Вы находитесь здесь: Главная > Гравитация > Парадокс контура

Парадокс контура

Движение по криволиненой траектории

Рис.1

         Парадокс контура (далее ПК), или особенности движения материальных тел по криволинейным траекториям под действием внешней силы наиболее часто встречающиеся явления в природе. Под криволинейным движением понимают движение материального тела по траекториям, геометрическая форма которых представляет собой кривую линию. Эта линия может быть окружностью, эллипсом, параболой, спиралью и т.п. Криволинейное движение материальных тел в пространстве Вселенной является одной из основ Мироздания.

         Многие явления на Земле и в Космосе являются настолько привычными для нас, что мы не замечаем их некоторых особенностей, которые подчас не поддаются объяснению. Мы часто встречаемся с ними в разных ситуациях, привыкаем к ним и относимся к ним как к обычным проявлениям, обычным правилам их поведения в окружающем нас пространстве. Но при внимательном рассмотрении их свойств, иногда можно увидеть, ранее не замеченные закономерности, которые, как оказывается в последствии, являются универсальными (общими) и для многих других явлений природы не только на Земле, но и в окружающем нас космическом пространстве.

         В настоящей статье речь пойдет о движении материальных тел по различным криволинейным траекториям под действием внешних сил.

Анализ поведения материальных тел при их движении по криволинейным траекториям показывает, что их поведение подчиняется некоторым правилам (закономерностям), которые можно объединить в общую, единую, компактную формулировку, включающую краткое описание особенностей криволинейного движения материальных тел.

Предлагаемое мной правило, назовем его «Парадокс контура» в сжатой форме описывает поведение материальных тел при их движении по криволинейным траекториям под действием внешних сил и может служить в качестве одного из многих универсальных правил (законов) природы в окружающем нас многообразии явлений во Вселенной?

Это правило может служить для объяснения поведения материальных тел в пространстве с позиции внешнего наблюдателя, т.е. не связанного с системой координат движущегося по криволинейной траектории тела, а также для объяснения физического смысла некоторых явлений, поведение которых необъяснимо до настоящего времени. Упомянутое выше правило может быть применимо для объяснения физических явлений как в макромире, так и в микромире и, на мой взгляд, может помочь исследователям по-новому взглянуть на многие явления природы.

ПК заключается в том, что для стороннего наблюдателя материальное тело (вещество) движущееся под действием внешней силы по криволинейной траектории с одновременным вращением вокруг своей оси, направленной параллельно, или находящейся под углом к направлению движения этого материального тела, изменяет не только направление своего движения на противоположное через половину периода (180 градусов), но и направление вращения вокруг своей оси. А если ось вращения тела перпендикулярна плоскости его траектории, то тело при одновременном движении и вращении вокруг своей оси по криволинейной траектории меняет на противоположное через 180 градусов только направление своего движения, не изменяя направление вращения вокруг своей оси.

Вращение диска

Рис.2

Для того, чтобы понять смысл упомянутого выше ПК рассмотрим его действие на простом примере. Представим себе материальный диск, расположенный перпендикулярно плоскости листа (Рис.2) и вращающийся вокруг своей оси, параллельной плоскости листа. Если внешний наблюдатель находится с правой стороны диска (1), то увидит, что диск вращается против часовой стрелки, а если он окажется с левой стороны диска (2), то увидит, что диск вращается по часовой стрелке.

Движение диска по окружности

Рис.3

Теперь немного усложним задачу (опыт). Материальное тело в форме диска движется по криволинейной траектории близкой к окружности с помощью прочного тросика закрепленного в центре диска с возможностью его вращения. (на рис. не показано). Диск одновременно с движением по траектории непрерывно вращается вокруг своей оси, параллельной траектории движения, по часовой стрелке (Рис.3). После прохождения диском дуги, равной 180 градусам, наблюдатель увидит не только изменение направления движения диска по траектории, но и то, что диск вращается против часовой стрелки. Следует сказать, что наблюдатель заметит изменение направления движения диска уже после прохождения диском четверти дуги траектории (через 90 градусов).

Итак, в первом случае (Рис.2) внешний наблюдатель перемещается относительно диска, чтобы увидеть его противоположную сторону, а во втором случае (Рис.3) наблюдатель остается неподвижным. Иначе говоря, парадокс контура заключается в том, что для внешнего наблюдателя сам контур (траектория) «изменяет» направление движения объекта, движущегося по криволинейной траектории под действием внешней силы на противоположное, а также «изменяет» направление вращения объекта на противоположное через каждые 180 градусов.

