Антигравитация : вектор силы
Антигравитация : вектор силы
Показано,
что в гравитационном поле планеты, при вращении уравновешенной системы
материальных точек, под действием центробежных сил инерции возникает
компонента, направленная вдоль оси вращения системы, т.е. масса, притягивается
к Земле не по вертикали, а с учетом кривизны гравитационного поля, под
некоторым углом к ней.
Сделан
вывод (посредством суперпозиции векторов), что 100% потеря веса вращающегося
кольца, не зависимо от радиуса и массы, происходит при линейной скорости
вращения V = (gR3)1/2, где g = 9,81 м·с-2, R3 = 6371 , R = 6371 км.
Для
вывода уравнения антигравитационной силы рассмотрим уравновешенную систему
материальных точек, вращающихся вокруг неподвижной оси (импровизированный
гироскоп): разнос грузиков или тонкое кольцо массой mk Ось системы направлена
вертикально поверхности Земли, направление которой проходит через центр Земли
(рис.1). Вес центра вращающейся системы в расчете учитывать не будем.
Хронология электромагнетизма
Cчитается,
что существование электричества впервые установил древнегреческий философ Фалес
Милетский. Он заметил, что, если кусок янтаря потереть о шелк или мех, янтарь
обретает способность притягивать мелкие предметы. Янтарь по-гречески называется
электрон...
В
средние века открытое Фалесом странное явление тщательно изучал придворный
медик английской королевы Елизаветы I Уильям Гильберт, который обнаружил, что
способность электризоваться присуща и многим другим веществам. Дальнейшие исследования,
проведенные в Англии и других странах Европы, показали, что некоторые вещества
ведут себя как изоляторы. Французский ученый Шарль Дюфе установил, что
существуют две разновидности электрических зарядов; теперь мы называем их
положительными и отрицательными.
В
XVIII—XIX вв. природа электричества частично прояснилась после экспериментов
Бенджамина Франклина и Майкла Фарадея. Выяснилось, что электрические заряды
одного знака отталкиваются, а заряды противоположных знаков притягиваются, и в
том и другом случае электрические силы ослабевают с расстоянием в соответствии
с законом “обратных квадратов”, который Ньютон вывел ранее для гравитации. Но
по величине электрические силы намного превосходят гравитационные. В отличие от
слабого гравитационного взаимодействия, наличие которого Кавендишу удалось
продемонстрировать только с помощью специального прибора, электрические силы,
действующие между телами обычных размеров, можно легко наблюдать.
Работы
Фарадея навели на мысль, что электричество скрыто в атоме, но существование
электрона было твердо установлено только в 90-е годы 19-го века после того, как
Дж. Дж. Томсон открыл “катодные лучи”. Ныне известно, что электрический заряд
любой частицы вещества всегда кратен фундаментальной единице заряда — своего
рода “атому” заряда. Почему это так — чрезвычайно интересный вопрос. Однако не
все материальные частицы являются носителями электрического заряда. Например,
фотон и нейтрино электрически нейтральны. В этом отношении электричество
отличается от гравитации. Все материальные частицы создают гравитационное поле,
тогда как с электромагнитным полем связаны только заряженные частицы.
Как
и электричество, магнетизм в природе обнаружили древние греки. Примерно к 600
г. до н. э. им были известны свойства магнитного железняка (оксида железа); как
обнаружилось, его куски могут действовать друг на друга на расстоянии. Примерно
через 500 лет китайцы открыли поразительную способность магнитного железняка
определенным образом ориентироваться в пространстве и создали первый примитивный
компас. Правда, вначале его использование ограничивалось мистическими
действами, и лишь через несколько столетий компас стал навигационным прибором.
К
концу XVI в. европейские ученые начали постигать истинную природу магнетизма.
Гильберт доказал, что Земля ведет себя как большой магнит, свойства которого
весьма напоминают свойства построенной им модели — шара из магнитного
железняка. Было установлено, что существуют две разновидности магнетизма,
которые в соответствии с магнетизмом Земли получили название северного и южного
полюсов.
