Б.М. Попов
Всё, что выдумано мной, истинная правда.
За остальное не ручаюсь.
Эффект Джанибекова.
Полагаю, явление, называемое эффектом Джанибекова, знакомо всем. Тем не менее, краткое описание с http://www.orator.ru/int_19.html
«Эффект Джанибекова состоит в странном поведении летящего вращающегося тела в невесомости. Когда космонавты распаковывали доставленный на орбиту груз, то им приходилось откручивать так называемые «барашки» – гайки с ушками. Стоит ударить по ушку «барашка», и он сам раскручивается. Затем, раскрутившись до конца и соскочив с резьбового стержня, гайка продолжает, вращаясь, лететь по инерции в невесомости (примерно как летящий вращающийся пропеллер). Так вот, Владимир Александрович заметил, что пролетев примерно 40 сантиметров ушками вперед, гайка вдруг совершает внезапный переворот на 180 градусов и продолжает лететь в том же направлении, но уже ушками назад и вращаясь в другую сторону. Затем, опять пролетев сантиметров 40, гайка снова делает кувырок на 180 градусов и продолжает лететь снова ушками вперед, как в первый раз и так далее. Джанибеков неоднократно повторял эксперимент, и результат неизменно повторялся. В общем, вращающаяся гайка, летящая в невесомости, совершает резкие 180-градусные периодические перевороты каждые 43 сантиметра. Также он пробовал вместо гайки использовать другие предметы, например, пластилиновый шарик с прилепленной к нему обычной гайкой, который точно так же, пролетев некоторое расстояние, совершал такие же внезапные перевороты».
Кому ещё оно неведомо, http://www.orator.ru/int_19.html в помощь. Сам я натолкнулся на информацию об этом эффекте тогда, когда разбирался с ошибками Циолковского. Одну из них мы (на бонус) разберём попозже.
Я не увидел в этом эффекте ничего таинственного, на интуитивном уровне всё сразу стало понятно, но меня поразило невежество обитателей научных форумов, нелепость и дикость их вариантов объяснения эффекта. Особенно забавляют объяснения, обычно даваемые обиженным тоном мудреца, который вынужден тратить время на преодоление человеческой тупости и косности, начинающиеся фразой: «А вы имеете представление о гамильтониане?». Имеем, как же без него жить-то? Но мы имеем ещё то, чего вы не имеете – действующее серое вещество. Следовательно, знаем, что характеристики и закономерности природных явлений, физический механизм которых нам неизвестен, должны определяться только по результатам наблюдений и измерений. При этом экстраполяция результатов наблюдений и экспериментов на сферы, не охваченные ими должна быть предельно осторожной. Ибо, как показывает опыт теоретической физики, все гипотезы ad hoc , в конечном счёте, ведут в царство бессмыслицы и безумия.
Разумеется, наблюдения, измерения, и эксперименты выполнены мной не на борту МКС, а в нормальных домашних условиях. Во втором клипе http://www.orator.ru/int_19.html снятом на МКС, демонстрация эффекта Джанибекова производится на фоне работающего таймера. Пары десятков снимков, произведённых посредством нажатия на клавишу Prt Sc старенького ноотбука, мне оказалось достаточно, чтобы снять временную характеристику смены положений вращающегося болта с ушками при его движении в невесомости на маршруте от кувырка до кувырка. Этого оказалось достаточно для снятия временной характеристики перемещения, но не пространственной, которая необходима для понимания динамики вращающихся тел. Здесь,
ВНИМАНИЕ!!!
Все до меня, включая Джанибекова, полагали (по измерениям внутри МКС) расстояние, проходимое болтом с ушками от кувырка до кувырка, равным где-то 43 сантиметрам, забывая, что болт, как и МКС, движется по орбите вокруг Земли. Его орбита и орбита МКС просто очень близки. И эта орбита практически круговая. На самом деле, за t секунд, проходящих от кувырка до кувырка, болт пролетает где-то 8t километров по орбите. Естественно, если первоначально ось вращения болта совпадала с касательной к орбите, то при прохождении им по орбите даже части её дуги длиной 8t километров, такого совпадения не будет. Что приводит появлению приложения усилия к вращающемуся стержню, не совпадающего по направлению с его осью вращения. А из опытов школьной физики известно, любое усилие, прикладываемое к гироскопу, кроме усилия направленного вдоль оси его вращения, приводит к появлению явления прецессии. При возрастании угла прецессии гироскоп (юла, волчок) падают, а если есть возможность - переворачиваются.
