Դինի կենտրոնախույս մեքենան խախտեց մեխանիկայի օրենքները

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Նորման Դինի գյուտը գրավել է բազմաթիվ երկրների գիտնականների և լրագրողների հետաքրքրությունը։ Օրինակ՝ ինչ է ասվում նրա մասին «Sians av» հայտնի գիտահանրամատչելի ամսագրի օգոստոսյան համարում։

Դայնի հայտնագործությունը մեխանիկայի պատմության մեջ թերևս ամենաուշագրավն է այն բանից հետո, երբ Նյուտոնը ձևակերպեց իր օրենքները 1667 թվականին:

1956 թվականի ամռանը Վաշինգտոնից ինքնուսույց Նորման Դինը ՆԱՍԱ-ին (Տիեզերական հետազոտությունների ամերիկյան պետական գործակալություն) ներկայացրեց անսովոր ինքնաթիռի նախագիծը: Թեև մոդելը կարծես թե ճիշտ էր աշխատում, ինժեներները նույնիսկ չսկսեցին դա հասկանալ. Դինի մեքենան հակասում էր դասական մեխանիկայի սկզբունքներին, ինչը նշանակում է, որ չարժե ժամանակ վատնել դրա վրա:

Այնուհետև Դինը, ոչ մի դեպքում հուսալքված, արտոնագրային գրասենյակ դիմեց «պտտվող շարժումը ուղղագիծ շարժման վերածող սարքի» արտոնագրի համար։ Երեք տարի նա չէր կարողանում արտոնագիր ստանալ։

Մինչդեռ Դինը դիմեց բրիտանական և գերմանական կառավարություններին՝ առաջարկելով նրանց իր գյուտը։ Այնուամենայնիվ, ապարդյուն: Ի վերջո, Դինը ոչ միայն հերքեց Նյուտոնի գործողության և ռեակցիայի օրենքը, այլև ընդհանրապես չճանաչեց մաթեմատիկան։ Նրան վերաբերվում էին հավերժ շարժման մեքենայի զայրացնող գյուտի պես:

Ամերիկացի Քեմփբելը ծանոթացել է Դինի մեքենային, այն ուսումնասիրել է գործողության մեջ և ի պաշտպանություն գյուտարարի հոդված հրապարակել Analog ամսագրում։ Շուտով ուրիշները սկսեցին հետաքրքրվել մեքենայով, որն իր հայեցակարգով շատ ավելի հեղափոխական էր, քան գոլորշու շարժիչը: Այդ թվում՝ յոթ խոշոր ֆիրմաներ։

Մասաչուսեթսի Wellesley Engineering ֆիրմայի ինժեներ Կարլ Իսակսոնը նախագծել է Դինի մեքենայի նոր մոդելը: Պտտման մեջ բերված ապարատը, սակայն, չի բարձրացել, բայց նրա քաշը նկատելիորեն նվազել է։

Մենք խնդրել ենք արտոնագրի պատճենը մեզ հանձնել։ Բայց ԱՄՆ արտոնագրային բյուրոն մերժեց մեզ նոր օրինակ տրամադրել: Պարոն Դինն իր հերթին հրաժարվել է պատասխանել ԱՄՆ-ում մեր թղթակցի հարցերին. գյուտը գաղտնի է դարձել։

Այդ ընթացքում օգնության հասան մեխանիկները՝ զինված մաթեմատիկայով, որպեսզի բացատրեն, թե վերջապես ինչ է եղել։

Դինի մեքենան այնքան կոշտ էր, որ մեխանիկայի երեք հիմնական օրենքներից բացի, նրանք առաջարկեցին Շարժման չորրորդ օրենքը:

Այն ձևակերպված է հետևյալ կերպ. «համակարգի էներգիան չի կարող ակնթարթորեն փոխվել։ Դա որոշակի ժամանակ է պահանջում՝ կախված համակարգի հատկություններից և միշտ տարբերվում է զրոյից »:

