Описание вращения (стр. 2 из 2)

3. По третьему закону Ньютона эти силы равны по величине и противоположны по направлению.

4. Они считаются приложенными к разным телам.

5. К вращающемуся телу приложена только центростремительная сила, действующая со стороны связи, к связи – только центробежная сила, действующая со стороны тела, но не приложенная к нему.

При этом, хотя колебательное движение и является частью вращательного, в его описании отсутствует упоминание обеих сил, образующих вращение, – центростремительной и центробежной. Это можно было бы отнести всего лишь к адаптации изложения, но все же это скорее свидетельство неполноты понимания.

Что и не удивительно, поскольку оба применяемых описания даны чуть ли не во времена Галилея, еще в самом начале становления физики. Его неполнота, естественная для своего времени, ныне выглядит неприемлемой.

Предлагаемое описание

Предлагается следующее понимание:

1. При вращении тела возникает центробежная сила, направленная от оси вращения. Ее наличие легко устанавливается экспериментально, помещением между телом и связью пружинного динамометра. В точности так же, как действие силы тяжести на тело маятника. По действию на тело она полностью аналогична составляющей силы тяжести, направленной вдоль связи маятника.

2. Центробежная сила уравновешивается центростремительной силой, образуемой связью.

3. Обе действующие на тело силы равны по величине и противоположны по направлению.

4. Сумма сил, действующих на вращающееся тело вдоль связи, постоянно равна нулю.

5. Тело движется равномерно, т.е. без ускорения по круговой траектории. Чем полностью объясняется “загадка” устойчивости атома, считающаяся не разрешимой. Для круговой траектории это инерционное галилеевское движение [ 3 ].

Что полностью аналогично сумме сил, действующих на тело маятника вдоль связи. Здесь нет более никакого разрыва логики. Тело не имеет никакого перемещения вдоль связи и перемещается только лишь в перпендикулярном ей направлении.

При равномерном вращении тела сила, действующая перпендикулярно связи, тоже равна нулю. В этом и только в этом заключается отличие равномерного вращения и колебательного движения. Последнее является не равномерным, т.к. оно происходит под действием силы, направленной вдоль движения. Оно также не является равноускоренным, т.к. эта сила не постоянна по направлению и величине.

Таково уточнение, относящееся к вращательному движению.

Что же до угловых колебаний маятника, то оно по-прежнему происходят под действием упругой силы

, направленной перпендикулярно связи.

Однако вдоль связи действуют уже не одна сила

- проекция силы тяжести на направление связи ( ), а сумма сил , направленная от оси угловых поворотов, где - центробежная сила, определяемая по формуле , где – радиус колебаний, определяемый длиной связи.

Эти силы, действующие на тело маятника, уравновешены реакцией связи:

, вследствие чего сумма сил, направленная вдоль связи, постоянно равна нулю.

Таково уточнение, относящееся к описанию угловых колебаний маятника.

Вращательно-колебательное движение

Кроме кругового движения имеется замкнутое движение по эллиптической траектории. Оно образуется двумя независимыми движениями – равномерным вращением по окружности с радиусом R, равным малой полуоси эллипса, и линейными гармоническими колебаниями относительно этой окружности вдоль большой оси эллипса.

Математически равномерное вращение по окружности представимо как сумма двух линейных гармонических колебаний, с разностью фаз

:

,

,

где

– декартовские координаты вращательного движения с центром вращения в начале координат,

– амплитуда колебательного движения, равная радиусу вращения,

– угловая скорость вращения, равная , где – скорость кругового движения.

Оба гармонических колебания совершают колебательный энергообмен. Однако их сумма дает все время энергию, остающуюся постоянной величиной.

Поэтому равномерное вращение физически является инерционным, не сопровождаемым энергообменом.

Движение по эллиптической траектории выражается формулами:

где

– разность большой и малой полуосей эллипса.

Оно является вращательно-колебательным, образуемым двумя движениями. Равномерным инерционным вращением по круговой траектории с радиусом

, равным малой полуоси эллипса. И линейными гармоническими колебаниями с амплитудой относительно круговой траектории вдоль большой оси эллипса.

Это колебательное движение является неравномерным и реверсивным. С силой и ускорением, переменными по величине и по реверсивными направлению. С внутренним колебательным энергообменом и переходом потенциальной энергии в кинетическую и обратно

Список литературы

С.Э. Фриш и А.В. Тиморева “Курс общей физики”, том I, Государственное издательство технико-теоретической литературы, М., 1955. Допущено Главным управлением университетов, экономических и юридических вузов Министерства высшего образования СССР в качества учебника для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов, издание 6-е, исправленное, с.с. 65 – 66, 373 – 374. Тираж 50000.

С.Э. Фриш и А.В. Тиморева “Курс общей физики” том III, Госуд. изд. технико-теоретич. лит-ры, 1951, с. 534, 550. Тираж 75000 экз

http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8444.html