Как
и электрические заряды, одноименные магнитные полюса отталкиваются, а
разноименные — притягиваются. Однако в отличие от электрических зарядов
магнитные полюса встречаются не по отдельности, а только парами — северный
полюс и южный полюс. В обычном магните, имеющем форму стержня (прямоугольного
параллелепипеда), один конец действует как северный полюс, а другой — как
южный. Если стержень разрезать пополам, то на месте разреза возникнут новые
полюса, т. е. получатся два новых магнита, каждый из которых имеет и северный,
и южный полюса. Все попытки получить таким способом изолированный магнитный
полюс — монополь — заканчивались неудачей.
Как
электрическое и гравитационное взаимодействия, взаимодействие магнитных полюсов
подчиняется закону обратных квадратов. Следовательно, электрическая и магнитная
силы “дальнодействующие”, и их действие ощутимо на больших расстояниях от
источника. Например, магнитное поле Земли простирается далеко в космическое
пространство. Солнце также порождает магнитное поле, которое заполняет всю
Солнечную систему. Существует даже галактическое магнитное поле.
В
начале XIX в. выяснилось, что между электричеством и магнетизмом существует
глубокая связь. Датский физик Ханс Кристиан Эрстед открыл, что электрический
ток создает вокруг себя магнитное поле, тогда как Майкл Фарадей показал, что
переменное магнитное поле индуцирует в проводнике электрический ток. Эти
открытия легли в основу динамомашияы и электрогенератора, играющих ныне столь
важную роль в технике.
Решающий шаг
в познании электромагнетизма сделал в 50-х годах XIX
в. Джеймс Клерк .Максвелл, объединивший электричество и магнетизм в единой
системе уравнений теории электромагнетизма — первой единой теории поля —
невидимого воздействия, создаваемого материей, простирающегося далеко в
пространство и способного влиять на электрически заряженные частицы,
электрические токи и магниты.
Действие
такого поля можно наблюдать, если попытаться сблизить два магнита: не
соприкасаясь друг с другом, они будут отталкиваться или притягиваться.
Исследуя
уравнения описывающие электрические и магнитные силы, Максвелл обнаружил, что
эти уравнения “несбалансированны”: члены, относящиеся к электрическому и
магнитному полям, входят в них не вполне симметрично. Чтобы придать уравнениям
более красивый и симметричный вид, он ввел дополнительный член. Его можно было
бы интерпретировать как не замеченный ранее эффект — порождение магнетизма
переменным электрическим полем, но оказалось, что такой эффект действительно
существует.
Введение
дополнительного члена в уравнения Максвелла повлекло за собой чрезвычайно
глубокие последствия. Во-первых, это позволило соединить электрическое и
магнитное поля в единое электромагнитное поле. Уравнения Максвелла можно
считать первой единой теорией поля, они показали, что две силы природы,
кажущиеся на первый взгляд совершенно различными, в действительности могут
оказаться двумя различными проявлениями объединяющей их силы.
Во-вторых,
среди решений уравнения Максвелла обнаружились неожиданные, но весьма
многообещающие. Выяснилось, что уравнениям Максвелла удовлетворяют различные
синусоидальные функции (опять симметрия!), которые описывают периодические
колебания, или . волны. Эти электромагнитные волны, заключил Максвелл,
самостоятельно распространяются в поле, т. е. в том, что кажется пустым
пространством. Из своих уравнений он вывел формулу, выражающую скорость
электромагнитных волн через электрические и магнитные величины. Подставляя
численные значения, Максвелл получил, что скорость электромагнитных волн
составляет около 300 000 км/с, т. е. совпадает со скоростью света. Отсюда
последовал неизбежный вывод: свет должен представлять собой электромагнитную
волну.
Открытие
электромагнитных волн имело далеко идущие последствия, приведя к появлению
радиотехники и в конечном счете к современной революции в электронике. Но
оценить полностью все следствия, вытекающие из симметрии уравнений Максвелла,
удалось лишь через пятьдесят лет.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ufolog.ru/