Нарушение законов механики в электромагнетизме

Сб, 11/28/2015 - 00:28

Рис. 5


Таблицы

Вспомним некоторые положения механики

Три постулата, или, как их называют, три закона Ньютона, в элементарном учебнике физики Г.С. Ландсберга формулируются следующим образом.

Первый закон: если на тело не действуют никакие другие тела, то тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Второй закон: ускорение, с которым движется тело, пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела.
Третий закон: если первое тело действует на второе с некоторой силой, то второе тело действует на первое с силой, равной по модулю и противоположной по направлению. Этот закон называют еще законом действия и противодействия.

Пусть имеются два точечных заряда q1 и q2, которые движутся со скоростью _n1 и _n2 соответственно. Для определенности положим, что оба заряда положительны. Заряды взаимодействуют с силой _Fq в соответствии с законом Кулона и c силой _Fb в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа. Здесь _n1, _n2, _Fq, и _Fb — векторные величины. Суммарная сила, действующая на каждый заряд, равна сумме этих сил. Действие кулоновой силы _Fq согласуется с законами Ньютона, мы ее рассматривать не будем. Рассмотрим действие силы _Fb.

В соответствии с законом Био-Савара-Лапласа сила _F12, действующая на второй заряд со стороны первого, выражается через двойное векторное произведение формулой:

.

Сила _F21, действующая на первый заряд со стороны второго, выражается через векторное произведение формулой, отличной от формулы для силы:

.
Числовое значение коэффициента k определяется используемой системой единиц измерения физических величин. Вектор _r12 является векторным расстоянием между зарядами и направлен от заряда q1 к заряду q2. Очевидно, что _r12= -_r21.
Напомним, что вектор _C , равный векторному произведению двух векторов _A и _B, строится следующим образом. Модуль вектора _C вычисляется по формуле:

|_C| = |_A| . |_B| sina,
где a — угол между векторами |_A| и |_B|.

Вектор _C перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы _A и _B, а его направление определяется направлением поступательного движения правого винта при его вращении от вектора _A к вектору _B (типичным примером правого винта является обычный бытовой штопор). Для того, чтобы построить вектор, равный двойному векторному произведению, необходимо построить промежуточный вектор, равный векторному произведению векторов, стоящих во внутренних скобках, а затем построить векторное произведение первого вектора на промежуточный вектор.
В соответствии с Третьим законом Ньютона должно выполняться равенство: _F12 = -_F21

На рисунке 1 изображены векторы, участвующие в определении сил взаимодействия движущихся зарядов для случая, когда векторы _n1 и _n2 лежат в плоскости чертежа. В этом случае векторы _F12 и _F21 также лежат в плоскости чертежа. Из рисунков и из формул видно, что сила _F12, действующая на второй заряд со стороны первого, не равна по модулю и не противоположна по направлению силе _F21, действующей на первый заряд со стороны второго. Особенно характерна в этом отношении ситуация, изображенная на рисунке 2. Здесь _F12 ¹ 0, а _F21 = 0 .
Таким образом, при взаимодействии в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа двух движущихся зарядов Третий закон Ньютона не выполняется.

