Техника - молодёжи 2005-05, страница 31

центробежные силы) мы должны учесть и все эти составляющие.

Значит, инерциальной системой отсчета является та система отсчета, в основу которой положен результирующий гравитационный вектор в данной точке пространства. Второй момент: величина инертной массы зависит от величины гравитационного вектора.

Именно поэтому, вращаясь вместе с Землей, мы не замечаем этого вращения, т.к. основную составляющую гравитационного вектора создает наша планета.

На самом деле мы ощущаем себя неподвижными относительно результирующего гравитационного вектора в данной точке пространства, а не относительно гравитационного вектора, созданного Землей. Но эта разница настолько мала, что мы практически ее не ощущаем.

Но то, что не чувствуем мы, чувствует маятник Фуко (рис. 4).

Как следует из рисунка, плоскость качания маятника поворачивается относительно Земли в направлении часовой стрелки, причем за сутки она совершает один оборот. Существует мнение, что плоскость качания остается неизменной относительно гелиоцентрической системы отсчета. Но на самом деле это не так: плоскость качания остается неизменной не относительно гелиоцентрической системы отсчета, а относительно результирующего гравитационного вектора в данной точке пространства, а он также совершает полный цикл за сутки (если пренебречь влиянием Луны и других тел, т.к. их составляющая намного меньше Земной и солнечной).

Допустим, что наша Земля вращалась бы раз в сто быстрее. Чтобы мы ощущали, находясь в таких условиях? Многие физики считают, что на движение тел существенное влияние стали бы оказывать так называемые кажущиеся (фиктивные) силы, связанные с неинерциальностью системы отсчета. На самом деле инерционные силы не стали бы проявляться, т.к. вращение всех тел на Земле происходило бы вместе с ее полем гравитации, которая составляет основную часть результирующего гравитационного вектора, который, в свою очередь, является основой построения инерциальной (неподвижной) системы отсчета.

Таким образом, можно предположить, что инерционные и центробежные силы проявляются только при перемещении предметов и тел во внешних гравитационных полях, т.е. они являются вторичными или производными от гравитационных.

Исходя из изложенного, можно предположить, что для каждой точки пространства в данный момент существует только одна координатная система, которая может рассматриваться как «абсолютная» или «неподвижная» система координат, в основу которой положен результирующий, суммарный гравитационный вектор, являющийся геометрической суммой всех гравитационных сил, действующих на элементарное тело в данной точке пространства в данный момент.

Тогда понятие «абсолютное или неподвижное пространство» обретает вполне

определенное, локальное значение, оно уже не увязывается с «неподвижными звездами» или «единым мировым аквариумом». Тела могут перемещаться относительно друг друга, оставаясь в то же время «неподвижными», но эта «неподвижность» оказывается уже локальной, а не абсолютной. Не нарушается в этом случае и принцип относительности.

Представим себе два тела в пространстве, находящиеся друг от друга на некотором расстоянии. Каждое тело является источником гравитационного поля, причем условно будем предполагать, что вся масса тел концентрируется в их геометрических центрах. На рис. 5 представлены графики изменения сил тяготения в пространстве между телами.

Из графика следует, что, по мере удаления от центра тела, его гравитационная активность будет сокращаться, и где-то между телами можно найти точку, в которой противоположно направленные гравитационные силы уравновесятся, результирующий вектор в этой точке будет равен нулю (предполагается, что третьи тела на систему не влияют). Это равновесие выразится уравнением

м. Ш

— - —^ гае: М, я Mj — мессы тел;

и Rj — расстояния от центров мае: до точки рлг.ч;;? лравнтадиешшх сил;

Из него же следует, что в точке О происходит взаимное уничтожение равных гравитационных сил, направленных в разные стороны, результативный гравитационный вектор уменьшается до нуля, а затем начинает увеличиваться, но меняет знак действия на обратный.

Рассмотрим теперь, что произойдет с волчком, если в приведенной на рис. 5 схеме его перенести с тела А на тело В. Предположим, что оба эти тела вращаются в разные стороны, если наблюдать их со стороны (например, из точки С), и делают по п оборотов в единицу времени. Допустим, что исследуемый волчок мы поместили на вершину тела А (рис. 6), причем он будет неподвижен относительно этого тела. Следовательно, для наблюдателя, находящегося в точке С, он будет вращаться вместе с телом А и делать п оборотов в единицу времени, но поскольку тело тоже вращается с такой же угловой скоростью, то для наблюдателя на планете А это враще

ние заметно не будет, поскольку гравитационное поле, создаваемое телом А, будет также вращаться совместно с ним.

Теперь, сохраняя состояние волчка, в котором он находился в точке (1), начнем постепенно перемещать волчок от тела А к телу В. В точке (2) результирующий гравитационный вектор сократится до нуля (см. рис. 5), и никакие инерционные силы проявляться не будут, хотя для наблюдателя, находящегося в точке С, волчок будет вращаться и делать п оборотов в единицу времени

Если продолжать перемещение волчка к телу В, то на этом отрезке пути станет проявляться влияние вращающегося гравитационного поля тела В. Оно будет непрерывно возрастать и достигнет максимума у вершины тела В, в точке (3), относительно которого волчок будет вращаться и делать уже 2п оборотов в единицу времени, так как в этом случае суммируются обороты волчка, полученные при совместном вращении с телом А и обороты тела В. В этом случае в элементах волчка будут проявляться инерционные (центробежные) силы, связанные с вращением волчка относительно гравитационного поля тела В.

Итак, из изложенного следует, что гравитация всегда первична и является непременным свойством и качеством всех материальных тел. Закономерность распространения гравитационных воздействий описывается законом Ньютона, но характер и природа этого явления пока современным физикам неизвестны. Инерционные силы всегда вторичны и проявляются только при перемещении материальных тел во внешних гравитационных полях, которые могут условно рассматриваться как некая среда, заполняющая Вселенную.

В каждой точке пространства, в каждый данный момент существует только одна истинная координатная система, относительно которой могут решаться все вопросы механики. Основой построения этой координатной системы является результирующий гравитационный вектор, представ-ляющий собой геометрическую сумму всех гравитационных взаимодействий, проявляющихся в данной точке пространства. Что происходит в зонах либрации, где результирующий вектор равен нулю и инерционные силы не проявляются, мы пока не знаем.

Данная статься публикуется в авторской редакции и полностью основана на теоретических и экспериментальных исследованиях Юрия Александровича Фомина.

Рис. 4

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 2 0 0 5

29