Предлагается конкретный способ, который решает проблему и даёт объяснение этому феномену.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 41Следующая ⇒

С помощью устройства можно продемонстрировать на практике, почему две разные массы набирают разные количества энергии от воздействия одной и той же силы. Это изобретение делает возможным обоснование нового закона в физике.

Мы предлагаем устройство, с помощью которого можно выполнить несколько экспериментов для измерения кинетической энергии объектов - шаров с разными массами и может быть использовано в физических лабораториях для подробного объяснения законов физики (например, феномена с ружьём).

Сущность изобретения состоит в том, чтобы раскрыть содержание Закона сохранения количества движения (Закона импульса). Ведь законы физики для того и открываются, чтобы люди получали более полное представление о природе.

Это изобретение преследует цель продемонстрировать на практике с помощью устройства физический феномен, который даёт объяснение, почему пуля, по сравнению с ружьём, получает так много энергии от возгорания пороха в стволе.

Как выглядит данное устройство?

Устройство (фигура 1) состоит из корпуса 1, в котором установлены
пружина 2 и пружина 3. К пружинам привязана нитка 4. Возле пружины 2 в подвешенном состоянии находится шар 5, возле пружины 3 в подвешенном состоянии находится шар 6, а в нижней части корпуса 1 находится тележка 7.

Проводим первый эксперимент: пружина 2 и пружина 3, одинаковые в сопротивлениях и размерах, сжимаются с помощью нитки 4. Возле пружины 2 находится шар 5 (масса 200 гр.), а возле пружины 3 находится шар 6 (масса 100 гр).

Когда нитка 4 отрезается ножницами, пружина 2 и пружина 3 разжимаются. Пружина 2 и пружина 3 при разжимании выталкивают шар 5 и шар 6, впоследствии оба шара набирают кинетическую энергию и ударяют тележку 7. Мы видим, что шар 6 с массой 100 гр ударил первым в тележку 7 (смотрите фигуру -2). Шар с меньшей массой набирает скорость за более короткий промежуток времени, чем более тяжелый шар. Когда проводим первый эксперимент, мы знаем, что потенциальные энергии пружин 2 и 3 равны, потому что их размеры идентичны и сжаты они одинаково - соответственно, кинетические энергии шаров одинаковы, различно только во времени передачи энергии от пружины шарам. Мы знаем, что маленький шар 6 с массой 100 гр. первым ударил тележку 7 - это доказывает, что пружина 3 быстрее передала свою энергию маленькому шару. Из этого следует, что физические тела с разными массами приобретают кинетическую энергию одинаковой величины за разные промежутки времени от одной и той же силы.

m1 > m2 -- (m1 - шар 5 с массой 200 гр., m2 - шар 6 с массой 100 гр.)
tm1 > tm2 -- (время передачи энергии шарам от пружин).
Wk m1 = wk m2 --(кинетическая энергия шаров).

Далее изменяем конструкцию устройства, а именно, добавляем третью пружину. Устройство (фигура - 3) состоит из корпуса 1, в котором установлены пружина 2 и пружина 3, подвешены шар 5, пружина 7 и шар 6, а в нижней части корпуса 1 находятся индикаторы 8 и 9. Нитка 4 фиксирует пружину 7 в сжатом состоянии.С помощью этого устройства проводим второй эксперимент: пружина 7 сжата с помощью нитки 4, справа и слева от пружины расположены два шара 5 и 6 с разными массами. Шар 5 имеет массу 200 гр., а шар 6 имеет массу 100 гр. Когда отрезается нитка 4, пружина 7 распрямляется и выталкивает шары 5 и 6 в противоположные стороны. Шар 5 при ударе в пружину 2 сжимает её, и шар 6 при ударе в пружину 3 тоже её сжимает. Пружины 2 и 3 одинаковы в сопротивлениях  и размерах. С помощью указателей 8 и 9 узнаём кинетическую энергию шаров 5 и 6, которые получили толчок от пружины 7 (смотрите фигуру - 4, которая демонстрирует эксперимент в динамике).

