Техника - молодёжи 1999-10, страница 58

ИДЕИ НАШИХ

ЧИТАТЕЛЕЙ

В «ТМ», №7 за этот год в статье «Вселенная — вечный двигатель?» говорилось о том, что из-за действия силы всемирного тяготения в природе не существует абсолютно изолированных систем, благодаря чему в них могут происходить процессы самоорганизации, сопровождающиеся понижением энтропии, что, однако, не означает нарушения

второго начала термодинамики. В механике существует сходная проблема, связанная с проблемой происхождения сил инерции: возможно ли «безопорное» движение, не нарушающее третьего закона Ньютона? Автор предлагаемой ниже статьи пытается ответить на этот вопрос.

Алексей БАСКАКОВ, г. Ростов-на-Дону

ИНЕРЦИОННЫМ ДВИГАТЕЛЬ:

менения второго закона Ньютона к замкнутым системам тел, не применимы в не-инерциальных системах отсчета Из второго закона Ньютона следует, что производная общего импульса системы тел равна сумме внешних сил, действующих на систему. Это остается справедливым и в неинерциальных системах отсчета, но в число внешних сил должны быть включены и силы инерции, действующие на все тела системы. Далее, из второго закона Ньютона вытекает, что изменение полной энергии системы (в отсутствие сил трения) равно работе внешних сил, действующих на тела системы. Это также остается справедливым для неинерциальных систем отсчета, но должна быть учтена работа всех сил инерции. Наконец, то же

РЕАЛЬНОСТЬ,

самое можно сказать и о моменте им-

Поскольку тело 2 «убегает» от сигнала, исходящего от тела 1, а тело 1 движется навстречу сигналу, исходящему от тела 2, то Vi > V2 > Vo и mi > rri2 > mo. То есть в момент времени t + dt на тело 1 со стороны тела 2 действует гравитационная сила F2 ~ mi.rri2. Сразу видно, что F2 > Fi, а это говорит о том, что в неинерциальных системах отсчета третий закон Ньютона нарушается. Кто этому не верит, может сам выполнить расчеты, использовав для этого преобразования Лоренца. Не думайте, что я хочу опровергнуть закон сохранения импульса — я просто хочу показать границу его применимости.

Стоит также обратить внимание на то, что изменение полной энергии системы равно работе внешних сил (в том числе и сил инерции), действующих на тела системы. Из этого следует, что КПД инерционного двигателя (как отношение кинетической энергии движения аппарата к потребляемой энергии) может оказаться больше 100%, потому что такой двигатель

Считается, что построить инерционный двигатель принципиально невозможно, так как это запрещено законом сохранения импульса. Однако вряд ли кто станет спорить с тем, что классическая механика — отнюдь не истина в последней инстанции. Иначе зачем была создана теория относительности?

Классическая механика склонна считать силы инерции «фиктивными», которые вводятся лишь формально для того, чтобы можно было применять законы Ньютона для движений, рассматриваемых в неинерциальных системах отсчета. Естественно, что при таком толковании сил инерции не возникало даже потребности ставить вопрос об их происхождении.

Во втором и третьем законах Ньютона описывается взаимодействие двух тел в инерциальной системе отсчета, а сила инерции возникает лишь в неинерциаль-ной системе. Источник этой силы (второе тело) пока не найден, но ее неизвестно на каком основании считают внутренней силой неинерциальной системы, хотя внутри нее такого источника нет. А из принципа эквивалентности Эйнштейна следует, что для неинерциальной системы отсчета сила инерции является внешней — так же, как и сила гравитации.

На это, в частности, указывает С.Э.Хай-кин в книге «Физические основы механики» (М., Наука, 1971). Вот что он пишет:

«Общая теория относительности утверждает, что ускоренное движение системы отсчета К* относительно «сферы небесных тел» (или, что то же самое, ускоренное движение «сферы небесных тел» относительно системы К*) является причиной возникновения сил, которые качественно совпадают с наблюдаемыми на опыте силами инерции. То есть, на вопрос о происхождении сил инерции и их фиктивности общая теория относительности дает такой ответ: поскольку силы инерции почти во всем подобны силам тяготения, то можно либо и те, и другие силы считать фиктивными, либо с таким же основанием ни те, ни другие силы не считать фиктивными.

