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SUR LA POSSIBILITÉ DU DÉPLACEMENT DU SYSTÈME MÉCANIQUE FERMÉ
POUR LE COMPTE DES FORCES INTERNES

Physique Expériences en physique.

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L'auteur de l'article ne propose pas de nouvelles lois et en aucun cas
N'essayez pas de violer l'action.

Est-il possible de déplacer un système mécanique fermé, qui n'est pas sollicité par des forces externes?

Il y a un théorème sur la quantité de mouvement:
La dérivée temporelle du vecteur impulsionnel d'un système de points matériels est égale au vecteur principal de toutes les forces externes agissant sur le système.

Plusieurs corollaires découlent de ce théorème:

  1. Les forces internes n'affectent pas directement le changement de la quantité de mouvement du système de matériau.
  2. Si le vecteur principal de toutes les forces externes agissant sur le système est nul, alors le vecteur d'impulsion du système matériel reste constant en amplitude et en direction.

  3. Si la projection du vecteur principal de toutes les forces externes appliquées au système sur un axe fixe est nulle, alors la projection de la quantité de mouvement du système de matériaux sur cet axe reste constante.

En fait, les corollaires (2.3) sont appelés loi de conservation de l'impulsion.

Pour un système fermé, c'est-à-dire un système qui ne subit pas d'influences externes, ou dans le cas où la somme géométrique des forces externes agissant sur le système est nulle, la loi de conservation de l'impulsion tient.

Dans ce cas, la quantité de mouvement des différentes parties du système (par exemple, sous l'influence des forces internes) peut varier, mais de sorte que la quantité reste constant.

La loi de conservation de l'élan ne peut être violée. Impossible!

Et cela ne peut pas être évité.

Mais ne peut-il pas être utilisé pour résoudre un problème qui à première vue contredit cette loi?

Je porte à votre attention le schéma de raisonnement suivant:

Le déplacement du corps représenté sur la figure 1 ne peut pas être réalisé sans la participation d'un autre corps dans ce processus.

Depuis la quantité de mouvement du corps, dans la projection sur l'axe des coordonnées, est en constante évolution et diffère de zéro.

Fig. 1

Lié ensemble inextricable et inextensible communication du corps peut se déplacer comme le montre la Fig.2.

Avec ce mouvement, les corps se déplaceront suivant des cercles dont les rayons sont inversement proportionnels à leurs masses.

C'est une conséquence de la loi de conservation de l'impulsion.

Dans ce cas, l'impulsion totale du système est nulle.

Fig. 2

Voici à quoi cela ressemblerait dans le cas de deux "vrais" objets (Fig. 3).

Appelons l'un d'entre eux "corpus", et un autre - "corps de travail", ou "substance de travail".

Fig. 3

Si deux corps de travail (ayant les mêmes masses et vitesses de déplacement relatif) participent au mouvement relatif à l'intérieur (autour de) la coque (figure 4), alors le boîtier n'acquiert pas de mouvement de rotation.

Dans ce cas, l'impulsion totale des deux corps de travail dans la projection sur l'axe X est nulle.

Par conséquent, l'impulsion de la coque, dans la projection sur le même axe, sera également nulle.

Le corps effectuera des mouvements de va-et-vient par rapport au centre de masse de tout le système corporel.

Le déplacement de la coque sera effectué le long d'un axe du système de coordonnées fixes "absolu".

Dans le système de coordonnées associé au corps, les corps de travail se déplacent autour de la circonférence.

Dans un système de coordonnées fixes, les corps de travail se déplacent le long d'une trajectoire elliptique.

L'énergie cinétique des composants d'un système mécanique peut être attribuée à la conversion d'autres types d'énergie inclus dans un système fermé.

C'est-à-dire qu'il est possible d'organiser les mouvements relatifs des composants du système au détriment des forces internes.

Dans ce cas, le centre de masse de l'ensemble du système restera toujours en place, c'est-à-dire ne change pas ses coordonnées (ou ne se déplace pas rectiligne et uniformément).

Fig. 4

Nous allons modifier le système montré dans la Fig.

