(фрагмент из книги)
С.Н.Портнов
...Центробежные силы инерции возникают в результате криволинейной траектории движения, например при движении тела по окружности. Очевидно, что если сила, воздействуя на тело, совершает полезную работу по его перемещению, то для возврата тела в исходное положение необходимо совершить работу уже против этой силы, т.е. отрицательную работу. Идеальным случаем было бы проявление силы только на этапе перемещения тела для совершения полезной работы и отсутствие этой же силы при возврате тела в исходное положение. Сила тяжести является постоянно действующей. Каким способом можно получить периодически действующую силу? Путем приведения системы в движение под действием силы тяжести, когда потенциальная энергия преобразуется в кинетическую и наоборот, т.е. в движение маятника.
Подобное движение подразумевает наличие центра вращения, что в свою очередь подразумевает наличие центробежных сил инерции, причем величина этих сил будет меняться в зависимости от текущей угловой скорости системы. Крайне важным и необходимым условием является условие сохранения положения центра масс внутри качающейся системы в целом, или, по крайней мере, такое его изменение, при котором выход полезной работы значительно перекрывает потери от нестабильности его положения. Связано это с законом сохранения энергии для маятника, согласно которому переход потенциальной энергии в кинетическую и наоборот зависит от перепада высот для центра масс системы в целом для крайнего верхнего и нижнего положений. Если центр масс внутри системы будет изменять свое положение, то на его перемещение будет тратиться часть энергии от перехода потенциальной энергии системы в кинетическую и наоборот. При постоянстве же положения центра масс системы в целом и при отсутствии внешних воздействий (сил трения и сопротивления среды) цикл потенциальная энергия – кинетическая энергия – потенциальная энергия можно считать бесконечным, и единственное, чем можно воспользоваться для осуществления работы – центробежными силами инерции. Ниже показаны некоторые способы, которые можно использовать для совершения полезной работы за счет центробежных сил:
В обоих случаях предполагается для получения работы использовать перемещение груза под действием центробежной силы инерции и возврат его в исходное положение под действием пружины на участке отсутствия данной силы. Способы представляют собой либо качание маятника, либо преодоление тележкой потенциальной ямы. Груз, перемещаясь на величину ΔH, совершает работу, но в то же время эта величина определяет потери при переходе потенциальной энергии в кинетическую.
Ключевым узлом в данных системах будет механизм, преобразующий движение груза в удобный для использования вид энергии. Особенность конструирования подобного механизма будет заключаться в том, что использование линейных взаимодействий, вроде рычагов или механических колебательных контуров, не позволит получить избыточную энергию (особенность однородного поля силы, пусть даже меняющего интенсивность во времени). Но эта проблема решается, если в качестве рабочего тела использовать жидкости, например гидравлическое масло. Связано это с тем, что твердые тела передают производимое на них давление по линии действия силы, вызывающей это давление, а жидкости и газы передают внешнее давление совсем иначе. Именно это свойство жидкостей позволит получить избыток энергии при работе в пульсирующем однородном поле силы (в нашем случае – в поле центробежной силы инерции). Рассмотрим это явление подробнее.
Ниже показано устройство подобного механизма в первом приближении. Под действием центробежной силы инерции поршень воздействует на масло в объеме цилиндра под основанием поршня. Масло под давлением прокачивается через генератор, вырабатывающий энергию.
♦
|