Если принять эту гипотезу о происхождении сил инерции, то на вопрос: «Почему мы не можем указать то конкретное тело, со стороны которого действуют силы инерции (как мы можем сделать в случае «обычных сил»), должен последовать ответ: «Мы не можем указать такое конкретное тело не потому, что его нет, а потому, что таких тел слишком много, — это все небесные тела».

Таким образом, в неинерциальных системах отсчета не существует замкнутых систем тел. Силы инерции для всякой ограниченной системы тел являются внешними. Отсюда ясно, как обстоит дело с законами сохранения в неинерциальных системах отсчета Второй закон Ньютона в них справедлив, и поэтому справедливы все вытекающие из него следствия. Но все следствия, которые вытекают из при

пульса системы тел: производная от момента импульса системы тел равна сумме моментов внешних сил, в том числе и моментов всех сил инерции».

Говоря о законе сохранения импульса, который вытекает из принципа однородности пространства, следует иметь в виду, что, согласно общей теории относительности, в поле тяготения пространство (да и время тоже) неоднородно. А из принципа эквивалентности тяготеющих и инертных масс следует, что в поле сил инерции пространство тоже неоднородно, что говорит о возможности нарушения закона сохранения импульса в неинерциальных системах отсчета.

В поле тяготения однородность пространства нарушается из-за убывания напряженности гравитационного поля с ростом расстояния от его источника. А в поле сил инерции? Может быть из-за ограниченной скорости распространения взаимодействий?

Рассмотрим систему тел 1 и 2 с релятивистскими массами то, соединенных стержнем и движущихся с постоянным ускорением вдоль оси X. Пусть в момент t они движутся со скоростью Vo, но тело 2 получит сигнал о скорости (и, следовательно релятивистской массе то) тела 1 через интервал времени dt, а само будет двигаться со скоростью Vi (и, соответственно, обладать релятивисткой массой mi). Следовательно, в момент времени t + dt на тело 2 со стороны тела 1 действует гравитационная сила F1 ~ mi.то. Но в тот же момент времени тело 1 получит сигнал о скорости тела 2, равной V2 (и, соответственно, релятивистской массе тг), а само будет двигаться со скоростью Vi (и обладать релятивистской массой nm).

находится в потенциальном поле сил инерции и обладает потенциальной энергией, которая переходит в кинетическую энергию движения.

Из всего этого следует, что инерционный двигатель — не фикция, и принцип его работы не противоречит закону сохранения импульса, а лишний раз его подтверждает. Но для построения такого двигателя, работающего за счет сил инерции, а не за счет игры сил трения, необходимо создать стационарное неоднородное поле сил инерции, а не импульсное, как обычно пытаются сделать создатели «инерциоидов».

Обратите внимание: я не пользуюсь термином «безопорный двигатель», потому

А НЕ ФИКЦИЯ

что двигатель данного типа взаимодействует с внешним (по отношению к нему) гравитационным полем Вселенной. А экспертам патентного ведомства, которые советуют изобретателям инерционных двигателей изучать теоретическую механику, я бы посоветовал самим ее как следует изучить. Ведь «безопорное движение» сулит слишком явные выгоды, чтобы пренебрегать любой попыткой его реализовать.

Всех, желающих высказать свое мнение об этой статье, прошу писать по адресу: 344090, Ростов-на-Дону, до востребования. (E-mail: aleksey.baskakov@usa.net). ■

От редакции. Но прежде чем писать, советуем познакомиться с «Нашей дискуссией» 30-летней давности «Возможно ли движение без опоры?» («ТМ», № 4 и 6 за 1969 г.).

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 10 9 9

56