K =
(MiVi),
i=1
|
|
||
Представлено новое понятие "импульс количества движения", его формулировка, некоторые свойства и примеры возможного применения. | ||
В этой статье представлено новое понятие "импульс количества движения", его формулировка, некоторые свойства и примеры возможного применения.
Известно количество движения тела k массой m, движущегося со скоростью v:
Количество движения K механической системы из движущихся n
тел равно сумме
количеств движений всех n тел системы:
(MiVi),
где i изменяется от 1 до n.
Количество движения K замкнутой системы движущихся тел в процессе ее движения не изменяется (закон сохранения количества движения тел).
Произведение массы M всей системы на скорость V ее центра инерции равно количеству движения системы тел K:
Введем новое понятие - импульс количества движения (ИКД) тела и обозначим его л. Это инерционно-пространственная векторная величина дополняет физическую картину мира.
где т - время, прошедшее с момента последнего взаимодействия с другими телами (или телами). В свою очередь k = л/т.
ИКД Л замкнутой системы из n движущихся тел равен векторной сумме ИКД Лi всех n тел системы:
Лi .ИКД Л замкнутой системы движущихся тел не изменяется (закон сохранения ИКД, вытекающий из закона сохранения количества движения замкнутой системы тел).
Векторная сумма ИКД Ло , с неподвижной массой M центра инерции всей замкнутой системы, всегда равна нулю:
(MiXi) = 0 ,а любая плоскость симметрии, проходящая через центр М делит весь ИКД Ло на две равные части, каждая из которых не равна нулю.
ИКД после последнего взаимодействия тел представляет картину лучей Xi, длины которых обратно пропорциональны массам Mi тел, соответственно прошедших по этим лучам от центра их последнего взаимодействия.
Картину ИКД Л Вселенной представляет звездное небо (если оно образовалось в результате Большого взрыва). По картине ИКД Л (звездное небо) можно обнаружить структуру Большого взрыва, далее (по эпохам) режимы изменения масштабов масс, времени и пространства, а также, предположительно, обнаружить скрытые (невидимые на звездном небе) массы, направления их движения от эпицентра Большого взрыва.
ИКД, во всех своих проявлениях, может быть полезен в механике в случаях, когда, при существующем масштабе времени, текущее прирощение по траектории dX движение масс пренебрежительно мало по сравнению с длиной самой траектории X:
Это возможно в случаях, когда время наблюдения dT стремиться к нулю или когда скорость движения тела (тел) V стремиться к нулю.
ИКД наибольший интерес может представлять для астрофизиков, энергетиков и механиков при анализе относительно коротких экспозиций замкнутых долговременных систем. Применение ИКД, в ряде случаев, может упростить решение традиционных задач в физике.
ИКД Л - аргумент или коэффициент для ряда физических функций, величин и констант. Так произведение ИКД Л тела и средней скорости его движения V по лучу X равно импульсу энергии WT или импульсу работы AT:
где T - время действия энергии W или совершаемой работы A, то есть время за которое тело с ИКД Л прошло X со средней скоростью V .
В квантовой теории постоянная Планка h это импульс энергии W.T (работы) фотона, а также произведение ИКД фотона Л. и скорости света c:
)c = Л. c ,
- его длина (длина волны).
- величина постоянная и равна отношению постоянной Планка h и скорости света c:
при этом Л. = 2,2 . 10-44 (kg . m). Уточнение величины Л. может повысить точность расчетов в квантовой теории.
Для фотонной ракеты формула реактивного движения примет вид:
M.)
c / X = Л./t
(для случая, когда M. - пренебрежительно мало по сравнению
Mo),
где
M. - масса фотонов, выпущенная ракетой (M. = NM.),
- длина волны фотонов,
M.
- ИКД фотонов (Л.).
M.t .
Используя ИКД Л, можно получить известные величины:
1) Во время взаимодействия двух тел между собой произведение ИКД Л одного тела и
ускорения X", которое приобретено им при взаимодействии с другим телом, дает
совершенную работу A:
где W - энергия, приобретенная телом с ИКД Л.
2) Произведение ИКД Л на первую производную от ускорения X" по времени равно
мощности P, с которой продвигается тело:
3) Может быть потенциальный ИКД Л, например, зависящий от массы тела M и высоты его расположения над поверхностью планеты X:
В этом случае потенциальная энергия W тела с ИКД Л будет зависеть от напряженности поля тяготенияпланеты Eм, то есть, в первую очередь, от географической широты местности (для Земли):
4) Кинетический ИКД Л зависит от изменяющейся массы M или от изменения пройденного пути X , записывается в дифференциальной форме:
Кинетическая энергия W примет вид:
Производные от ИКД по времени являются физические функции и величины, как правило, известными.
Первая производная от ИКД по времени:
При этом производная при M = const дает количество движения тела массой M:
а производная при X = const дает новую физическую величину И - "количество инерции пространства" или "количество инерции расстояния":
то есть количество инерции пространства И пропорционально массовому расходу
M/T на участке протяженностью X.
Отсюда может быть получен импульс силы FT, так как
И = К = FT:
где T - время действия силы F. Или
что является следствием от Л" , где F - сила тяги (сопротивления) для формулы реактивного движения, что может быть использовано при разработке принципиально новых реактивных двигателей.
Производная второго порядка от ИКД Л по времени это сила F , действующая на тело массой М:
Вторая производная Л" имеет три частные формулы:
1)
где X" - ускорение, с которым тело массой M движется под действием силы F;
2)
что соответствует следствию от И" при X = const;
3)
то есть сила F, действующая на тело массой M, равна произведению скорости движения тела и массовому расходу между подвижным телом и окружающей средой, что может иметь применение (см. Приложение п. 3 "Сила сопротивления, действующая на движущееся тело теряющее массу").
Производная третьего порядка от ИКД Л по времени это скорость изменения силы F':
что может быть использовано при регулировании величины реактивной тяги F.
Третья производная Л''' имеет четыре частные формулы:
1)
скорость изменения силы, действующей на тело массой M , пропорциональна скорости изменения ускорения движения тела;
2)
3)
скорость изменения силы пропорциональна скорости движения тела и ускорению изменения расхода массы, исходящего от этого тела;
4)
скорость изменения силы пропорциональна производной третьего порядка от массы тела по времени на участке X.
В заключении следует указать на открытость понятия ИКД, как пространственно- инерционной характеристики, что может привести к изменению его названия, например, на следующие:
то есть ИКД MX равно "импульсу импульса силы" FT2 (ИИС), другими словами "импульс силы второго порядка".
Для ИИС справедлив закон сохранения: "ИИС замкнутой системы движущихся тел в процессе ее движения не изменяется".
Векторная сумма ИИС с неподвижной массой центра инерции всей замкнутой системы, всегда равна нулю:
(FT2)i = 0 .С помощью ИИС можно совершить физические преобразования аналогичные производимым с ИКД.
Следует еще раз подчеркнуть, что ИКД и ИИС присутствуют во многих физических величинах и зависимостях, но они ранее не рассматривались, как самостоятельные физические величины.
ИКД и ИИС как самостоятельные физические величины позволяют упростить получение ряда физических функций и обеспечивают наглядность инерционных процессов.
Автор - Суханов Владимир Николаевич.
Зарегистрировано
в ВНТИЦ
01 декабря 2000 года под номером 72200000039.
Статья опубликована в книге "Изобретательское Творчество" в 2003 году.