Другие материалы рубрики


  • Около 40 лет назад ученый В. Веселаго предположил, что существуют материалы, у которых показатель преломления имеет отрицательную величину. Световые волны в таком веществе могут передвигаться против движения распространения светового луча и вести себя нестандартно. Линзы, которые изготовлены из такого материала, — иметь чуть ли не волшебные характеристики. Но Веселаго в процессе своей работы и многолетних поисков не обнаружил ни одного вещества, имеющего подходящие электромагнитные свойства, у всех исследованных им материалов показатель преломления оказался положительным. Потому о его идее вскоре забыли. Вспомнили о ней только в начале 21 века.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Шаровая молния — светящийся шар, который порой возникает при разряде линейной молнии, — одно из самых загадочных атмосферных явлений. Природа шаровой молнии до сих пор неизвестна, хотя первая научная публикация на эту тему — книга «Гром и молния» известного французского физика и астронома Франсуа Араго — была издана еще в 1838 году. Предлагаемая гипотеза — попытка объяснить механизм образования шаровой молнии на основе физики плазмы и газового разряда.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • В 1905 г. Альберт Эйнштейн предложил частную теорию относительности и опроверг представление о свете как о колебаниях гипотетической среды — эфира. Великий физик утверждал, что, в отличие от звуковых, световые волны могут распространяться в вакууме и для их существования не требуется какой-либо материальной среды. Это справедливо и в общей теории относительности, и в квантовой механике. Вплоть до сегодняшнего дня все экспериментальные данные в масштабах от субъядерного до галактического успешно объясняются названными теориями.
    Тем не менее существует серьезная концептуальная проблема: с позиций современной науки общая теория относительности и квантовая механика несовместимы. Гравитация, которую общая теория относительности приписывает искривлению пространственно-временного континуума, никак не вписывается в рамки квантовой механики. Физики сделали лишь небольшой шаг к пониманию сильно искривленной структуры пространства-времени, которая, согласно квантовой механике, должна наблюдаться на чрезвычайно малых расстояниях.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Состояние в сверхпроводнике 1-го рода, когда сверхпроводящие домены соседствуют в материале с нормальными областями, называется промежуточным. Такое состояние может возникать при значениях индукции приложенного поля, лежащих в интервале (1–D)Bc < B < Bc, где размагничивающий фактор D определяется формой образца. Интервал изменения размагничивающего фактора — от нуля (для длинного цилиндра или тонкой пластины в параллельном поле) до единицы (для плоскопараллельной пластины в случае, когда поле приложено перпендикулярно ее поверхности)...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • ...Теории, которые пытаются объединить все четыре типа взаимодействия, называют «Универсальными теориями», «Теориями всего сущего» или «Теорией великого объединения». Если бы у нас была такая теория, то это бы означало, что человечеству удалось построить замкнутую физическую картину мира, она бы включала в себя все базовые принципы и законы мироздания, и во всей Вселенной уже не было бы того, что мы не можем понять и описать. Эта заветная цель современной физики пока еще далека от того, чтобы быть достигнутой, но уже сейчас делаются попытки построения таких теорий...

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Научно-технический прогресс — один из главных рычагов создания материально-технической базы будущего нашей страны, который возможен только на основе своевременного внедрения достижений современной науки путем использования всего арсенала средств, способствующих его ускорению.
    Революционные изменения в технике, на основе обновленных знаний, происходят в последние десятилетия столь стремительно, что часто приходится только удивляться новинкам. Творчество вечно, но, к сожалению, технические идеи часто остаются невостребованными.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Полное отсутствие проводов у электробытовых приборов и доступ к электроэнергии в любой точке земного шара без ограничений, в требуемом количестве — имея при себе лишь передатчик размером со спичечный коробок…

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...Технология плазменных ускорителей развивается семимильными шагами. Многие принципиальные проблемы уже решены, но создание конкретных устройств пока сопряжено с серьезными трудностями. В частности, инженерам еще предстоит повысить эффективность ускорителя (долю энергии ведущего импульса, которая передается ускоряемым частицам), точность настройки пучков (в точке столкновения они должны быть выровнены с точностью до единиц нанометров) и частоту повторения рабочих циклов (количество импульсов, ускоряемых за единицу времени). Плазменные установки могут ускорять и более тяжелые частицы, например, протоны. Однако тут есть одно важное требование: вводимые частицы должны двигаться почти со скоростью света, чтобы не отстать от плазменной волны. Это означает, что энергия ускоряемых протонов должна быть не меньше нескольких ГэВ...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...В некоторых же отношениях электроны ведут себя подобно волнам. Человеческое воображение бессильно представить нечто такое, что может быть одновременно и волной, и частицей, но само по себе существование дуализма волна-частица, которая называется корпускулярно-волновым дуализмом, не вызывает сомнения. Так, объект, который обычно считают волной, обретает в микромире свойство частицы, например, световая волна, ведет себя подобно потоку частиц, выбивая электроны с поверхности металла (фотоэлектронный эффект). Частицы света называются фотонам, и физики относят их наряду с электронами и кварками к фундаментальным частицам. Наглядно представить волну-частицу невозможно, не стоит и пытаться, потому что в повседневной жизни нет ничего такого, что хотя бы отдаленно напоминало подобную нелепость...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Известно, что в состав топлива входят такие горючие элементы, как углерод, водород и сера. Поэтому на основе предположения о том, что данные компоненты в топливе имеют вид смеси, можно осуществить подсчёт теплотворной способности данного топлива, как суммы компонентов смеси.