Инерция - незнакомая и неожиданная

      © Ерашов В.М.

         Когда мы говорим  притяжения между телами, то используем понятие силы, а когда мы говорим о инерции тела, то используем как понятие силы инерции, так и понятие момента инерции. Момент отличается от силы тем, что он имеет пару сил и плечо между точками приложения этих сил. А теперь впору задать самый главный вопрос, полностью ли тождественна гравитационная масса тела его инертной массе? В современной физике вы не найдете ответ на этот вопрос, его физики обходят. А давайте выдвинем смелую гипотезу, что между гравитационной и инертной массой существуют какие-то отличия, пусть даже и не очень существенные. Как известно, результирующая сил притяжения, действующих на тело всегда приложена к центру масс этого тела.  А к чему приложена сила инерции тела, а тем более момент инерции тела, который, как мы отметили, требует пары сил и некоего плеча меду ними? Давайте по аналогии с центром масс введем понятие центра инерции, который в общем случае может с центром масс совпадать , а может и не совпадать. Обратите внимание на одну интересную особенность, если у тела центр масс  и центр инерции не совпадают, то между ними появляется некое плечо (расстояние между центрами), это должно привести к появлению момента сил или конкретно к моменту инерции. Момент инерции тела приобрел в нашем варианте физический смысл, который состоит в том, что на тело действует пара сил сила веса и сила инерции, а так же момент сил за счет плеча приложения.

      Обратимся к эксперименту, известно, что на все искусственные спутники Земли, имеющие массивное ядро и длинную штангу действует момент сил, разворачивающий спутник длинной штангой от центра Земли. Этот факт легко объяснить с точки зрения нашей гипотезы, центр масс такого спутника стремится притянуться к Земле, а центр инерции стремится занять как можно больший радиус вращения, то есть он стремится удалиться от Земли.  Момент сил действует на спутник до тех пор пока цент масс тела и центр инерции тела не выстроятся к центру Земли по прямой линии, тогда  силы будут действовать по прямой но в противоположные стороны и поворотный момент сойдет к нулю. Даже если какая-то случайная сила выведет спутник из равновесия, вращающий момент будет стремиться вернуть его в исходное положение.

    Таким образом можно объяснить не только поведение искусственных спутников Земли, но и естественных, то есть Луны. Известно, что Луна повернута к Земле всегда одной и той же стороной. По нашей гипотезе центр масс Луны стремится занять самый минимальный радиус вращения на орбите, то есть стремится быть как можно ближе к Земле, а центр инерции стремится занять внешний наибольший радиус на орбите, то есть самый удаленный от Земли. Даже учитывая, что на Луну действует возмущающая сила от притяжения Солнца, Луна подвержена либрации, но стремится снова выстроить центр масс и центр инерции Луны, а также центр масс Земли на прямую линию.

       Исходя из наличия у тела центра масс и центра инерции,  можно объяснить эффект Джанибекова.  Тело со смещенным центром масс неравномерно кувыркается на орбите. Внутри космического корабля действует невесомость, то есть силы притяжения Земли уравновешиваются центробежной силой. Идеально притяжение Земли уравновесить невозможно, существуют локальные вариации гравитационного поля, следовательно, и на орбите Земли построение центра масс центра инерции тела и центра масс Земли в линию предпочтительней и является более устойчивым положением. Именно возле таких положений кувыркание тела замедляется, а затем тело относительно быстро совершает очередной разворот на 180 градусов к очередному устойчивому положению.

     Момент импульса вращающегося тела равен произведению момента  инерции тела на угловую скорость . Как известно, центробежное ускорение прямо пропорционально произведению угловой скорости на радиус вращения. Для вращающегося тела действие сил инерции нельзя даже условно свести к приложению в одной точке, нужно отразить тот факт, что внешние слои тела с увеличением угловой скорости приобретают и большую инертность. Для упрощенного представления можно приложить момент импульса тела к окружности определенного условного радиуса. С увеличением числа оборотов и этот условный радиус должен расти. Назовем этот условный радиус – радиусом импульса инерции. Так вот с ростом импульса инерции растет не просто инертность тела, а еще и требуемое ускорение для смещения радиуса инерции на элементарный угол относительно оси вращения.  Этим и объясняется большая устойчивость вращающихся тел относительно заданной оси вращения.  Например, если на тележку на двух колесах, расположенных след в след друг за другом поставить раскрученный маховик, то она сможет бегать по одному рельсу, также устойчиво, как и тележка с  четырмя колесами по двум рельсам.

     Инерция вращающихся тел хранит еще много неожиданных секретов. В этой работе мы предложили очень простые варианты объяснения удивительных свойств вращающихся тел. Наши предположения подтверждаются многочисленными экспериментами, значит они верные.

                18.07.2018г.