Nous n'utilisons pas un corps de "point", mais une masse de travail uniformément répartie sur une certaine section de la trajectoire (figure 5).

Fig. 5

Avec un mouvement relatif uniforme, le «corps» et la «masse de travail» se déplaceront le long de cercles dont les rayons sont inversement proportionnels à leurs masses (figure 6). Sous le rayon de la trajectoire de la masse de travail, il faut indiquer le rayon de la trajectoire du mouvement du centre de masse (CM) de la masse de travail (point rouge sur la figure).

Fig. 6

Voici comment il chercherait un "vrai" système de corps (Fig.7)

Fig. 7

De même (figure 4), il est possible d'utiliser plusieurs masses de travail dans le système pour l'équilibrage du moment angulaire (Fig.8).

Encore une fois, le centre de masse de l'ensemble du système est inamovible.

Fig. 8

Et qu'arrivera-t-il si la masse de travail remplit uniformément et inséparablement toute la trajectoire de déplacement? (Fig.9) Rien! Le centre de masse de la masse de travail coïncide avec le centre de masse de la coque. L'impulsion totale de la masse de travail distribuée dans la projection sur tous les axes de coordonnées est nulle. Par conséquent, l'élan de la coque est nul.

Les centres de masse des composants du système ne bougent pas les uns par rapport aux autres. Le système est stablement stationnaire. En même temps, nous pouvons donner à la masse en mouvement une énergie cinétique considérable.

Fig.9

"Intéressant" commence lorsque nous commençons à arrêter la masse de travail en mouvement à un certain point de la trajectoire. (Fig.10)

Nous arrêtons - cela signifie, dans ce cas, - une «connexion» cohérente de toutes les particules élémentaires de la masse de travail avec le corps.

C'est-à-dire que les particules de la masse de travail à un certain point de la trajectoire acquièrent successivement la vitesse de la coque, perdant la vitesse de déplacement relatif. En même temps, le reste de la masse de travail continue à se déplacer jusqu'à ce que toutes ses particules prennent de la vitesse à la coque.

Par exemple, en déplaçant un liquide le long d'une trajectoire fermée, nous commençons soudainement à le recueillir dans un récipient fixé de manière fixe dans le corps.

Fig. 10

Dans le dessin animé, le rouge indique le CM conventionnel de la masse de travail. Vert - la trajectoire de déplacement du CM dans son mouvement relatif par rapport au "corps".

Le déplacement du vecteur de rayon du CM de la masse de travail peut être considéré comme le déplacement d'un pendule de masse variable et de longueur variable. (Dans le système de coordonnées associé au corps.)

C'est là que la tâche intéressante a été définie:

  • calculer comment se déplacent les composants du système?

Les calculs ont conduit au résultat suivant (Fig.11).

Après le cycle d'arrêt, toute la masse de travail est terminée, le CM de l'ensemble du système est déplacé par rapport à sa position initiale. Le système se déplace en pleine conformité avec la loi de conservation de l'élan!

On peut dire autrement: Pour que la loi de conservation de l'impulsion soit satisfaite, le centre de masse d'un système mécanique donné doit se déplacer.

Le premier calcul a été effectué sur la base de la loi de conservation de l'impulsion.

La seconde - à l'aide des équations de Lagrange du deuxième type.

Les résultats sont les mêmes.

En résolvant ce problème, les interactions internes des composants du système ne sont pas du tout considérées.

Pas de collisions!

Pas de forces d'inertie!

Seul l'état cinétique et énergétique du système.

Fig.11

La figure 11 ajoute une dernière étape supplémentaire - la réduction des centres de masse du corps et de la masse de travail en un point. Ceci est nécessaire pour représenter plus clairement l'ensemble du cycle de mouvement, avec la possibilité de répéter ce cycle. La ligne rouge dans la figure indique la trajectoire du mouvement du CM de l'ensemble du système, la ligne bleue indique le CM de la coque.

Calculs mathématiques qui décrivent ce phénomène présumé, vous pouvez voir à: http://varipend.narod.ru

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Auteur: Sergey Butov
PS Le matériel est protégé.
Date de publication 23.12.2006гг