Задача: как сделать так, чтобы тело зависало над землей (левитировало)?
Условие задачи:
Есть тело, имеющее массу m (например, 1000 кг).
Необхордимо придумать что-то (скажем, силовую установку), чтобы она смогла поднять и удерживать это тело на заданной высоте.
В общем, тело должно зависать над землей - левитировать. Пропеллеры, закачка внутрь гелия или водорода неприемлемы.
Сразу отмечу: ответ у этой задачи есть.
Ответ у этой задачи есть.
Свои мысли пишите в комментариях. Желательно писать обоснованные соображения по данному поводу.
Я ответ обнародую позже.
Обновление №1:
Часто говорят об отрицательной массе, которая и позволит удерживать тело над поверхностью земли или какой-то площадки. Да, это так.
Но давайте ответим себе на вопрос, что такое масса тела?
Масса тела - это сумма масс молекул всех составных частей рассматриваемого предмета. То есть, чтобы сделать массу отрицательной, нужно, чтобы сумма всех молекул была отрицательна.
Может ли такое быть на самом деле? Не может. А если когда-то и удастся получить отрицательную массу, то коренным образом изменятся свойства тела - оно из металлического может стать газообразным или еще каким-то.
Но по условию задачи, мы не можем радикально изменить свойства вещества. Мы его просто должны поднять над поверхностью.
Поэтому думаем дальше...
Если что, оставляйте свои комментарии. Позже, после того, как обсудим все варианты, опубликую ответ. Вы будете шокированы!
Ответ.
Итак, нам дан какой-то предмет, допустим, массой 1 тонна (рис.1).
Этот предмет с помощью некой силовой установки нужно поднять на высоту 1 метр над землей (рис. 2)
Вспомним, что на тело, лежащее на земле действует сила тяжести F=m*g. А потенциальная энергия тела равна нулю. Но на высоте 1 метр над землей потенциальная энергия тела будет иметь определенную величину. Не будем вдаваться в подробности и рассчитывать потенциальную энергию в каждой точке нашего предмета. Допустим, что для данного расчета он сам предствавляет точку с массой, указанной на рис.1 - 1 тонна. Приняв эти допущения, получаем величину потенциальной энергии тела, поднятого на высоту 1 метр над землей:
П=m*g*h=1000*9,81*1=9810 Дж.
Таким образом, телу необходимо придать кинетическую энергию, не менее потенциальной, т.е. T=(m*v2)/2=9810 Дж.
Теперь мы должны найти, с какой скоростью должно двигаться тело, чтобы достичь указанной величины...
Стоп!
А чем и как мы будем двигать это тело?
Вот тут-то нам поможет фундаментальный закон природы - закон сохранения энергии, согласно которому в изолированной физической системе один вид энергии может переходить в другой, но полная энергия при этом сохраняется.
Поэтому, чтобы получить необходимую величину кинетической энергии, выделим часть массы тела для нашей силовой установки. Допустим, создавать кинетическую энергию будут 200 килограммов, находящихся внутри тела массой m=1т. Таким образом, m=m1+m2, где m1 - вес груза, для получения кинетической энергии; m2 - вес полезного, поднимаемого груза.
Груз m1 должен подбрасываться с определенной скоростью, после чего резко останавливаться. В этом случае полученная энергия передается телу m2. При этом, опускание груза в исходную, нижнюю точку должно быть очень плавным, чтобы не заставить тело падать вниз.
Скорость подбрасывания груза v=корень квадратный(2T/m)=9,9 м/с.
Но так груз не поднимешь, резонно заметит читатель. Он будет подпрыгивать, оставаясь на поверхности.
Все правильно!
Поэтому разобьем груз массой 200 кг на десять поменьше - всего по 20 кГ. Применим ту же формулу и получим скорость, равную 31,32 м/с.
Теперь эти грузы будем подбрасывать с помощью, например, кулачков, вверх, а опускаться они будут плавно, благодаря демпферу. Как на рис. 3
Резкую остановку грузам обеспечат упоры на штоках или на самом теле. Достижение верхней мертвой точки, ВМТ, будет осуществляться только одним-двумя грузами, в то время, как другие будут опускаться или устремляться к ВМТ.
Это работало. Можете попробовать.
Практическое применение такого устройства возможно, если побороть вибрацию.
Уменьшение ощутимой вибрации достижимо увеличением числа грузов.
Главная 
0