Движение жидкости в трубке

Рис.4

Приведу некоторые довольно часто встречающиеся примеры явлений в нашей повседневной жизни, которые происходят в соответствии с указанным выше ПК. Рассмотрим опыт с трубкой в форме полукруга (полу эллипса). Если на вход такой трубки направить под напором поток газа или жидкости с одновременной закруткой потока, то на выходе из трубки наблюдатель увидит, что направление движения жидкости (газа), а также направление вращения потока жидкости изменилось на противоположное (Рис.4).

Вращение троса

Рис.5

ПК применим и при объяснении поведения гибкого троса, изогнутого в форме полукруга и закрепленного в некоторых местах с возможностью свободного вращения, или пропущенного в изогнутой полукругом трубке. Если вращать такой трос с одного конца по часовой стрелке, то другой свободный конец этого троса будет вращаться против часовой стрелки (Рис.5). Это может быть использовано, а возможно уже используется, для передачи вращения в узлах некоторых механизмов.

Движение вентилятора по окружности

Рис.6

В качестве третьего примера рассмотрим движение по окружности работающего вентилятора. Вентилятор закреплен на жестком стержне (на рисунке не показано) и движется по траектории близкой к окружности. После того, как вентилятор окажется на противоположной стороне траектории, через 180 градусов, наблюдатель увидит, что вентилятор изменил направление своего движения и направление вращения пропеллера на противоположные (Рис.6).

Вращение прутка

Рис.7

Рассмотрим еще один пример, опыт Ю.А. Лобанова с вращением прутка по криволинейной траектории с виртуальным центром на оси прутка. Для наглядности эксперимента пруток выполнен с небольшим отростком на одном конце прутка. Будем вращать пруток по часовой стрелке (отросток внизу) (Рис.7)  и, не прекращая вращения, будем поворачивать пруток так, чтобы конец прутка с отростком описывал траекторию, по возможности близкую к окружности, с виртуальным центром. При повороте прутка на 180 градусов, когда конец вращающегося прутка с отростком окажется вверху, мы увидим, что пруток с отростком вращается против часовой стрелки.

Во всех, приведенных выше опытах движение материальных тел подчиняется общему правилу ПК. Естественно попробовать применить это правило и для объяснения других случаев, чтобы показать универсальность ПК. Когда я попытался применить правило ПК к поведению китайского волчка, оказалось, что оно не подходит к объяснению его поведения. На первый взгляд казалось, что поведение волчка аналогично поведению прутка с отростком и китайский волчок, закрученный по часовой стрелке, находясь шляпкой вниз на поверхности стола и, поднявшись на ножку шляпкой вверх, в соответствии с ПК, должен был для наблюдателя со стороны изменить свое вращение на противоположное. Но волчок продолжал вращаться по часовой стрелке. В чем же дело, правило ПК не является универсальным правилом?

При более внимательном рассмотрении поведения волчка оказалось, что правило ПК нельзя применять к поведению китайского волчка по определению. Рассмотрим вращение волчка по этапам (Рис.8).

Китайский волчок

Рис.8

На первом этапе закрученный по часовой стрелке волчок через некоторое время совершит наклон по траектории с центром в точке касания шляпки волчка с поверхностью стола и коснется ножкой поверхности стола. Мы увидим, что эта траектория есть четверть окружности (Рис.8 слева). Затем, поднимаясь на ножку, волчок становится шляпкой вверх, совершая поворот на одну четверть уже другой окружности, с центром в точке касания ножки волчка с поверхностью стола (Рис.8 справа). Таким образом, волчок не совершает в этих двух разных эпизодах поворот на 180 градусов по одной общей траектории и в этом случае к нему не применим ПК. Что касается причины поднятия волчка на ножку, то она подробно изложена в публикациях В. Дроздова и Ю.А. Лобанова. От себя могу дополнить, что такое поведение волчка происходит благодаря силам деформации и трения между поверхностью стола и волчка, а также за счет энергии запасенной при закрутке (запуске) волчка на начальном этапе.

О возможности применения ПК для описания поведения космических тел в процессе их движений по криволинейным траекториям поговорим в следующей статье: «Загадочное поведение Земли на орбите».

Выводы:

1.Впервые приведена формулировка универсального правила (закона) под названием «Парадокс контура», применимое для описания поведения материальных тел при их движении по различным криволинейным траекториям.

2.Показана применимость ПК для объяснения поведения некоторых материальных объектов при их движении по криволинейным траекториям в лабораторных условиях.

3.Сделано предположение о применимости ПК для объяснения некоторых особенностей движения планет и других материальных объектов по их траекториям-орбитам в космическом пространстве.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus

Tags:

Оставить комментарий