Моделирование движений инерциоида Текст научной статьи по специальности «Физика»

Имамалиев Аббас Рагим E-mail: fredkasimi@mail.ru Тел.: 899412 497-26-32

Багиров Яшар Чингиз E-mail: fredkasimi@mail.ru Тел.: 899412 497-26-32

Abaszade Azad Abasguli

National Aerospace Agency, Space Research Institute of Natural Resources E-mail: fredkasimi@mail.ru

25, Rkhibova Mamedova, Baku, republic of Azarbajan, AZ1123. Phone.: 899412 49726-32

Imamaliev Abas Ragim

E-mail: fredkasimi@mail.ru Phone.: 899412 497-26-32

Bagirov Yashar Chingiz

E-mail: fredkasimi@mail.ru Phone.: 899412 497-26-32

УДК 537.86

A.P. Гайдук, E.A. Жебрун

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЙ ИНЕРЦИОИДА

Проведено исследование движений терциоида при отсутствии трения. Установлена экстремальная зависимость направления и величины ускорения и скорости терциоида от начального угла поворота грузиков.

Силы инерции; движение; законы Ньютона

A.R. Gaiduk, E.A. Jebrun

SIMULATION OF INERTIOID’S MOTIONS

Carry out simulation of inertioid’s motion without friction. Establish extremely dependence direction and value of inertioid’s acceleration and speed from initial value of the load corner.

Inertioid; force of inertia; motion; newton’s laws

Все движители, т.е. устройства обеспечивающие перемещение тел в нашем мире, используют опору, т.е. движение возникает в результате отталкивания от некоего субстрата: земной поверхности, воды, воздуха, истекающих газов сгорев. ,

движение возникает в результате взаимодействия движителя с окружающей сре-

дой. Это взаимодействие, естественно, всегда сопровождается силами трения, на преодоление которых тратится значительная часть энергии топлива.

В тридцатые годы прошлого века инженер В.Н. Толчин придумал инерцио-ид-механизм, способный, по его мнению, приходить в поступательное движение без взаимодействия с окружающей средой, исключительно за счет движений рабо, . -ность создания такого аппарата, считая, что при этом будет нарушен закон сохра-. , -ждают (бездоказательно), что для создания движения в инерциоиде используются , -ционных масс и гравитационных полей [1].

«Тележка Толчина» представляет собой [1, 2] платформу на колесиках, наверху которой на рычагах вращаются в противоположные стороны вокруг вертикальной оси два грузика. Г рузики вращаются синхронно, но при движении в одну сторону медленнее, а в другую быстрее, т.е. их угловая скорость периодически изменяется по определённому закону. В отличие от обычных тележек, автомобилей, поездов и т.п., к колесикам тележки никакой силовой передачи нет, но тележка приходит в неравномерное, но направленное движение. Аналогичный эффект (но с движением в противоположную сторону) наблюдается и при установке инер-циоида на плавающую модель.

Специалисты, отрицающие возможность движения без опоры, считают, что направленное движение “тележки Толчина” вызывается различными значениями силы трения между опорой и колесиками при быстром и медленном движениях тележки, которое вызывается неравномерным движением грузиков. Они полагают, что при малой скорости движения грузиков к тележке прикладывается малая ( ),

- большая. При малой инерционной силе сила сухого трения не преодолевается, а при большой инерционной силе - преодолевается, и тележка получает неравномерное, но направленное движение. Другими словами, по мнению этих специали-, -, .

, .

Один из энтузиастов инерциоидов ГЛ. Шипов, с целью обоснования принципа действия инерциоида, разработал даже «обобщение механики Ньютона -теорию физического вакуума». В источниках [1, 2] приводятся описания различных конструкций инерциоидов и ряд объяснений принципов их движения: движитель С.М. Полякова, инерционные движители Р. Кука, Д. Торнсона, аппарат «ИКАР» В. А. Кардановского и ряд других.

В данной работе проведено компьютерное моделирование движений инерциоида, с помощью уравнений, описывающих согласно [1] силу f (t), возникающую при синхронном вращении двух грузиков в противоположные стороны вокруг вертикальных осей с переменной скоростью. Эта сила приложена к корпусу инерциоида и описывается выражениями:

f (t) = -2mr[ю2 (t) cos ф(t) + ró(t) sin ф(t)], (1)

t

ф (t) =ф 0 + J ю (т )d т . (2)

0

здесь ю (t) и ф (t) - угловая скорость вращения и угол поворота грузиков, ф 0 -начальный угол поворота грузиков, отсчитываемый в положительном направлении от некоторой горизонтальной оси.