Дополнительное пояснение на картинках. Посмотрите на рис.1. Знакомая иллюстрация, не правда ли? В учебнике, из которого взята эта иллюстрация, этим рисунком поясняется движение материальной точки по орбите по бесконечно малым ступенькам. У нас же не материальная точка, а вращающийся стержень конечных размеров, благодаря космической скорости которого и гироскопическому эффекту - «ступеньки » в движении стержня образуются вполне реальных размеров, длиной в километры и высотой в большие сантиметры, то есть высотой достаточной для образования усилия, «сваливающего» гироскоп на круговую орбиту. Не будь этого «сваливания», мы давно летали бы к звёздам. На самом деле острых ступенек не будет. Траекторией смещённого центра масс вращающегося болта является линия, называемая удлинённой циклоидой, а точнее, так как орбита круговая, удлинённой эпициклоидой. Что показано на рис. 2.
Удлинённая циклоида получается тогда, когда точка закреплена не на окружности, а на продолжении ее радиуса. Если окружность катится по прямой, то эта точка будет описывать кривую, называемую удлиненной циклоидой, а если окружность катится по окружности, то удлинённой эпициклоидой. Смотрите http://www.geometry2006.narod.ru/Art/Lecture4.htm Эпициклоиды.
Поиграйте с юлой, в порядке эксперимента. Раскрутите юлу на краю стола (подоконнике окна пятого этажа) и аккуратно отправьте её оттуда в невесомость. Снимите полёт на камеру. Переходите от слов к действию! Тогда и «понимание» будет становиться более правильным. Иначе до смерти будете лишь РАССУЖДАТЬ. Сделайте это! Тогда у вас будет шанс — маленький, но шанс! — получить правильное понимание, его кусок, порцию. Иначе только болтовня и мечтания. И потеря времени.
В начале своих рассуждений я поучал, что экстраполяция результатов наблюдений и экспериментов на сферы, не охваченные ими должна быть предельно осторожной. Но сам я данном случае отступаю от своего поучения. На мой взгляд эффект Джанибекова проявляется в нашем мире на каждом шагу. Вспоминаем: летящая стрела в полёте «клюёт носом», У ракеты выводящей спутник на орбиту появляется явление «рыскания», используется нарезное оружие, чтобы пуля не кувыркалась. На планете Земля, вращающейся с прецессией вокруг своей оси при орбитальном движении вокруг Солнца, периодически происходят дожди, грозы, торнадо. приливы и отливы, глобальные катаклизмы, и другие «кувырки», связанные, видимо, с эффектом Джанибекова. Поищите проявлений эффекта и вы, внимательные читатели, в районе своего проживания. Жду ваших донесений.
Теперь обещанный бонус об ошибке Циолковского
Опасные приключения космонавта на станции Циолковского
К этой теме я уже обращался, однако не все читатели смогли понять изложенное в http://technic.itizdat.ru/docs/bmp49/FIL14068252160N476135001/
Начнём излагать несколько по-иному. При продолжительных полетах к удаленным небесным телам экипажи космических кораблей вынуждены будут продолжительное время находиться в состоянии невесомости. Это состояние далеко не безвредно для человеческого организма и поэтому предполагалось, что при дальних перелетах нужно будет создавать искусственное тяготение за счет придания вращения космическому кораблю.
При этом возникающие центробежные силы прижмут космонавтов к внешним стенкам кабины (рис.3). Впервые эта идея была высказана в 1895 году К.Э. Циолковским: "...жилищу человека, хотя бы в ракете, надо сообщить вращательное движение, тогда вследствие центробежной силы образуется кажущаяся тяжесть желаемой величины, в зависимости от размеров жилища и скорости его вращения".
