Ранее была опубликована статья "Инерция эквивалентна массе.", которая вызвала интересную дискуссию на много тем.
Но в данном случае нас интересует именно тема, которая написана в заголовке.
Читатель genmih написал следующее. Цитирую:
"Ничего не выяснили, от слова совсем."
"Вы пытались пояснить явление инерции - природное явление, существующее всегда и везде - свойствами гироскопа. Всё "как бы" получилось, всё логично, но только в том случае, если Вам было бы достоверно известно, по каким причинам у гироскопа возникают такие свойства - инерционные."
Т.е. необходимы причины возникновения свойств инерционности у гороскопа.
Вообще говоря, я не ставил именно в этой статье рассказать всю физику процесса, а только предположил, основываясь на известных свойствах гороскопа, а также того факта, что эфиродинамика предполагает строение материальных структур из вихревых систем, а значит имеющих подобные свойства с гироскопами.
Во всяком случае, несмотря на первую фразу, читатель правильно понял идею статьи.
"Вы ссылаетесь на инерционные свойства волчка, по аналогии с ним - на инерционные свойства гироскопа и далее - такие же мол инерционные свойства и у вихрей, этих "строительных кирпичиков" массы."
Это означает, что саму мысль статьи я донёс правильно.
"В результате инерционные свойства тел Вы поясняете инерционными свойствами вихрей".
Далее повторение.
"А их как раз и требуется понять и пояснить: каким образом, по какой причине волчок сопротивляется изменению частоты вращения и изменению своей оси вращения."
Этот вопрос был по другому задан выше.
"Вращающиеся тела (твердые, "жесткие") вращаются также устойчиво "по инерции", как устойчиво "по инерции" движется прямолинейно и равномерно тело, если на него не действуют сторонние силы. То есть предложенное пояснение на уровне "масло - масляное"."
Тут как видим, к сожалению уже приравнивают разные виды движения (хотя я это нигде не утверждал), что в корне не верно, а значит не может быть указанного в конце вывода.
Итак, попробуем продолжить дискуссию, ответив на вопросы, которые не ставились в указанной выше статье.
Почему гироскоп устойчив.
Сразу скажу, что мы будем рассматривать только свободные системы, т.е. те, которые ни с чем не связаны жёстко.
Тот же гороскоп не является такой системой. Этот прибор связан жёстко, как минимум двумя своими точками с внешним устройством, а значит для ответа на вопрос эта система не подходит.
Юла (волчок) так же не подходит для этой статьи, потому что она связана с внешней системой жёстко одним концом.
Отсюда можем сделать вывод, что мы должны рассматривать системы, которые вращаются свободно.
Это может быть вращающийся металлический шарик в невесомости МКС или газовый вихрь.
Понятно, что при вращении центробежная сила старается разрушить вращающуюся систему.
- В первом случае целостность системы сохраняют молекулярные связи в твёрдом теле.
- Во втором случае - давление внешней среды.
Отсюда видно, что данные вращающиеся системы стабильны.
Теперь представим, что произойдёт, если на такую систему инициируется умеренное воздействие. Например, попадёт какая-то небольшая частица.
* Под умеренным подразумевается такое воздействие, которое не приведёт к разрушению объекта. Или другими словами энергия воздействия значительно меньше энергии стабильности системы (объекта).
- Для шарика ничего не измениться по той причине, что молекулярные связи при умеренном воздействии сохранят целостность шарика, а часть энергии передастся шару, но в силу большой разницы в массах, эта энергия будет ничтожной, а частица просто отскочит от шара.
- Для вихря совершенно аналогичная ситуация.
Несмотря на то, что вихрь может состоять из частиц, значительно меньших, чем бомбандирующая частица, тем не менее постоянный поток высокоскоростных частиц границы вихря схож с единым целостным объектом и при постоянных столкновениях с внешним умеренным воздействием сможет откинуть внешнюю частицу от вихря.
А внешнее воздействие восстановит форму вихря от полученного изменения формы.
Зафиксируем вывод.
Движущиеся (вращающиеся) частицы, воспринимаемые как целостный объект, отталкивая объекты внешнего воздействия, сопротивляются ему.
Если бы не было вращения, то шарик отталкивал бы внешние частицы только за счёт молекулярных связей. А вихря бы просто не существовало.
Для примера, возьмём пожарный шланг (брандспойт).
- Если давление в шланге мало, т.е. вода движется очень медленно, то такой шланг легко переносить.
- Но если подать большое давление, а значит скорость воды значительно увеличится, то теперь для удержания шланга требуется весьма большое усилие. Шланг сопротивляется внешнему воздействию.
А так как инерция - это как раз и есть сопротивление внешнему воздействию, то отсюда можем сделать вывод, что именно внутренне вращение, которое и создаёт частицы вещества из внешней среды является создателем того свойства, которое мы называем инерцией.
Поэтому масса эквивалентна инерции.
* Ещё раз поясню. В рамках эфиродинамических представлений частицы материи на каждом уровне создаёт тороидальное движение газоподобных частиц более глубокого уровня.
- Если бы вращательного движения не было, то не было бы и частиц.
- А так как вращение присутствует, оно создаёт инерциальные свойства частиц.
И теперь ещё вернёмся к практическому примеру. Цитирую из комментария.
"простейшие эксперименты с гироскопом (волчком) на борту КА, показывают, что с какой бы скоростью не вращался гироскоп, его поведение в точности эквивалентно поведению не вращающегося тела с такой же массой, при условии действия на тело и на гироскоп одинаковых ЦЕНТРАЛЬНЫХ сил, не создающих вращательного момента сил. Гироскоп и шарик с такой же массой как у гироскопа, движутся с одинаковым ускорением при действии на них одинаковых ЦЕНТРАЛЬНЫХ сил."
Вообще замечание как бы кажется верным. Но опять дело в масштабах.
Как уже было выше отмечено на примере брандспойта, сопротивление внешнему воздействию зависит от скорости движения материи (для шланга - это жидкость).
А теперь сравним скорость вращения (линейная скорость частиц на границе):
- - гироскопа - порядка 10^4 оборотов/сек или если диаметр гироскопа в 0,1 м, то точка на его поверхности будет перемещаться со скорость примерно 15 км/сек.
- - Скорость теплового движения амера порядка 10^21. Внутри протона поток амеров вращается на несколько порядков выше. А значит линейная скорость, соответственно, тоже значительно выше.
Отсюда можем сделать вывод, что скорость вращения гироскопов, даже самых высокоскоростных, не достаточно, чтобы добавить значительную составляющую к инерционности объекта.
Чтобы измерить эту добавку, нужна чувствительность прибора порядка 10^18 Н, что маловероятно при текущем уровне технологий.
Таким образом указанное в комментарии замечание ни как не опровергает утверждение, что инерционные свойства материи связаны с гироскопическим движением (вращением) составляющих её частей.
Очень надеюсь, что на этот раз пояснение о причинах инерционности и её физический механизм будет понят читателями.