Отметим, что это выражение легко получить из законов Ньютона, проектируя центробежную и тангенциальную инерционные силы, приложенные к вра-, , -зиков. При этом в (1) первое слагаемое mrю2 cos ф описывает проекцию на горизонтальную ось центробежной силы, а второе тгю sin ф - проекцию тангенци-.

В обычных курсах физики и различных физических справочниках [3] вращательное движение обычно рассматривается при постоянной угловой скорости ю = Const. Поэтому второе слагаемое в (1) обычно отсутствует, а без этого слагаемого выражение для f (t) при ю = Const является гармонической функцией с нулевым средним значением. Поэтому движение инерциоида при постоянной скорости вращения грузиков тоже оказывается чисто колебательным и направленное движение инерциоида отсутствует.

В то же время при ю^ Const в (1) появляется второе слагаемое, обусловленное угловым ускорением, в результате среднее значение проекции инерционной силы f (t) (1) на указанную ось оказывается не равным нулю. Это среднее значение инерционной силы должно создавать направленное ускорение инерциои-, .

Вычислить в аналитической форме величину ускорения достаточно сложно, поэтому было проведено численное моделирование путём интегрирования уравне-

(1), (2).

изменялась по гармоническому закону в соответствии с выражением

ю (t) = ю0 + Д0 sine (Q t), (3)

где ю0 - постоянная составляющая угловой скорости вращения грузиков; Д0 и Q - амплитуда и круговая частота изменения угловой скорости; в - числовой .

По закону Ньютона сила f (t) при массе инерциоида, равной единице и от, , . интегрируя дважды, т.е. вычисляя величины:

tt V (t) = J f (T)dT и S (t) = Jv (T)d т, (4)

00

получим значение скорости V(t), которую будет иметь инерциоид к моменту времени t, и расстояние S(t), на которое он сместится относительно положения

t = 0 , .

Для примера, на рис. 1,а и 1,в приведены графики изменения угловой скорости o>(t) вращения грузиков, а на рис. 1,6 и 1,г - графики изменения линейной скорости V(t) инерциоида. Эти графики получены с помощью программного пакета MATLAB, при т = 0,5, r = 0,5, ю0 = Q = 3 рад/с, в = 3 . При этом на рис. 1,а и 1,6 приведены кривые соответствующие ф0 = 90°, a на рис. 1,в и 1,г - кривые соответствующие ф0 = 270°.

Как видно, изменение начального значения угла поворота грузиков приводит к изменению направления изменения линейной скорости инерциоида.

Отметим два момента. Во-первых, хотя моделирование проводилось без , . , если угловая скорость изменения грузиков не меняется, то линейная скорость инерциоида становится гармонической, но её среднее значение не равно трём при ф0 = 270°, и минус трём при ф0 = 90°.

Рис. 1. Изменение угловой и линейной скоростей

Эти значения, очевидно, обуславливаются начальным импульсом, который сообщается, в соответствии с законом сохранения импульса, инерциоиду в момент начала вращения грузиков.

Для исследования зависимости скорости движения инерциоида от угла ф0 получена зависимость расстояния, которое инерциоид проходит без трения за 10 секунд от угла ф0. Эта зависимость приведена на рис. 2.

800 600 400 200 О

О 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 36(

Рис. 2. Расстояние, проходимое терциоидом, при различных значениях угла <р0

Из графика на рис. 2 следует, что ускорение и скорость инерциоида имеют экстремальную зависимость от угла ф0.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шипов ПИ. Торсионные поля и теории физического вакуума. - М.: 2003.

2. http://wikipedia.org.

Гайдук Анатолий Романович

Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге E-mail: fin_val_iv@tsure.ru

347928, Таганрог, ГСП 17А, Некрасовский, 44. Тел: 88634-371-689

Жебрун Евгений Андреевич E-mail: fin_val_iv@tsure.ru Тел: 88634-311-310

Gaiduk Anatoli Romanovich

Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”

E-mail: fin_val_iv@tsure.ru

44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928. Phone: 88634-371-689

Jebrun Evgeni Andreevich

E-mail: fin_val_iv@tsure.ru Phone: 88634-311-310