Այսինքն՝ գործողությունն ու արձագանքը միաժամանակ չեն։ Այս փաստը հանգեցնում է վիթխարի հետեւանքների։ Օրինակ, շարժման մեջ գտնվող մարմնի տեսանելի զանգվածը փոխվում է, երբ այդ շարժումը տեղի է ունենում:

Արդյունքում, Նյուտոնի երկրորդ օրենքը F = mw ստանում է F = mw + Aw ձևը, որտեղ A-ն անչափ գործակից է, իսկ w-ը արագացման փոփոխության արագությունն է:

Շարժումների մեծ մասը բնության և տեխնիկայի մեջ կատարվում է մշտական արագացմամբ, և այդ լրացուցիչ տերմինը հավասար է զրոյի։

Որոշ ամերիկացի փորձագետներ պնդում են, որ կառավարվող հրթիռների արձակման և օդաչուների արձակման ժամանակ նկատված մինչ այժմ անբացատրելի անոմալիաները լավ բացատրվում են նոր օրենքով:

Ըստ դոկտոր Ուիլյամ Օ. Դևիսի՝ Նյու Յորքի Geek-ի հետազոտության ղեկավար և հայտնի Լոս Ալամոս ատոմային հետազոտական լաբորատորիայի նախկին անդամ, Շարժման չորրորդ օրենքը լավ բացատրում է ամրության համար փորձարկվող նյութերի վարքագծի որոշ անոմալիաներ:

Կարող եք հարցնել, թե ինչպես աստղագետները, ովքեր երեք դար շարունակ օգտագործում են Նյուտոնի երեք օրենքները, չեն նկատել դրանց հարաբերական անճշտությունը։

Ինչպես արդեն ասացինք, դա պայմանավորված է նրանով, որ երկնային մարմինները շարժվում են, որպես կանոն, հաստատուն կամ փոքր-ինչ փոփոխվող արագություններով և արագացումներով։

Մեր զարմանքը նման չէ էլեկտրիկ ինժեներների զարմանքին, երբ նրանք անցյալ դարում հայտնաբերեցին, որ փոփոխական հոսանք կարելի է օգտագործել, թեև դրա միջին արժեքը զրոյական է: Նրանց սխալը նման է Նյուտոնյան ինժեներների սխալին։ Նրանք անտեսեցին այն փաստը, որ մի ուղղությամբ շարժման և մյուսի միջև կա դադար, երբ հոսանքը զրո չէ։

Հետաքրքիր է, որ Շարժման չորրորդ օրենքի օրենքներն առաջին անգամ ողջ աշխարհի գիտնականների ուշադրությանն են ներկայացրել երկու տարի առաջ խորհրդային աստղագետ Նիկոլայ Կոզիրևը։ Իրոք, Կոզիրևն առաջինն էր, ով համարձակվեց ենթադրել, որ Նյուտոնի գործողության և ռեակցիայի միաժամանակության հայեցակարգը սխալ է։

Կոզիրևը նույնիսկ ենթադրեց, որ Երկիրն ինքը Դինի մեքենան է։ Հաշվի առնելով, որ Հյուսիսային և Հարավային կիսագնդերը քաշով նույնը չեն, ապա գլոբուսը նույնպես մի տեսակ պտտվող էքսցենտրիկ է։ Համարձակ աստղագետը նույնիսկ ենթադրում էր, որ հնարավոր կլինի օգտագործել այս համակարգի արտադրած էներգիան։

Ենթադրվում է, որ Դինի մեքենան կարող է լինել առաջին իսկական հակագրավիտացիոն սարքը, որը չի պահանջում ռեակտիվ զանգված: Նման սարքը ատոմային շարժիչի հետ համատեղ կլինի իդեալական տիեզերանավ:

Մաթեմատիկական բանաձևերի էջերը և բանիմաց մասնագետների կարծիքները հաստատում են, որ Դինի մեքենան և Շարժման չորրորդ օրենքը լուրջ բաներ են։ Եվ մենք հույս ունենք, որ այս բոլորովին նոր մեքենան կտեսնենք գործողության մեջ:

Ինչ վերաբերում է անձամբ Նորման Դինին, ապա, թերևս, նա հանճարեղությամբ չի զիջում սըր Իսահակ Նյուտոնին։

Նորման Դինի արտոնագրի նկարագրությունը հասանելի է Համամիութենական արտոնագրային և տեխնիկական գրադարանում (Մոսկվա, Սերովի պրոեզդ, 4): Յուրաքանչյուր ոք, ով ցանկանում է ավելի լավ ճանաչել նրան կամ ցանկանում է ինքնուրույն փորձարկել, կարող է պատվիրել պատճենահանում։ Բացիկի վրա պետք է նշվի «ԱՄՆ արտոնագիր Class 74-112, # 2, 886, 976»:

ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի հետազոտական ծրագրի նախկին փոխտնօրեն, ինժեներ Դևիսի կողմից բերված բանաձևերը հաշվի են առնում Մեխանիկայի չորրորդ օրենքի գոյությունը։ Առաջին տողը պարունակում է սովորական կինեմատիկայի հավասարումներ։ Ձախ կողմում արտահայտությունները դասական մեխանիկայի բանաձևեր են, աջ կողմում՝ արագացման փոփոխության արագության ազդեցությունը հաշվի առնելով բանաձևերը։

Նման կատակով Siansa av ամսագրի նկարիչը պատկերել է Dean ապարատի սկզբունքը։

Զարմանալի

ԲԼԵՖ ԹԵ ՀԱԿԱՌԱԿ.

Հնարավո՞ր է տիեզերքում շարժվել միայն ներքին ուժերով:

Նյուտոնի երրորդ օրենքը «Գործողությունը հավասար է ռեակցիային» անխուսափելիորեն ճնշում է նման փորձերը։ Մինչ այժմ միայն բարոն Մյունհաուզենին, ով մազերով իրեն դուրս է բերել ճահճից, կարողացել է հաղթահարել այս օրենքի գործողությունը։

Երկրորդ այդպիսի անձը ամերիկացի գյուտարար Նորման Դինն է, ով դեռ 1956 թվականին առաջարկել է ապարատ, որը թույլ կտա, ըստ հեղինակի մտահղացման, թռչել՝ սկսելով իրենից։

Առաջարկն այնքան անհավանական էր, որ երեք տարի շարունակ գյուտարարին մերժում էին արտոնագրի տրամադրումը:

Եվ միայն այն բանից հետո, երբ աշխարհի բազմաթիվ լաբորատորիաների գիտնականները համոզվեցին գյուտի իրականության մեջ, այն ստացավ ճանաչման իրավունք։

Սակայն ոչ հեղինակը, ոչ էլ գիտնականները չեն կարողացել բացահայտել իր արարքի գաղտնիքը։ Նրա կողմից գործող մեխանիկայի օրենքի խախտման պատճառը դեռևս հայտնի չէ։

Այսպիսով, ինչպես է աշխատում Դինի ապարատը և ինչպես է այն աշխատում:

Ըստ իր անվան՝ այն ծառայում է ապարատի առանձին մասերի պտտվող շարժումը բուն ապարատի ուղղագիծ շարժման վերածելուն։

Մեխանիկայից հայտնի է, որ երբ որևէ մարմին պտտվում է, առաջանում են կենտրոնախույս ուժեր։

Եթե մարմինը լավ հավասարակշռված է, այսինքն՝ մարմնի ծանրության կենտրոնը ճշգրիտ համընկնում է պտտման առանցքի հետ, ապա բոլոր կենտրոնախույս ուժերի արդյունքը, ինչպես գիտեք, զրո է:

