Интерес к вопросу физики создания подъемной силы, возник на вступительном экзамене в авиационный институт.
Попался билет, в котором был вопрос, - «Принцип полета самолета».
Как в сказке, перед глазами всплыла страница из учебника по физике и, грубо говоря, оставалось только переписать ее на лист бумаги и рассказать экзаменатору. Заканчивая ответ, произношу, - "таким образом, когда давление под крылом станет больше, чем над крылом, то самолет полетит". И вдруг, как ледяным ушатом экзаменатор ошарашивает вопросом. Так и полетит? В полной растерянности, трясущимся голосом, отвечаю. Конечно, полетит. И опять получаю вопрос, - так и полетит? В голове проносится, «ну все завалил экзамен», в отчаянии пролепетал, - так и полетит. В третий раз, настырный экзаменатор задает тот же вопрос,- так и полетит? В замешательстве произношу, ну, двигатель работает, создает тягу, чтобы самолет двигался. В ответ слышу, - воооот, именно, двигатель.
На днях, наткнулся на «Большом форуме» на темы, в которых знатоки пытались объяснить принцип полета воздушного шара, у которого внизу через большое отверстие горелкой нагревается воздух, а также вопрос о физике удержания в воздухе многотонных туч. С точки зрения МКТ, давление газа - результат ударов молекул, поэтому, официально, считается, что шар надувается повышенным давлением, образуемым при нагревании воздуха горелкой. В зависимости от объема оболочки (2-5 тыс. куб. метров воздуха), полезной загрузки и температуры окружающего воздуха температура внутри составляет 50-130 градусов Цельсия.
В учебниках, принцип полета воздушного шара объясняется просто: Поскольку плотность «р» теплого воздуха ниже, он силой Архимеда Fарх стремится вверх под действием выталкивающей силы. При этом сама оболочка и полезная нагрузка притягиваются к Земле (оболочка размерами примерно 25х15 м с корзиной и всем оборудованием весит 400-500 кг, плюс пассажиры) G тяж = mg.
Подъем Fарх - Gтяж > 0, Зависание Fарх - Gтяж = 0, Спуск Fарх - Gтяж < 0
Возникает вопрос. А что скажет закон Паскаля? А он говорит, «Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.»
Внизу шара огромное отверстие, через которое невозможно повысить давление в шаре. Мало того, при нагревании газ расширяется и получается, что при этом, из шара, воздух должен даже выходить (рис 1), а не входить, но глазами видим, что шар НАДУТ. Как это получается, неужели Паскаль неправ или это МКТ накачивает шар? Также смотрим на облака и просто не вериться, что это тысячи тонн воды плывут по небу и не падают. Что их удерживает в воздухе, неужели неведомая сила? Для ответа на поставленные вопросы необходимо разобраться с физическими понятиями, чтобы общаться на одном языке и быть понятыми.
Зайцам нечем и незачем греть бревно, используя МКТ, чтобы не утонуть.
Сила Архимеда равна Fарх = pgV. Сила тяжести Gтяж = mg.
Сразу возникает непонимание. Шар еще никуда не летит, ускорение g равно нулю, масса m какая?
Под термином МАССА понимается определение И.Ньютона, - Количество материи (вещества) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности «р»и объему «V». M = p*V количество вещества, - материальных точек (атомов, молекул) пропорциональных плотности в рассматриваемом объеме.
Масса М в воздушном негерметичном шаре, объемом «V», ПРИ НАГРЕВЕ, УМЕНЬШАЕТСЯ, так как уменьшается плотность «р», то есть воздух «расширяется», часть его объема даже выходит из шара, при этом, давление остается постоянным и равно атмосферному давлению, так как в этом случае начинает выполняться закон Паскаля «давление, действующее на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях».
При охлаждении воздуха, в объеме воздушного шара «V», масса УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, так как увеличивается плотность «р», наружный воздух начинает поступать во внутрь шара на освобождающийся объем. И опять начинает выполняться закон Паскаля «давление, действующее на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях».
Что за ерунда? А в герметичном сосуде, при нагреве, давление повышается, хотя плотность должна уменьшаться, а с ней и масса М. Но сосуд герметично ЗАКРЫТ. При охлаждении этого сосуда, масса M (количество вещества) не может изменится, хотя плотность должна увеличиваться, при этом давление в сосуде понижается.
Таким образом мы видим, что виной всем изменениям является плотность.
Плотность - p, характеризует количество вещества (атомов, молекул) в единице объема. Физически это означает, чем больше масса, тем расстояния между атомами (молекулами) меньше, чем меньше масса, тем расстояния больше.
А что определяет расстояния между атомами (молекулами)? Ведь не абсолютная пустота? Физика утверждает, что тепло.
Теплота — это одна из основных термодинамических величин в классической феноменологической термодинамике. Количество теплоты входит в стандартные математические формулировки первого и второго начал термодинамики.
Тепло — это энергия беспорядочного движения молекул и атомов, из которых состоит тело. Вы что-нибудь поняли о теплоте?
Удивляют такие определения, это все равно, что узнать мнение о теплоте у градусника, а не у маститых ученых-физиков.
