Александр Астахов - Физика. Порядок вещей, или Осознание знаний

Маленький чёрный звездолётик на рисунке символизирует (ЦМ) системы взаимодействующих тел. Под действием силы (ΔFи правая) звездолётик летит вправо в сторону меньшего тела – его носа, отбрасывая влево среду через его сопло – внешнюю границу паруса большего тела с силой (ΔFи левая), направленной в сторону большего тела. Мы показали это как смещение (ΔL) центра масс (ЦМ). Причём мы не случайно провели параллель системы тел (ЦМ) со звездолётом, т.к. движение всей системы полностью аналогично реактивному движению ракеты с той лишь разницей, что в ракете используется вещественный газ, состоящий из атомов, и может быть молекул, а в нашем звездолете работает элементарный газ, состоящий из элементарных масс – амеров.

В соответствии с механизмом явления инерции и там и там большую энергию, и соответственно большую силу (ΔFи левая) получает дальняя среда со стороны большего тела (дсб) или со стороны сопла для ракеты, т.к. для этого взаимодействия большим телом является вся наша система или звездолёт, получающий меньшую силу (ΔFи правая). Дальняя среда слева и справа реагирует на это с силами (∑Fдсб) и (∑Fдсм) – сила инерции дальней среды со стороны меньшего и большего тела соответственно. Понятно, что ни ракете, ни системе это не мешает ускоряться в своём направлении, хотя и с меньшим ускорением, чем сама реактивная струя, т.к. окончательное инерционное противодействие прямым силам действия осуществляется в открытой мировой среде далеко от системы.

Поскольку разница (ΔFи = Fби – Fми) это то, что осталось от (Fби) после полной компенсации (Fми), то в момент времени, изображённый на рисунке, системе тел со стороны меньшего тела никакое инерционное сопротивление не оказывается, т.е. на первый взгляд после компенсации (Fми = 0) звездолёт должен получить бесконечное ускорение вправо. Но как показано выше, как только в процессе регулирования какое-либо из тел получит ускорение больше законного, вступает в действие отрицательная обратная связь. Поэтому не в каждый момент времени (Fми = 0). Вот это мы и имели в виду, говоря об окончательной компенсации сил действия (ΔFи правая) в открытой среде. С компенсацией силы (ΔFи левая) всё вроде бы понятно и без дополнительных пояснений.

Если бы силы (ΔFи правая) и (ΔFи левая) замкнулись бы по кругу на звездолёте через силу слева (∑Fдсб = 1Fдсб +2Fдсб +…+ nFдсб), а так же через силу справа (∑Fдсм = 1Fдсм +2Fдсм +…+ nFдсм), то ни ракета, ни звездолёт никуда бы не улетели, т.к. (∑Fдсб + ΔFи правая+ ΔFи левая+ ∑Fдсм = 0). Знак (суммы «∑») перед силами сопротивления дальней среды с каждой стороны системы означает, что каждая (i – тая) сила инерции, направленная на систему, обусловлена ((i +1) – ой) силой инерции, направленной от системы на ещё более дальнюю ((i +1) – ую) среду, направленную на систему и так до бесконечности.

Но поскольку в дальнем космосе силы (∑Fдсб, ΔFи леваяи ∑Fдсм) рассеиваются в бесконечности, то из всего круга остаётся только сила, действующая на систему (ΔFи правая). Это одна из двух частей общей силы (ΔFи = Fби – Fми = ΔFи правая+ ΔFи левая), у которой в первую очередь рассеивается левая сторона, обозначенная на рисунке, как (ΔFи левая). Но пока левая часть рассеивается, правая часть (ΔFи правая) и ускоряет звездолёт. Элементы движущей силы, покидающие зону взаимодействия вдоль линии взаимодействия со стороны обоих тел (элементы, прорвавшиеся через парус), так же участвуют в полном взаимодействии. Но они также рассеиваются в дальней среде при своей компенсации в бесконечности, не оказывая влияния на движение системы (на рисунке не показано).

Но даже если предположить невероятное, что силы сопротивления среды не потеряются в бесконечности и круг замкнётся, то если это случится после завершения взаимодействия тел, система по-прежнему продолжит двигаться в своём направлении по инерции, т.к. среда в отсутствие парусов не помеха инерционному движению. Но зато в отсутствие парусов все силы круга замкнутся сами на себя и тогда уже гарантированно рассеются. То есть в этом случае «безопорное» движение не остановит даже никакое законное противодействие.

Камера сгорания звездолёта необычная, его сопло закрыто, т.е. в самом начале разрядки области деформации (зоны взаимодействия) это замкнутая в своих физических границах система. В замкнутой камере, даже если она имеет форму усечённого с двух сторон конуса эффективное сечение задней и передней стенки всегда одинаковое, равное площади большего основания конуса. Поэтому в первоначальный момент на переднюю и заднюю стенку камеры действует одинаковое давление (F Д). Такая замкнутая система действительно не может двигаться поступательно в нарушение закона сохранения импульса и третьего закона Ньютона. Однако она не всегда остаётся такой.

Боковые стенки камеры значительно более прозрачны для рабочих элементов, чем передняя и задняя стенки. К тому же в процессе работы камера может раздвигаться в продольном направлении. При этом её боковые стенки постепенно вообще лишаются физических границ, что делает боковые стороны камеры ещё более прозрачными для рабочих элементов, которые в большинстве своём просто покидают её, не производя никакого полезного действия, и тем самым очень сильно снижают эффективность звездолёта. Но зато это и только это даёт возможность звездолёту с такой странной камерой сгорания двигаться поступательно, т.к. система перестаёт быть замкнутой.

Прозрачность боковых стенок приводит к тому, что сечение камеры престаёт быть одинаковым в противоположных направлениях вдоль линии взаимодействия, т.к. каждое основание усечённого с двух сторон конуса приобретает свою индивидуальную фактическую эффективную площадь. Это имеет наибольшее значение именно для тормозящей силы парусов (см. далее). При этом в начальный момент элементарный газ больше давит на большее основание, которое получает и большее ускорение, чем меньшее переднее основание. Однако ускоряясь, большее основание встречает и большее, чем меньшее основание сопротивление внешней среды.

Причём с раздвижением камеры давление в ней резко ослабевает, в то время как внешнее сопротивление при сохранении паруса, ещё некоторое время зависит уже не столько от ускорения, сколько от набранной скорости. Поэтому теперь внешнее сопротивление начинает оказывать существенное влияние на движение передней и задней стенок. Это влияние имеет принципиальное значение для движения системы, играя роль храпового механизма, работающего с мировой средой. В результате меньшая по площади передняя стенка камеры сгорания, встречающая меньшее внешнее сопротивление, в конечном итоге приобретает скорость большую законной. Соответственно в направлении меньшего тела перемещается и (ЦМ) системы. Вот в общих чертах и весь принцип движения странного звездолётика с разделённой камерой сгорания с закрытым соплом.