Механика движения вращающихся тел

Первый закон Ньютона и гироскопы
Автор
Сообщение
Владимир Ера
#28540 2019-01-10 13:57 GMT


 

                                          Механика движения вращающихся тел
© Ерашов В.М.

Первый закон Ньютона
При отсутствии внешних сил, тело сохраняет состояние покоя или равномерного движения с равным нулю ускорением.
Докажем, что закон справедлив для любых тел, в том числе и вращающихся.
Во-первых, за все время существования закона, а это несколько столетий, ни разу не потребовалось уточнять, что и вращающиеся тела подчиняются данному закону, это воспринимается как само собой разумеющееся. Мы же прибегли к уточнению только по той причине, что следствием из этого последуют очень важные выводы для теории гироскопов, которые в какой-то степени противоречат современным взглядам на свойство вращающихся тел в части движения вращающихся тел в неинерциальных системах отсчета.
Сначала приведем теоретическое доказательство нашего уточнения, руководствуясь принципом, кашу маслом не испортишь. Для чего обратимся к мысленному эксперименту:
В пространстве в инерциальной системе координат покоится сложное физическое тело, состоящее из аккумулятора электрической энергии, электродвигателя с маховиком на валу. На тело не действуют никакие внешние силы, следовательно, состояние покоя полностью отвечает первому закону Ньютона. То, что тело сложное, а не простое, не имеет ни какого значения, уж это-то, надеюсь, доказывать не нужно.
Дальше, предположим, что произошло замыкание электрической цепи, и аккумулятор раскрутил ротор и статор электродвигателя. Обратим внимание читателей, что ротор и статор должны вращаться в разные стороны, так требует закон сохранения момента количества движения, который в сумме и до раскрутки и после должен остаться постоянным.
Вполне очевидно, что центр масс нашего сложного тела и до раскрутки и после раскрутки сохранит изначальное состояние, то есть останется неподвижным относительно инерциальной оси отсчета, так требует закон сохранения количества движения. А вот для доказательства теоремы методом от противного, предположим, каждая из вращающихся частей нашего тела подверглась действию некой силы неизвестной природы. Так как статор и ротор вращаются в противоположные стороны, но относительно общей оси, то и действие сил будет направлено в разные стороны так, что возникнет некий момент вращения всего тела относительно произвольной оси. Но, тот же закон сохранения момента количества движения такого вращения допустить не может, это приведет к его нарушению.
Следовательно, мы установили, что при раскрутке тела на его вращающиеся части никакие силы неизвестной природы не действуют, центробежная сила не в счет, она является внутренней силой, как для статора, так и для ротора.
В итоге, как следствие первого закона Ньютона, мы можем записать:
Все тела, в том числе и вращающиеся, подчиняются первому закону Ньютона в инерциальной системе отсчета.
А теперь рассмотрим все ту же задачу со сложным телом, но уже в неинерциальной системе отсчета, например, сложное тело покоится на поверхности Земли.
Докажем, что и после раскрутки не только центр масс нашего тела останется покоиться относительно поверхности Земли, то есть относительно неинерциальной системы отсчета, но и ось вращения сохранит свое первоначальное положение. Правда, мы должны уточнить, что до раскрутки испытуемое тело находилось в состоянии равновесия,
 силу притяжения Земли уравновешивала реакция опоры, то есть эти силы действовали по оси будущей раскрутки, и ось проходила не только через точку опоры, но и через центр тяжести Земли.
Так вот мы уточнили, что тело до раскрутки находилось к поверхности Земли в состоянии равновесия. Проведем мысленную раскрутку. Раньше мы установили, что в инерциальной системе отсчета, тело и после раскрутки сохраняет состояние покоя как центра масс, так и положения оси вращения.
В неинерциальной системе координат, на тело как до раскрутки так и после раскрутки дополнительно действует внешняя сила притяжения Земли, но она уравновешивается реакцией опоры. После раскрутки, ни величина ни направление действия сил притяжения и реакции опоры не претерпели изменений. Следовательно, и после раскрутки вращающиеся части сложного тела сохранят положение равновесия относительно Земли и не приобретут какого-либо дополнительного движения.
А значит:
Первый закон Ньютона справедлив для вращающегося тела не только в инерциальной системе отсчета, но и в неинерциальной,  относительно этой неинерциальной системы.
Иначе говоря:

Если какое-то тело в неинерциальной системе отсчета находилось в состоянии покоя относительно неинерциальной системы отсчета, то и после раскрутки оно не только сохранит состояние покоя центра масс, но и положение оси раскрутки.
Таким образом, мы через первый закон Ньютона строжайшим образом вывели главный закон гироскопа:
Все гироскопы, ось вращения которых расположена вертикально к поверхности Земли, могут сохранять это устойчивое положение вращения бесконечно долго, если трением в точке опоры можно пренебречь и на гироскоп не действуют другие внешние силы кроме

силы тяжести Земли и реакции опоры.