После проведения второго эксперимента видим, что шар 6 с массой 100 гр. сжимает пружину сильнее, чем шар 5 с массой 200 гр. Это происходит потому, что объект с меньшей массой (шар 6 с массой 100гр.) приобретает быстрее кинетическую энергию от пружины 7, чем объект с большей массой (шар 5 с массой 200 гр.). Приходим к выводу: объект с меньшей массой нуждается в более коротком промежутке времени для приобретения кинетической энергии. Пружина 7 находится между шарами 5 и 6, при распрямлении она передает потенциальную энергию шарам в одно и то же время. В таком случае шар с меньшей массой за тот же промежуток времени приобретает больше кинетической энергии.

Из этого следует, что физические тела с разными массами приобретают кинетическую энергию разной величины за одинаковый промежуток времени при воздействии на них одной и той же силы.

m1 > m2 - (массашара 1 больше массы шара 2).
tm1 = tm2 – (равные промежутки времени передачи энергии обоим шарам от пружины).
wkm1 < wkm2 – (кинетическая энергия шара 1 меньше кинетической энергии шара 2).

После проведения этих двух экспериментов обнаруживается противоречие между теорией и практикой: суть третьего закона Ньютона не соответствует проводимым опытам. В третьем законе Ньютона говорится: «Действия двух материальных точек друг на друга численно равны и направлены в противоположные стороны», а более кратко: «Сила действия равна силе противодействия». Несоответствие между этим законом и практикой заключается в том, что сила действия не равна силе противодействия. Первый эксперимент доказывает, что два разных объекта от одной и той же силы приобретают одинаковые количества кинетической энергии, но разные импульсы. Второй эксперимент доказывает, что от одной и той же силы два разных объекта получают одинаковые импульсы, но разные кинетические энергии. В третьем законе Ньютона говорится о равенстве сил, а на самом деле указанное равенство отсутствует: когда импульсы равные, то энергии - разные, а если энергии одинаковы, то отличаются
импульсы.

Для большей ясности продемонстрируем этот феномен с помощью фигуры – 5.

Пружина 2 сжата с помощью нитки 3. Когда отрезаем нитку 3, пружина 2 отталкивает шары 4 и 5 в противоположные стороны.

Фигура - 6 демонстрирует эксперимент в динамике.

Если руководствоваться Законом сохранения количества движения, то получается, что выталкиваемые шары 4 и 5 должны получать одинаковый импульс, чтобы сохранился центр системы. Для примера: шар 4 с массой 100 гр. получил скорость 10 м/с (m2v2), а шар 5 с массой 200 гр. получил скорость 5 м/с (m1v1). Шары 4 и 5 получают одинаковый импульс от пружины 2 m1v1 = m2v2.

Если руководствоваться формулой кинетической энергии то шар 4 с массой 100 гр. получает кинетическую энергию от пружины 2 (Фигура- 6)

а шар 5 с массой 200 гр. получает от той же пружины кинетическую энергию в два раза меньше (Фигура- 6).

К примеру, пружина 2 в фигуре- 5 в сжатом состоянии имела потенциальную энергию 7,5 дж. После её выпрямления, если исключить потери, шар 4 получил 5 дж., а шар 5 получил 2,5 дж - шар 4 c массой 100гр. получил кинетическую энергию в два раза больше, чем шар 5 с массой 200 гр. Фигура-7 демонстрирует, что при ударе шаров о пружины их сжимает по-разному - соответственно, энергия в пружинах разная.

Смысл этого явления становится ясным, если сравнить фигуру - 7 и фигуру -8. В фигуре -7 мы видим, что шары 4 и 5 при получении одинаковых импульсов имеют разные кинетические энергии и за одинаковый промежуток времени сжимают пружины по-разному, потому что тележка фиксирована и неподвижна. Если же рассмотреть фигуру - 8, где тележка может легко передвигаться, то обе прикрепленные к тележке пружины во время сжатия стремятся уравнять свои сопротивления и тем самым заставляют тележку двигаться. Таким образом, фигура - 8 демонстрирует, что тележка смещается в направлении более сильного удара, полученного от более лёгкого шара. Хотя шары здесь имеют одинаковый импульс, но центр системы меняет своё положение, поскольку шары имеют разные кинетические энергии и поэтому выполняют разные работы! Это притом, что тележка находится в закрытой системе и извне не действуют никакие силы.

