Морозов Валерий Борисович (vsounder) wrote in science_freaks,
Морозов Валерий Борисович
vsounder
science_freaks

Category:

Волшебная сила им. Кариолиса

Изображение
СИЛА КОРИОЛИСА И ТРАНСПОРТ

© Макухин Сергей

Густав Гаспар Кориолис (1792-1843 гг.) – французский математик и механик открыл силу инерции, названную впоследствии его именем. Он также вывел ее формулу, – она возникает в неинерциальной вращающейся системе отсчета. Сила Кориолиса равна удвоенной линейной скорости (v), умноженной на угловую скорость вращения (w ) и умноженную на синус угла между ними, а так же на испытуемую массу (m).

Кроме всем известного опыта с маятником Фуко – доказывающего вращение Земли, на Земле наблюдаются еще и другие явления, тоже связанные с силой Кориолиса.
На тела, движущиеся в северном полушарии с юга на север действует сила Кориолиса, направленная на восток, т.е. вправо от направления движения, а на тела, движущиеся с севера на юг, сила Кориолиса направлена на запад, т.е. снова вправо от направления движения. Такая сила действует, например, на воду в реках, текущих в северном полушарии. Под действием этой силы вода подмывает правый берег.

Эту закономерность называют законом Бэра. По той же причине правые рельсы двухпутных железных дорог на каждой колее снашиваются немного больше левых. В южном полушарии все наоборот.

Заметим, что эта сила должна менять направление на противоположное при перемене направления линейной скорости масс: воды, поезда, автомобиля и т.п.

Кориолисовой силой обусловлено также и отклонение падающих тел к востоку. Но это не относится к полюсам Земли. Проведем испытания “отвесного бросания” тел с башни, которая расположена на экваторе. Например, при высоте башни равной ста метрам, с которой “отвесно” падает тело вследствие гравитации, сила Кориолиса смещает его на восток примерно на три сантиметра.

После несложного сравнительного анализа можно прийти к заключению, что используя эффект силы Кориолиса, действующей на Земле, необходимо сформулировать некоторые принципы движения нового транспорта.

Допустим, что у нас в экваториальных водах есть легкое плавучее средство с полой вертикальной трубой стометровой высоты, жестко укрепленной на палубе этого плавучего средства. На самом верху в этой трубе прикреплен массивный шар. То теперь, когда мы заставим падать в этой трубе упомянутый шар, то под действием указанной выше силы вся эта “посудина” как система сместится к востоку на некоторое расстояние относительно неподвижной системы, скажем, что последняя представляет собой заякоренный буй.

Чтобы этот выигрыш в расстоянии остался в восточном направлении – мы будем достаточно медленно (медленнее, чем при падении) поднимать шар верх по трубе.

Так как угловая скорость постоянна, коэффициент 2 – постоянен, синус девяноста градусов равен единице – следовательно, величина силы и ее знак зависят от величины и направления линейной скорости (скорости в трубе), а так как при движении вверх шара в трубе скорость его меньше, следовательно, и сила Кориолиса хотя и направлена в противоположную сторону - на запад, будет меньше – отсюда, как очевидно, мы имеем выигрыш в смещении лодки на восток. Повторяя процесс непрерывно циклически, мы заставим нашу ладью двигаться в старт-стопном режиме все время на восток.

Движение это обратимо при обратном сочетании значений скорости подъема и опускания шара – массы в трубе. На принципах механизмов, которые это все будут осуществлять, останавливаться не стоит, они тривиальны и их реализация под силу даже не слишком искушенному моделисту-конструктору.

Чтобы судно могло выдерживать постоянный курс движения, можно пользоваться подводным рулем.

Здесь направление проекции итоговой силы Кориолиса будет приблизительно зависеть от ее направления и величины, умноженной на косинус ее угла с направлением руля.

Теперь, как такое движение будет выглядеть на твердой поверхности Земли?

Если у нас есть четырехколесная тележка (экипаж), направленная вдоль широты в северном или южном полушарии, - здесь труба с массой – шаром (или жидкостью) будет располагаться параллельно осям колес, то есть перпендикулярно широте по долготе. Если проделывать упомянутую выше процедуру “колебаний” шара (жидкости) в одну сторону быстро, а в другую медленно уже в горизонтальном положении и организовать этот процесс непрерывно, то этот экипаж станет самодвижущимся и безтрансмиссионным за счет вращения нашей планеты, то есть за счет силы Кориолиса.

Причем по аналогии с вышеописанным случаем, он сможет двигаться в любую сторону (за исключением - прямо по долготе), так как передние колеса имеют рулевое управление.
По аналогии возможно летательное транспортное средство в воздухе по типу самолета и с новым движителем.

Космическое “антигравитационное” – левитирующее средство на мой взгляд возможно. Если его выполнить в виде контурной трубчатой равнобедренной трапеции, направленной малым основанием вниз, а большим вверх, так чтобы ее стороны совпадали с нормалями, например на экваторе, к поверхности Земли или иначе служили продолжениями радиусов, направленных к центру планеты. Понятно, что чем больше масштабы конструкции и скорость жидкости в этом замкнутом контуре, тем больше подъемная сила или если ток в контуре-трапеции сменить на обратный – она будет утяжеляться. Заметим, что основания трапеции будут располагаться параллельно поверхности земли. Для этой цели может подойти проводящий контур-трапеция, в котором течет электрический ток. Конструкция может иметь и объемный вид при каркасно-контурном расположении в пространстве. Механика этого процесса такова, что “противоположные” векторы силы Кориолиса на перевернутой трапеции перпендикулярны радиусам-нормалям Земли, совпадающими со сторонами контурной трапеции и поэтому их сложение не дает в сумме ноль по вертикали, так как нормали находятся под углом друг к другу. Что и обеспечивает подъем конструкции или ее утяжеление за счет суммы “противоположных” сил Кориолиса в контуре.

Здесь я попытался закрыть тот досадный разрыв между фактом вращения Земли и, следовательно, присутствием силы Кориолиса и применением теперь известных принципов в новых безтрансмиссионных средствах передвижения – которые, мне думается, могут занять достойную нишу в арсенале всех уже известных видов транспорта
Tags: недоучки
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 10 comments