Но прав ли Циолковский? Ведь космонавт как парил в невесомости, так и будет парить. Откуда возьмётся центробежная сила, приложенная к космонавту? Для простоты рассуждений упростите конструкцию корабля. Представьте его в виде вращающегося пустотелого шара. Проведём эксперимент. Вместо живого космонавта будем использовать его натурный макет. Описание эксперимента назовём:
«Опасные приключения космонавта на станции Циолковского. Триллер для физиков».
Очевидно, что перед раскручиванием станции, макет космонавта (далее по тексту, просто космонавта) придётся специальной конструкцией зафиксировать в положении стоя по всей вертикали (перпендикулярно к корпусу станции). Включаем двигатели, раскручивающие станцию и вертикально прикреплённого к внутренней стороне её оболочки космонавта, набираем нужные обороты, выключаем двигатели, быстро освобождаем космонавта от крепежа. Гуляй герой пешком! Но не тут-то было.
Если космонавт давит на борт космической станции, то и борт давит на подошвы обуви космонавта, а сила искусственной тяжести, в отличие от гравитационных и инерционных сил, - сила не объёмная. И центр масс здесь не совпадает с центром искусственной тяжести, поскольку такого центра попросту нет, а «антицентр искусственной тяжести» расположен за пределами тела космонавта, в точке, вокруг которой вращается станция. И, следовательно, при малейшем отклонении космонавта возникает опрокидывающая сила, укладывающая космонавта на вдоль борта станции (параллельно корпусу); далее, поскольку массы космонавта и станции сопоставимы, космонавт начинает выполнять функцию человека с шестом, а станция – функцию баржи, которую этот человек длительным усилием отталкивает от причала. В принципе, здесь можно мысленно поменять космонавта и станцию ролями, результат не изменится. Космонавт и стенка станции достаточно быстро отделятся друг от друга. Ведь космонавт здесь подобен не человеку с шестом, стоящему на причале, силу которому придаёт «мать сыра земля», а на байдарочника, отталкивающегося веслом от баржи. Стенка попросту стряхнёт с себя космонавта. Более того, поскольку и станция, и космонавт раскручены, то они при дальнейшем движении по орбите будут периодически кувыркаться в соответствии с эффектом Джанибекова, причём асинхронно по отношению друг к другу. Короче, кавардак, приводящий к серьёзным травмам и порче казённого оборудования! Быстро включаем двигатели тормозящие вращение, прекращаем эксперимент, спасаем макет космонавта и станцию от окончательного разрушения.
Вот спасибо Вам Константин Эдуардович, научили! Называется, школьный учитель. Дети, никогда не пытайтесь делать так, как вас учат в школе. Сдали ЕГЭ и алё, забудьте всё, чему вас учили в школе, навсегда! Читайте только работы дяди Бори,
http://new-idea.kulichki.com/pubfiles/201126210453.pdf Реактивное движение
http://new-idea.kulichki.com/pubfiles/210512212318.pdf
https://vixra.org/pdf/2011.0159v1.pdfТехнология и метафизика гравитации
https://vixra.org/pdf/2011.0157v1.pdf За пределами искусственного
http://vixra.org/pdf/1903.0279v1.pdf Учение о системах и структурах
http://vixra.org/pdf/1903.0278v1.pdf Опыты яснопонимания
https://vixra.org/pdf/2012.0103v1.pdf Анализ свободного падения
https://vixra.org/pdf/2011.0158v1.pdf Метафизика природоподобных технологий
Технология и метафизика гравитации http://vixra.org/pdf/1903.0194v1.pdf
За пределами иск интеллекта http://vixra.org/pdf/1903.0193v1.pdf
Опыты яснопонимания http://vixra.org/pdf/1903.0278v1.pdf
Учение о системах и структурах организаций http://vixra.org/pdf/1903.0279v1.pdf