     Многие ученые до сих пор полагали, что гироскопы и на поверхности Земли сохраняют положение оси вращения неподвижным относительно звезд, то есть относительно инерциальной системы отсчета, когда мы пришли к заключению, что на Земле (в неинерциальной системе отсчета) гироскопы сохраняют неподвижное положение оси вращения относительно Земли, если эта ось была неподвижной до раскрутки. Раскрутка гироскопа не оказывает воздействия на ось вращения, а значит не может менять состояние оси.

                                                                    7.01.2019г.



Механика движения вращающихся тел
© Ерашов В.М.

Первый закон Ньютона
При отсутствии внешних сил, тело сохраняет состояние покоя или равномерного движения с равным нулю ускорением.
Докажем, что закон справедлив для любых тел, в том числе и вращающихся.
Во-первых, за все время существования закона, а это несколько столетий, ни разу не потребовалось уточнять, что и вращающиеся тела подчиняются данному закону, это воспринимается как само собой разумеющееся. Мы же прибегли к уточнению только по той причине, что следствием из этого последуют очень важные выводы для теории гироскопов, которые в какой-то степени противоречат современным взглядам на свойство вращающихся тел в части движения вращающихся тел в неинерциальных системах отсчета.
Сначала приведем теоретическое доказательство нашего уточнения, руководствуясь принципом, кашу маслом не испортишь. Для чего обратимся к мысленному эксперименту:
В пространстве в инерциальной системе координат покоится сложное физическое тело, состоящее из аккумулятора электрической энергии, электродвигателя с маховиком на валу. На тело не действуют никакие внешние силы, следовательно, состояние покоя полностью отвечает первому закону Ньютона. То, что тело сложное, а не простое, не имеет ни какого значения, уж это-то, надеюсь, доказывать не нужно.
Дальше, предположим, что произошло замыкание электрической цепи, и аккумулятор раскрутил ротор и статор электродвигателя. Обратим внимание читателей, что ротор и статор должны вращаться в разные стороны, так требует закон сохранения момента количества движения, который в сумме и до раскрутки и после должен остаться постоянным.
Вполне очевидно, что центр масс нашего сложного тела и до раскрутки и после раскрутки сохранит изначальное состояние, то есть останется неподвижным относительно инерциальной оси отсчета, так требует закон сохранения количества движения. А вот для доказательства теоремы методом от противного, предположим, каждая из вращающихся частей нашего тела подверглась действию некой силы неизвестной природы. Так как статор и ротор вращаются в противоположные стороны, но относительно общей оси, то и действие сил будет направлено в разные стороны так, что возникнет некий момент вращения всего тела относительно произвольной оси. Но, тот же закон сохранения момента количества движения такого вращения допустить не может, это приведет к его нарушению.
Следовательно, мы установили, что при раскрутке тела на его вращающиеся части никакие силы неизвестной природы не действуют, центробежная сила не в счет, она является внутренней силой, как для статора, так и для ротора.
В итоге, как следствие первого закона Ньютона, мы можем записать:
Все тела, в том числе и вращающиеся, подчиняются первому закону Ньютона в инерциальной системе отсчета.
А теперь рассмотрим все ту же задачу со сложным телом, но уже в неинерциальной системе отсчета, например, сложное тело покоится на поверхности Земли.
Докажем, что и после раскрутки не только центр масс нашего тела останется покоиться относительно поверхности Земли, то есть относительно неинерциальной системы отсчета, но и ось вращения сохранит свое первоначальное положение. Правда, мы должны уточнить, что до раскрутки испытуемое тело находилось в состоянии равновесия,
силу притяжения Земли уравновешивала реакция опоры, то есть эти силы действовали по оси будущей раскрутки, и ось проходила не только через точку опоры, но и через центр тяжести Земли.
Так вот мы уточнили, что тело до раскрутки находилось к поверхности Земли в состоянии равновесия. Проведем мысленную раскрутку. Раньше мы установили, что в инерциальной системе отсчета, тело и после раскрутки сохраняет состояние покоя как центра масс, так и положения оси вращения.
В неинерциальной системе координат, на тело как до раскрутки так и после раскрутки дополнительно действует внешняя сила притяжения Земли, но она уравновешивается реакцией опоры. После раскрутки, ни величина ни направление действия сил притяжения и реакции опоры не претерпели изменений. Следовательно, и после раскрутки вращающиеся части сложного тела сохранят положение равновесия относительно Земли и не приобретут какого-либо дополнительного движения.
А значит:
Первый закон Ньютона справедлив для вращающегося тела не только в инерциальной системе отсчета, но и в неинерциальной, относительно этой неинерциальной системы.
Иначе говоря:

Если какое-то тело в неинерциальной системе отсчета находилось в состоянии покоя относительно неинерциальной системы отсчета, то и после раскрутки оно не только сохранит состояние покоя центра масс, но и положение оси раскрутки.
Таким образом, мы через первый закон Ньютона строжайшим образом вывели главный закон гироскопа:
Все гироскопы, ось вращения которых расположена вертикально к поверхности Земли, могут сохранять это устойчивое положение вращения бесконечно долго, если трением в точке опоры можно пренебречь и на гироскоп не действуют другие внешние силы кроме

силы тяжести Земли и реакции опоры.

Многие ученые до сих пор полагали, что гироскопы и на поверхности Земли сохраняют положение оси вращения неподвижным относительно звезд, то есть относительно инерциальной системы отсчета, когда мы пришли к заключению, что на Земле (в неинерциальной системе отсчета) гироскопы сохраняют неподвижное положение оси вращения относительно Земли

7.01.2019г.
 

Бульбаш
#28542 2019-01-10 14:29 GMT

У вашего гироскопа всего одна степень свободы.

Дмитрий Юрьевич

Владимир Ера
#28544 2019-01-10 14:44 GMT

Нет!

У моего гироскопа один Ньютон и неограниченное количество степеней свободы, ось гироскопа может менять положение относительно поверхности Земли, как ей вздумается, но она это не делает, потому как нет в ПРИРОДЕ такой силы, которая заставила бы ее это сделать.

  Если Вам такая сила известна, то откройте природу этой «волшебной» силы «темному» человечеству.
 

штирлиц 666
#28548 2019-01-10 16:44 GMT
#28540 Владимир Ера :



 

Чушь конечно собачья. Но мне вот в рассуждениях интересна она деталь.Почему гироскоп будет сохранять количество вращательного движения относительно неинерциальной системы отсчета связанный с Землей? С чем связанна такая избирательность?

Anderis
#28558 2019-01-10 20:29 GMT
#28544 Владимир Ера :

Нет!

У моего гироскопа один Ньютон и неограниченное количество степеней свободы, ось гироскопа может менять положение относительно поверхности Земли, как ей вздумается, но она это не делает, потому как нет в ПРИРОДЕ такой силы, которая заставила бы ее это сделать.

  Если Вам такая сила известна, то откройте природу этой «волшебной» силы «темному» человечеству.

Ваша проблема в том, что вы не знаете, что такое гироскоп!!!   Да-да-да, не удивляйтесь. К чему ось прикручена???

Силу, о которой вы не знаете, ещё 400 лет назад нашел Исаак Ньютон и называется она «сила притяжения».

Учите уроки… и делайте прилежно домашние задания.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Владимир Ера
#28561 2019-01-10 21:30 GMT

Чушь конечно собачья. Но мне вот в рассуждениях интересна она деталь.Почему гироскоп будет сохранять количество вращательного движения относительно неинерциальной системы отсчета связанный с Землей? С чем связанна такая избирательность?

конец цитаты.

  Никакой избирательности.

Если ось до раскрутки была неподвижна относительно Земли, соответственно относительно звезд она делала один оборот в сутки, то и после раскрутки все останется, как есть.

Если бы до раскрутки гироскоп делал один оборот относительно Земли, а относительно звезд он был бы неподвижен, то и после раскрутки, все отталось бы как есть. Единственное, как только ось гироскопа отклонилась от вертикального положения, сила тяжести Земли создала бы прицессию. Но, это уже другая история.
 

Владимир Ера
#28562 2019-01-10 21:34 GMT

Ваша проблема в том, что вы не знаете, что такое гироскоп!!!   Да-да-да, не удивляйтесь. К чему ось прикручена???

 Силу, о которой вы не знаете, ещё 400 лет назад нашел Исаак Ньютон и называется она «сила притяжения».

 Учите уроки… и делайте прилежно домашние задания.

Ваша проблема в том, что вы не знаете, что такое гироскоп!!! Да-да-да, не удивляйтесь. К чему ось прикручена???

Силу, о которой вы не знаете, ещё 400 лет назад нашел Исаак Ньютон и называется она «сила притяжения».

