Эксперименты с мнимым нарушением законов физики и практическая польза теории
Критический отзыв на материал «Безопорный двигатель» (автор Владимир Сизов), опубликованый в НиТ № 4 2018 г. в рубрике « Дисскусия».
Время от времени в научно-популярной литературе, и особенно в Интернете, появляются сообщения о доступных для повторения широким кругом читателей экспериментах, результаты которых авторы в рамках существующей теории объяснить не могут. И утверждают об обнаружении, например, безопорного движения или парадоксов униполярной индукции.
К подобным публикациям можно отнести статью [1], где предложено простое электромагнитное устройство, в котором будто бы нарушается третий закон Ньютона (действие равно противодействию) или в инерциальной системе отсчета нарушается закон сохранения импульса и момента импульса. Что с точки зрения классической теории электромагнетизма невозможно.
Теория эта была создана путем обобщения результатов огромного числа экспериментов, и практическая ценность ее в том, что в пределах области применения данной теории при разработке новых устройств можно избежать трудоемких предварительных экспериментов, определив их основные параметры расчетным путем. Физическое понимание процессов в этих устройствах позволят, даже математически строго не решая необходимой системы уравнений, представлять общий вид решения, важную роль чего подчеркивал Р. Фейнман в своем широко известном курсе лекций по физике. Тем самым уже на предварительной стадии можно избежать возможных грубых ошибок, в том числе при планировании экспериментов.
В [1] принцип действия предлагаемого устройства состоит в силовом действии магнитного поля, созданного и связанного с источником в виде постоянного магнита или электромагнита, на проводник с электрическим током, как показано на рис. 1. При этом на малый прямолинейный участок провода электрической цепи действует сила ΔF, называемая силой Ампера.
ΔF = J(Δl × B), (1)
где J — значение электрического тока в цепи,
Δl — вектор, совпадающий по направлению с током и по модулю равный длине малого прямолинейного участка тонкого проводника,
B — вектор магнитной индукции,
косым крестом (×) обозначено векторное произведение.
В учебниках часто умалчивается, но подразумевается, что результирующая сила F, действующая в пределах наличия магнитного потока на правый участок цепи по рис. 1, уравновешивается силой, действующей на источник стороннего магнитного поля B, например постоянный магнит. Наличие силы, действующей на магнит и направленной в противоположную сторону, легко проверить с помощью эксперимента, показанного на рис. 2. Окончательно убедиться в выполнении третьего закона Ньютона можно, если электрическую цепь вместе с источником ЭДС (например, аккумулятором) разместить на платформе (например, стеклотекстолитовой пластине) и подвесить на тонких длинных нитях, как и магнит на рис. 2. И затем с помощью динамометров измерить значения сил и убедиться, что в статике они равны.
Если магнит и платформа под действием электромагнитных сил перемещаются в противоположные стороны, то будут равны по абсолютному значению импульсы p1 магнита и p2 платформы, а значения их скоростей перемещения v обратно пропорциональны массам m, так как
p1 = p2 = m1v1 = m2v2. (2)
Центр масс системы «магнит и платформа» при этом в лабораторной системе отсчета останется на прежнем месте, в чем можно убедиться экспериментально. Никакого нарушения законов классической физики здесь нет. Это все широко известно, и мы просто напомнили результаты школьных опытов на уроках и в кружках физики.
Продолжение статьи читайте в декабрьском номере журнала "Наука и техника". Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
На нашем сайте вы можете приобрести уникальные монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