Данный эксперимент помогает понять феномен с ружьём: почему в мом ент стрельбы пуля приобретает больше кинетической энергии по сравнению с ружьём. У автомата Калашникова пуля при выходе из ствола имеет кинетическую энергию, равную 2020 дж., а сам автомат имеет всего лишь кинетическую энергию, равную 5 дж - разница двух энергий составляет 2015 дж! Смотрим фигуру - 9.

m1v1 (импульс пули) = кинетической энергии в 2020 дж.
m2v2 (импульс автомата) = кинетической энергии в 5 дж.

Пуля и ружьё во время выстрела получат одинаковый импульс

m1v1 = m2v2, но обе массы приобретают разные кинетические энергии - у пули 2020 дж., а у ружья 5 дж. Энергия пули равна токовой у массы 202 кг, падающей с высоты одного метра, а энергия ружья равна таковой у массы 0.5 кг., падающей с высоты одного метра. Что сожмёт сильнее пружину при падении с высоты одного метра: шар весом 202кг или шар весом 0.5кг?

Итак, пуля и ружье с одинаковыми импульсами имеют разные кинетические энергии и способны выполнять разные работы, поэтому впоследствии при столкновении с другими объектами центр масс системы меняется! Пуля своей кинетической энергией при столкновении с объектом отбросит его дальше, чем ружьё. При этом человек, который выстрелил из ружья, и человек, в которого стреляли, находятся в замкнутой системе, то есть извне не действуют никакие силы. За счёт энергии, сформировавшейся в ружье, одного человека ударит гораздо сильнее, чем второго, и отбросит дальше – изменится центр масс системы, состоящей и ружья, пули и двух человек. Если же руководствоваться Законом сохранения количества движения (Законом сохранения импульса), то оба человека сместятся от центра системы одинаково.

Итак, энергии пули и ружья направлены в противоположные стороны и численно не равны - физический феномен, который имеет место при стрельбе, доказывает, что равенство не сохраняется. Таким образом, на основе третьего закона Ньютона феномен с ружьём объяснить невозможно.

В результате проведённых экспериментов становится очевидным, что Закон сохранения количества движения (Закон сохранения импульса, ЗСИ) имеет место быть лишь тогда, пока объекты, получившие одинаковый импульс, не сталкиваются с другими объектами. ЗСИ утверждает, что взаимодействие тел, составляющих замкнутую систему, приводит только к обмену количествами движения между этими телами, но не может изменить движения системы как целого: при любом взаимодействии между телами, образующими замкнутую систему, скорость движения центра инерции (центра масс) не изменяется. Но эксперимент доказывает противоположное: центр масс системы меняется при взаимодействиях с другими объектами.

Выводом из пятой главы является седьмая закономерность:

Если в Закон сохранения количества движения включить время t, это помогает понять, почему объекты с одинаковыми импульсами в замкнутой системе могут иметь разные кинетические энергии, и даёт объяснение феномену с ружьём.

Рассмотрим оба случая с учётом универсальной закономерности захвата энергии телами Z (m, v):

1. m₁v₁=m₂v₂,   A_1,2=m_1,2v_1,2²/2·Z(m_1,2,v_1,2,m_тела1,2,v_тела1,2)

2. E=m₁v₁²/2=m₂v₂²/2,   A_1,2=E·Z(m_1,2,v_1,2,m_тела1,2,v_тела1,2)

В общем случае всегда A₁≠A₂. Очевидно, возможен и промежуточный случай неравенства импульсов и энергий, когда не выполняются Закон сохранения импульса (закон сохранения центра масс системы) и Закон сохранения энергии.

Общий вывод: замкнутых систем в природе не существует, всегда необходимо рассматривать полный комплекс взаимодействующих тел вне рамок какой-либо ограниченной (замкнутой) системы.

БЕЗОПОРНОЕ ДВИЖЕНИЕ-2.

Бутов С.В.

https://varipend.narod.ru/analog/append.htm

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии