пассивной
силой.
Как видно (4), при равномерном движении автомобиля сумма сил, действующих на
него, не равна нулю. Из этого следует новый первый закон классической динамики: сумма сил, действующих на движущееся тело, никогда не равна нулю.
Теперь мы можем ответить на вопрос пилота: почему сумма сил, действующих на
равномерно летящий самолет, равна нолю? Потому, что это ошибочное утверждение, заложенное в старый первый закон динамики. Согласно новому первому закону динамики,
сумма сил, действующих на равномерно летящий самолет, не равна нулю (4). Сила, движущая самолёт равномерно, является силой инерции, которая была направлена противоположно его движению, когда он двигался ускоренно (взлетал). Как только самолет начинает лететь равномерно, то сила инерции изменяет своё направление на противоположное
и совпадает с силой, создаваемой двигателями самолета. В результате сила инерции
начинает обеспечивать равномерный полёт самолета, а силы двигателей самолета - пре-
3
одолевать силы сопротивления полету. Таким образом, равномерный полёт самолета описываться формулой (4), в которой сумма сил не равна нолю.
Обратим внимание на то, что расстояние движения автомобиля с ускорением S1
меньше расстояния движения с замедлением S 3  S 2 . Обусловлено это тем, что на участке S1 величина сил сопротивлений F C при разгоне автомобиля больше сил сопротивлений при замедленном движении за счёт того что при замедленном движении выключен
двигатель и коробка передач. Это - главная причина экономии топлива при езде с периодическим выключением передачи. Конечно, частота циклов движения автомобиля с включённой и выключенной передачей достаточно большая. А что если подобный импульсный режим использовать при вращательном движении тела?
Детальный анализ нового первого закона динамики показал, что КПД вращательного процесса можно значительно увеличивать, если генерировать синусоидальные импульсы механических моментов в системе привода электродвигатель-потребитель и обрезать отрицательные амплитуды импульсов с помощью обгонной муфты.
При пуске электродвигателя все вращающиеся детали, увеличивая обороты, приобретают инерциальные моменты, которые препятствуют вращению двигателя. Когда двигатель переходит к постоянным оборотам, то инерциальные моменты из тормозящего состояния переходят в состояние, поддерживающее равномерно вращающийся привод электродвигателя. В таком положении нет нужды формировать непрерывный вращающий
момент электродвигателя. Для сохранения установившихся оборотов электродвигателя
достаточно воздействовать на вал привода синусоидальными импульсами моментов центробежных сил, генерируемых дисбалансами. Если в систему привода установить обгонную муфту, то она будет обрезать отрицательные тормозящие амплитуды синусоидально
меняющихся импульсов моментов центробежных сил дисбалансов, а положительные амплитуды будут передаваться потребителю и таким образом освобождать вал электродвигателя от нагрузки.
Описанный принцип уменьшения расхода электроэнергии электродвигателем реализован российским инженером Линевич Эдвид Ивановичем. Он доказал экспериментально, что наличие в механической передаче электродвигателя дисбалансов приводит к
увеличению механической мощности на его валу, которая многократно превышает электрическую мощность на привод электродвигателя [1].
Заключение
Специалистам теоретической классической механики потребовалось более 300 лет,
чтобы установить ошибочность первого закона динамики. Он закрывал физическую суть
трансформации силы инерции, препятствующей ускоренному движению тела, в силу
инерции, движущую тело при переходе его к равномерному движению. Новый первый
закон динамики устраняет все противоречия и показывает, как он управляет движениями
всех тел, в том числе и фотонов, и мы на пути детального описания динамики этого движения [2].
Литература
1. Линевич Э.И. Применение центробежной силы в качестве источника мощности.
http://www.dlinevitch.narod.ru/pages.htm
2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. 12-е издание. Том I. Краснодар 2009. 687
с. http://kubagro.ru/science/prof.php?kanarev