22 Ноября 2014 г.

Приложение 5

Закон инерционного движения в условиях сопротивления движению.

Движение по инерции при сопротивлении движению.

Механика. График функции торможения. Закон инерциального движения в условиях сопротивления движению ( в том числе сопротивления среды).

1. Постановка задачи.

Такой тип движения существует в современных видах спорта: кёрлинг, движение шайбы, движение шаров в бильярде. Также по такому закону движутся детские автомобили с инерционным двигателем.

Рис. 1. Фото броска камня в кёрлинге.

Рис. 2. Фото игры в кёрлинг.

Рис. 3. Бросок шайбы в хоккее.

Рис. 4. Бильярд.

Рис. 5. Бильярдные шары.

К такому типу движения относятся все виды торможения транспортных средств с выключенным двигателем.

Современная физика не представляет никакой информации об уравнении движения по инерции в условии сопротивления движению.

2. Первый эксперимент с инерционным движением шашки.

Проведём эксперимент с броском шашки. Шашка в результате толчка рукой движется по шероховатому линолеуму.

Движение шашки вдоль шкалы расстояния будем фиксировать видеосъёмкой с частотой кадров 300 кадров в секунду.

Видео 1. Эксперимент с инерциальным движением шашки в условиях сопротивления среды.

По видео, при помощи программы AVS –редактор (AVS – редактор ver 6.3.3. 235.), составим таблицу.

время (сек)	расстояние (М)
2.8910	0
2.9110	0.05
2.9310	0.10
2.9510	0.15
2.9710	0.20
2.9950	0.25
3.0190	0.30
3.0430	0.35
3.0630	0.40
3.0870	0.45
3.1150	0.5
3.1430	0.55
3.1710	0.6
3.2030	0.65
3.2310	0.7
3.2670	0.75
3.2990	0.8
3.3390	0.85
3.3790	0.9
3.4270	0.95
3.4830	1.0
3.5510	1.05
3.6910	1.13

Таблица 1. Экспериментальные данные первого эксперимента инерционного движения шашки.

График экспериментальных данных приведён на рис. 6.

Рис. 6. Экспериментальные данные первого эксперимента инерционного движения шашки.

При построении графика, время было сдвинуто на 2,8910 секунды назад (время старта равно 2,8910 сек.), поэтому предполагается, что время начала движения совпадает с моментом времени, равном нулю. Такой сдвиг удобен, для изучения явлений в условиях синхронизации.

На рисунке 6 приведён график уменьшающегося (затухающего) движения. Последняя точка графика – особая – это точка остановки движения тела (ТОДТ). При остановке: происходит явление остановки движения тела (ЯОДТ).

Предположительно, график на рисунке 6 представляет собой экспоненто-разностную кривую.

Функция экспоненто-разностной кривой получается при вычислении разности экспоненциальной функции

(2.01)

где τ – время.

от некоторого постоянного числа (величины) L_MAX, где τ – время.

Получается следующая функция:

(2.02)

Но при решении дифференциальных уравнений учитываются начальные условия. Потому, уравнение для инерциального движения в условиях сопротивления будет отличаться от (2.02).

Поставим задачу, найти математическую модель для инерционного движения в условиях сопротивления движению (ИДВУСД) экспериментальным способом. После чего, выведем уравнение движения аналитически. Прежде, чем приступить к решению этой задачи, следует рассмотреть несколько вопросов о свойствах инерционного движения в условиях сопротивления движению (ИДВУСД).

1.

Так, движение, описываемое уравнением (2.02), является во времени вечным, и не предполагает в математической модели точку остановки движения тела (ТОДТ).

2.

То, что мы называем «инерционное движение в условиях сопротивления движения» - является реальным движением, которое наблюдается экспериментально на поверхности планеты Земля в условиях гравитации. Также, опыты с инерционным движением в условиях сопротивления движению можно ставить и в космосе в условиях невесомости.

Современная физика предполагает другое определение для «инерционного движения», поэтому надо научиться видеть различие.

Инерционное движение – в понимании современной физики – это движение без приложения сил.

Но на практике такого движения достигнуть нельзя. Даже движение на плоскости в условиях гравитации Земли подвержено воздействию гравитации. Если центр плоского квадрата установить перпендикулярно радиусу Земли, то сила притяжения в центре квадрата будет больше, чем на краях, а значит, все тела на плоской поверхности квадрата, если нет сопротивления их движению, будут скатываться в центр квадрата.

Потому, при проведении опытов, мы не будем учитывать малое воздействие сил гравитации. Но это воздействие всегда будет проявлять себя.

3.

Планета Земля вращается, поэтому современная физика вводит понятие фиктивной силы Кориолиса. При точных экспериментах движения тел по инерции в условиях сопротивления можно обнаружить анизотропию пространства на поверхности Земли, обусловленных её вращением.

Силы Кориолиса не существует. И её вводят для возникновения возможности математических расчётов в «кривой механике», построенной на условии существовании различных фиктивных сил, типа силы трения. Поэтому это явление анизотропии механического движения по инерции в условии сопротивления движения, мы будем связывать с инерционным воздействием явления вращения Земли (ИВЯВЗ).

4.

Следует рассмотреть понятие "движение по взаимоисключающим траекториям". Ведь правда, если тянуть какое-либо тело в разных направлениях, оно нагреется, и даже разрушиться. Происходит ли такое явление при инерционном движении? Оказывается да. Для примера - велосипедное колесо - движется по кругу (в воздухе, без соприкосновения с дорогой), и его основная масса "шина колеса" движется почти по одной траектории. Но если будет вращаться шар, то его точки поверхности будут двигаться по разным траекториям. Это приведёт к тому, что шар будет пытаться двигаться по "взаимоисключающим траекториям". Это приводит: во-первых к разогреву шара, во-вторых, затухание его движения увеличивается. То же самое касается и маховика. Потому колесо - имеет в основном одну траекторию и хорошо вписывается в мат модель. То же можно увидеть, если взглянуть на "гайку Джанибекова". Гайка Джанибекова - "барашек" - пример движения массы по взаимоисключающим траекториям. Потому в движении гайки Джанибекова будет более большое затухание. Она через время "D" переворачивается, и переходит на отрицательное движение... Тут скорее всего колебательный, маятниковый процесс.

5.

Движение по прямому отрезку следует уравнять с движением по кругу. Так, движение бильярдного шара по прямолинейному треку, будет моделироваться также, как движение колеса с очень тонкими спицами. При этом радиус этого «математического» колеса должен быть достаточно большим, чтобы отрезок трека мог быть наложен на дугу колеса.

Такое уравнивание предполагает, что движение по инерции в условиях сопротивления движению – это всё-таки движение электрически заряженных частиц, которые входят в состав атомов. Возникают скомпенсированные (скалярные) магнитные поля. Движение эфира – вихревое, в виде колец, а значит, законы инерции подчиняются учению о вихревом движении эфира.

6.

Рассмотрим вопросы о наблюдении явления, посредством построения графиков движения. Инерционное движение в условиях сопротивления, имеет вид убывания движения. Для наблюдения убывания движения строим 2 вида графиков. Первый вид: график координаты - на оси X откладываем время, на оси Y - координату движения. Второй вид: график скорости - на оси X откладываем время, на оси Y откладываем - скорость. Назовём их кратко: график координаты, и график скорости.