Простой пример, берем кирпич, молоток и ударами превращаем кирпич в раздробленную кучу. Сразу становиться очевидно, что от ударов, расстояние между частичками кирпича увеличилось, масса кирпича не изменилась, а вот плотность "р" частичек кирпича уменьшилась. Таким образом, согласно модели А.Эйнштейна, мы наблюдаем дефект массы???
А что или чем надо бить – колотить по атомам (молекулам) воздуха чтобы расстояние между ними увеличить? Ответ физики однозначен, необходимо подвести не тепло, а СИЛУ, точнее ДАВЛЕНИЕ. А что в тепле может играть роль СИЛЫ - давления? Многие ответят, что частички горячего воздуха. С тем, что удары наносятся горячими атомами (молекулами) воздуха по холодным согласятся все. Но возникает интересный вопрос, а что делает их горячими. Ответ очевиден, это не боек молотка, а «РУЧКА» молотка. Но где же эта «ручка», которая разгоняет бойком атомы (молекулы)? Это ничто иное как волны деформации материи-Эфира. А откуда они берутся, образуется? А образуется она при нагреве Солнцем, при взрыве, при горении, например, присоединение углерода к кислороду. Неужели это происходит путем дружеского рукопожатия?
Такого быть не может так как при этом происходит чудовищной силы удар - ДАВЛЕНИЕ, при котором разрываются оболочки атомов углерода и кислорода, то есть материи-Эфира, с оглушительным треском, чтобы объединиться в единую молекулу СО2 и от этих многочисленных ударов возникает ДАВЛЕНИЕ в виде ВИБРАЦИИ материи-Эфира и, как результат, электромагнитные волны. Эти волны отлетают от этого места с чудовищным ускорением, которое придает волнам скорость света, 300000км/сек.
Вот от этой силы происходит деформация - растяжение материи-Эфира, то есть возникает ДАВЛЕНИЕ и, как результат, расстояние между атомами (молекулами) увеличиваются. При охлаждении происходит деформация сжатия материи-Эфира, как результат, расстояние между атомами (молекулами) уменьшается.
Давление — Fд всесторонняя сила деформации материи-Эфира в рассматриваемом объеме. Давление действует в межатомном пространстве между КАЖДОЙ материальной точкой (атомом, молекулой), на объем материи-Эфира, то есть на площадь поперечного сечения тела.
Гравитация - С какой силой ДАВЛЕНИЯ (сила действия) тело вытесняет среду, материю-Эфир, с такой же силой ДАВЛЕНИЯ Fд (сила противодействия) среда, материя-Эфир воздействует на массу.
Сила – Fд, действие на тело, изменяющая его состояние.
Вес Р— сила действия Fв -давление, с которой тело действует на опору. А что ДАВИТ на тело, ответ очевиден - ГРАВИТАЦИЯ.
Размер тела определяется его массой М.
Р = Fв*M, где F - давление, M - масса
Система материальных точек называется выделенная совокупность точек или тел, которые в общем случае взаимодействуют друг с другом, так и с телами, не включенными в состав этой системы.
Материальная точка вещества — это ядро атома, являющееся опорой (Архимеда) на которую действует сила ГРАВИТАЦИИ.
Снаружи и внутри тела меж ядерное пространство заполняемое материей-Эфиром не является опорой, на которую может действовать сила гравитации, так как определяет меж ядерное давление, подвластное силе Паскаля.
Приняв во внимание все вышеперечисленные понятия, поиск подъемной силы начнем с шарика, надутого теплым воздухом. Теплый воздух имеет плотность меньше, чем плотность наружного воздуха отсюда, сила ВЕСА у него меньше, чем у более холодного воздуха снаружи оболочки шара. И, хотя воздух находиться под одинаковым давлением, что внутри, что снаружи шара, возникает Архимедова подъемная сила. Fарх - Gтяж > 0
Для воздушных шаров теплый воздух можно заменить водородом, гелием, которые имеют плотность намного меньше плотности воздуха. Механизм возникновения подъемной силы не измениться.
Кто не верит в отсутствии зависимости силы Архимеда от давления внутри шара или емкости может провести простой эксперимент.
Переверните пустой стакан и открытым концом опускайте его в воду. Вода начнет заполнять стакан за счет сжатия воздуха. Чем глубже вы опустите стакан под воду, тем сильнее сожмется воздух в стакане, но его давление всегда будет равно давлению воды на данной глубине.
Когда вы отпустите стакан, то он резко всплывет и, чем глубже вы его опустите под воду, тем с большей скоростью он всплывет. Причем скорость всплытия не зависит от силы Архимеда так как от глубины сила Архимеда не зависит, а вот сила Паскаля (сжатия воздуха) возрастает пропорционально глубине.
В подводной лодке, для всплытия, в балластные цистерны подается воздух под давлением выше чем давление воды на данной глубине. Когда средняя плотность лодки станет меньше средней плотности окружающей воды, лодка начнет всплывать, вне зависимости от наружного давления и температуры (скорости движения молекул))) окружающей воды!!! Хотя энерговооруженность атомной подводной лодки огромна, ни один капитан не станет нагревать воздух для всплытия, так как знает, что МКТ тут ни причём.