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


  • 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 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


  • ...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


  • 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


  • 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


  • 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


  • 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


  • 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.



  • Как родилась и эволюционирует наша Вселенная? Почему кольца Сатурна такие тонкие, но протяженные? Почему активность Солнца изменяется периодически с периодом около 11 лет? Что вызвало гибель динозавров? Отчего нас так пугают ослепительные вспышки молний, оглушительные удары грома, неистовые землетрясения, разбушевавшиеся вулканы? Отчего во время шторма возникает «девятый вал»? Почему цунами — столь грозная стихия? Почему рельеф снежных заносов волнистый? Почему у ягуара тело пятнистое, а хвост полосатый? И что объединяет эти совершенно не связанные между собой явления? Оказывается, все они — результат нелинейности.



  • ...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