 Учите уроки… и делайте прилежно домашние задания.

конец цитаты.

 

   Ваша проблема в том, что вы корчите из себя здесь клоуна. В итоге: ни научный деятель, ни клоун, а так что-то скользкое и аморфное.


 

Anderis
#28572 2019-01-11 09:18 GMT
#28562 Владимир Ера :

   Ваша проблема в том, что вы корчите из себя здесь клоуна. В итоге: ни научный деятель, ни клоун, а так что-то скользкое и аморфное.

Лучше быть " скользким и аморфным", чем клиническим идиотом.

Учите физику и не изобретайте велосипед.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Бульбаш
#28573 2019-01-11 13:39 GMT
#28544 Владимир Ера :

Нет!

У моего гироскопа один Ньютон и неограниченное количество степеней свободы, ось гироскопа может менять положение относительно поверхности Земли, как ей вздумается, но она это не делает, потому как нет в ПРИРОДЕ такой силы, которая заставила бы ее это сделать.

  Если Вам такая сила известна, то откройте природу этой «волшебной» силы «темному» человечеству.
 

У вашего сложного тела ось не имеет возможности свободного вращения в пространстве. Это что то вроде спинера приклееного к опоре. Это не гироскоп.

Дмитрий Юрьевич

штирлиц 666
#28586 2019-01-11 18:01 GMT
#28561 Владимир Ера :

 

  Никакой избирательности.

Если ось до раскрутки была неподвижна относительно Земли, соответственно относительно звезд она делала один оборот в сутки, то и после раскрутки все останется, как есть.

Если бы до раскрутки гироскоп делал один оборот относительно Земли, а относительно звезд он был бы неподвижен, то и после раскрутки, все отталось бы как есть. Единственное, как только ось гироскопа отклонилась от вертикального положения, сила тяжести Земли создала бы прицессию. Но, это уже другая история.
 

И че теперь делать то? Все гирокомпасы выкидывать? Зачем ты такой секрет выдал? Neutral

Anderis
#28623 2019-01-13 09:19 GMT
#28586 штирлиц 666 :

И че теперь делать то? Neutral

Спокойно и не торопясь продолжать изучать Науки.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

штирлиц 666
#28626 2019-01-13 10:39 GMT
#28623 Anderis :
 

Спокойно и не торопясь продолжать изучать Науки.

Спасибо за совет и соучастие.Так и сделаем. Тем более я никуда не тороплюсь.

Владимир Ера
#30495 2019-03-23 13:07 GMT
#28586 штирлиц 666 :
#28561 Владимир Ера :


 

  Никакой избирательности.

Если ось до раскрутки была неподвижна относительно Земли, соответственно относительно звезд она делала один оборот в сутки, то и после раскрутки все останется, как есть.

Если бы до раскрутки гироскоп делал один оборот относительно Земли, а относительно звезд он был бы неподвижен, то и после раскрутки, все отталось бы как есть. Единственное, как только ось гироскопа отклонилась от вертикального положения, сила тяжести Земли создала бы прицессию. Но, это уже другая история.

 

И че теперь делать то? Все гирокомпасы выкидывать? Зачем ты такой секрет выдал? Neutral

Тонкий намек на то, мол теория не верна (принятая), а гироскопы работают.

Да, работают, методом тыка можно заставить что угодно работать, весь вопрос в том, сколько тыков потребуется.

С хорошей теорией тыков потребуется многократно меньше.


 

Anderis
#30502 2019-03-23 16:41 GMT
#30495 Владимир Ера :
#28586 штирлиц 666 :
#28561 Владимир Ера :


 

  Никакой избирательности.

Если ось до раскрутки была неподвижна относительно Земли, соответственно относительно звезд она делала один оборот в сутки, то и после раскрутки все останется, как есть.

Если бы до раскрутки гироскоп делал один оборот относительно Земли, а относительно звезд он был бы неподвижен, то и после раскрутки, все отталось бы как есть. Единственное, как только ось гироскопа отклонилась от вертикального положения, сила тяжести Земли создала бы прицессию. Но, это уже другая история.

 

 

И че теперь делать то? Все гирокомпасы выкидывать? Зачем ты такой секрет выдал? Neutral

Тонкий намек на то, мол теория не верна (принятая), а гироскопы работают.

Да, работают, методом тыка можно заставить что угодно работать, весь вопрос в том, сколько тыков потребуется.

С хорошей теорией тыков потребуется многократно меньше.

Теория описывает ывление, а не явление — теорию… Перепутал… как только нормально мыслить начнешь — всё получится, не отчаивайся.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С