Հակառակ դեպքում, էքսցենտրիկության առկայության դեպքում, այսինքն՝ որոշակի հեռավորության վրա պտտման առանցքի և ծանրության կենտրոնի միջև, առաջանում է կենտրոնախույս ուժ, որը ձգտում է պոկել մարմինը պտտման առանցքից: Այդ ուժը կոտրում է առանցքակալները, թուլացնում կառուցվածքները, մի խոսքով, շատ դեպքերում չափազանց վնասակար է։ Այս ուժի մեծությունը կարող է շատ մեծ լինել։Բավական է հիշել, որ 3000 պտույտ/րոպեում և կես մետր էքսցենտրիսիտետի դեպքում կենտրոնախույս ուժը գերազանցում է պտտվող մարմնի քաշը գրեթե 4500 անգամ:

Հենց այս իշխանությունն էր օգտագործում Դինը:

Որպես կենտրոնախույս ուժ ստանալու աղբյուր՝ նա վերցրեց երկու անհավասարակշիռ էքսցենտրիկ մարմիններ, որոնք պտտվում էին նույն արագությամբ հակառակ ուղղություններով։

Նրանց պտտման առանցքները թեթև, բայց կոշտ ցատկողով միացնելով, Դինը համոզվեց, որ ստացված ուժը գործում է ուղղահայաց:

Իսկապես, Նկ. 1 երևում է, որ երկու էքսցենտրիկների կենտրոնախույս ուժերի հորիզոնական բաղադրիչները փոխադարձաբար հավասարակշռված են և պտտման ցանկացած անկյան դեպքում դրանց արդյունքը հավասար է զրոյի։

Այս ուժերի ուղղահայաց բաղադրամասերը ստեղծում են արդյունքային ուժ, որը փոխվում է ըստ սինուսի օրենքի և հասնում է առավելագույնին, երբ էքսցենտրիկները պահող ձողերը ուղղահայաց են միջնորմին (նկ. 2):

Դինի ապարատում մի զույգ էքսցենտրիկ ի սկզբանե ազատորեն կախված էր ապարատի շրջանակից զսպանակներով: Այս դիզայնով ցատկողը բարձր հաճախականությամբ և ուժով թրթռում էր ուղղահայաց: Այնուամենայնիվ, ինչպես և կսպասեիք, շրջանակն ինքնին ամբողջովին անշարժ էր:

Այնուհետև Դինը, միջնորմը միջին դիրքով դեպի վեր անցնելու պահին, սկսեց կոշտորեն կապել այն ապարատի շրջանակին՝ միջնորմը հենվելով ակնթարթորեն երկարաձգված լայնակի շրջանակների վրա (նկ. 3): Ինչպես կարծում էր գյուտարարը, այս հենարանները երկարացնելու պահի ճիշտ ընտրությամբ հնարավոր եղավ հասնել, որ ապարատը սկսեց շարժվել դեպի վեր:

Եվ ամենաուշագրավն այն է, որ պարզվեց, որ դա ճիշտ է։ Դինը միացրել է վեց նման սարքեր, բայց դրանցից յուրաքանչյուրի վրա էքսցենտրիկների տեղակայումը 60 անկյան տակ է տեղափոխել։

Փորձերը ցույց են տվել, որ նման համակցված ապարատն ունի մշտական բարձրացնող ուժ։ Կախված դրա արժեքից, ապարատը կախված կլինի օդում կամ շտապում է վերև: Այն կարող է շարժվել հորիզոնական ուղղությամբ, միայն էքսցենտրիկների պտտման հարթությունը պետք է շեղվի ուղղահայացից:

Սա չի՞ խախտում էներգիայի պահպանման օրենքը։ Ոնց որ ոչ։ Ի վերջո, ապարատը բարձրացնելու էներգիան ապահովում է շարժիչը, որը պտտում է էքսցենտրիկները:

Վ. ՔԱՐԴԱՇԵՎ,