Согласно принципу механодинамики, в каждый данный момент времени сумма активных сил, сил сопротивления движению и сил инерции, действующих на ползун, равна нулю, поэтому векторное уравнение сил в этом сложном движении ползуна имеет вид

. (36)

Проектируя силы, приложенные к ползуну, на оси ОХ и ОУ, имеем:

; (37)

(38)

Преобразуем уравнение (38) таким образом

(39)

Итак, сумма проекций сил на ось ОУ, действующих на ползун, состоит из двух составляющих. Первая составляющая равна переносной активной силе , действующей на ползун в переносном движении, и равной ей нормальной реакции стержня на ползун. Это две активные силы, приложенные к ползуну в переносном движении. Обращаем внимание на то, что суммарное переносное ускорение, генерируемое этими силами, равно , что полностью совпадает с давно используемым кориолисовым ускорением (35).

Далее, направление вектора суммы ускорений, генерируемых переносной активной силой и нормальной реакции стержня на ползун, совпадает с давно принятым направлением вектора, так называемого, кориолисова ускорения (35). Напомним, что в данном случае направление вектора бывшего кориолисова ускорения (35) определяется поворотом вектора относительной скорости в сторону вращения.

Давно условились силы инерции направлять противоположно ускорениям. На рис. 8 кориолисова сила инерции направлена противоположно нормальной реакции , а значит и противоположно ускорению , которое фактически не является кориолисовым ускорением. Это сумма ускорений, формируемых силами и . Она не имеет никакого отношения к кориолисовой силе инерции, которая формирует не ускорение движения ползуна, а его замедление , вектор которого совпадает с направлением кориолисовой силы инерции (рис. 8).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таким образом, мы оказались в противоречивой ситуации. С одной стороны суммарное ускорение генерируется активными силами и , приложенными к ползуну и направленными в сторону его переносного движения, а с другой стороны суммарное ускорение давно названо кориолисовым ускорением, принадлежащим кориолисовой силе инерции, которая по своей природе генерирует не ускорение, а замедление материальных точек и тел при их ускоренном движении.

Из этого следует, что направление действия кориолисовой силы инерции определяется правильно, но модуль его вычисляется неправильно. Произведение массы ползуна на ускорение его движения равно не кориолисовой силе инерции (рис. 8), а суммарной активной силе (), действующей на ползун в переносном движении. Модуль кориолисовой силы инерции , замедляющей переносное движение ползуна, равен произведению массы ползуна на замедление , генерируемое кориолисовой силой инерции , направленной противоположно переносному движению ползуна (рис. 8).

Конечно, в изложенном выше, неясна причина сложения (). Но без этого не появляется двойка в выражении (35) кориолисова ускорения. Однако, если представить, что ползун удаляется от центра на удлиняющейся гибкой нити, вращающейся относительно центра, то в такой схеме будет отсутствовать реакция стержня на ползун и останется одна переносная сила . Этот пример позволяет считать, что при движении ползуна по жёсткому стержню на него действуют в переносном движении две силы (). В этом случае численная величина кориолисова ускорения (35) остаётся прежней. Если же убрать силу , то численная величина кориолисова ускорения будет в два раза меньше и потребуется экспериментальная проверка достоверности новой формулы для вычисления теперь уже не кориолисова ускорения, а кориолисова замедления.

Обращаем внимание на то, что если ползун будет жёстко связан с вращающимся стержнем, то на него будет действовать связь в виде стержня, которая будет удерживать ползун от перемещения вдоль стержня. В результате координата относительного перемещения стержня станет постоянной величиной и её в таких случаях называют радиусом. Реакция связи, удерживающая ползун от относительного перемещения вдоль стержня, будет направлена к центру вращения и будет выполнять функции активного воздействия на ползун. Вполне естественно, что ускорение, генерируемое этой связью, также будет направлено к центру вращения и мы обязаны назвать его в этом случае центростремительным ускорением. Вполне естественно, что оно будет равно . Так как ползун закреплён жёстко, то . Отметим, что до проводимого нами анализа процесса сложного движения точки понятие «центростремительное ускорение» отсутствовало. Но, как мы видим, необходимость введения этого понятия существует.

Итак, мы выявили все особенности в описании сложного движения ползуна по вращающемуся стержню и физическую суть этого движения ввели в рамки причинно-следственных связей.

2.7. Механодинамика ударной силы

Конечно, ошибочность первого закона Ньютона повлекла за собой необходимость пересмотра не только всей совокупности главных законов его динамики, но некоторых следствий, следующих из законов его динамики. Одним из таких следствий является теорема об изменении количества движения материальной точки или тела. Вот её старая формулировка.

Теорема. Изменение количества движения материальной точки за некоторый промежуток времени равно импульсу силы (), действующей на материальную точку за тот же промежуток времени.

(40)

Дифференциал количества движения материальной точки равен элементарному импульсу силы, действующей на материальную точку. Интегрируя выражение дифференциала (40) количества движения материальной точки, имеем

(41)

Анализ показывает, что в формуле (41) скрыто фундаментальное противоречие. Суть его в том что, чем длительнее действует сила , тем больше ударный импульс .

В реальной жизни уже давно установлено обратное: ударный импульс тем больше, чем меньше время действия ударной силы . Чтобы избавиться от этого фундаментального противоречия, пришлось перевести результат решения уравнения (41) в упрощённый вид

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8