?

Log in

No account? Create an account

[icon] Там, за углом, продаются решетки стальные; Их покупал для дворца своего шлемоблещущий Гектор
View:Свежие записи.
View:Архив.
View:Друзья.
View:Личная информация.
View:YBlogSearch. GBlogSearch. Консоль. Стили. ТэгоШпаргалка. УправлениеМетками. Статистика.

Tags:
Security:
Time:16:40
По задачке про антигравитационный экран плотно отстрелялась тяжелая артиллерия в лице Роберта Ибатуллина и Павла Серебрянникова, поэтому вместо подробного ответа я просто расскриниваю каменты (http://sergeyr.livejournal.com/910442.html).

Несколько замечаний и дополнений.

В первую очередь - акцентирую внимание: как выяснилось, детское впечатление от Уэллса настолько живуче, что у части товарищей фантастов не перешибается школьным курсом физики! Кэйворит не может создавать вертикальный столб невесомости. Потому что гравитационное поле создается не материальной точкой в центре Земли, а всей ее распределенной массой, которая "смотрит" на пространство над экраном не только строго снизу, но и "снизу-сбоку". Соответственно, никакого устремляющегося ввысь ураганного потока воздуха тоже не будет - для платформы средних размеров поток должен быть где-то как от бытового вентилятора. Заметно, но не опасно. Вот если цельный космодром замостить кэйворитом, да еще по бокам экранные ширмы добавить для облегчения погрузочно-разгрузочных и ремонтных работ, то тут может быть уже несколько эпическая картина с вечной дыркой в небе.

Помимо восходящего потока воздуха (и даже часто еще более него), будет наверняка заметно, что на крышке парящей платформы не будет удерживаться даже тот мусор, который без экранировки держался бы на ней несмотря на восходящий поток (относительно слабый). Палая листва, наносимый ветром песок, дождь и снег - всё это будет вести себя несколько непривычно, не так как просто подбрасываемое ветром. Форма потока (в центре намного более быстрого и разреженного) будет сильнее обычного "центрировать" подбрасываемые пыль, мусор и осадки, т.е. часто будет наблюдаться видимый "фонтанчик" (в то время как из потока от вентилятора такие частицы обычно быстро выбрасывает в сторону). Кроме того, вихревой поток воздуха над платформой может заметно усилить и несколько дестабилизировать архимедову подъемную силу самой платформы.

Не согласен с замечанием Роберта о том, что экранировка не делает двигатель вечным. Если двигатель асимметричен, то да, его можно рассматривать как вариант отбора мощности с маховика. Но можно же сделать и симметричный (относительно вертикальной оси) - работать он будет не хуже, а энергию вращения отбирать почти перестанет. Не буду утверждать категорически, но не вижу как тут можно обойтись без нарушения закона сохранения энергии.

О торможении. В каментах рассмотрен лишь случай орбиты или скорости сближения, уже позволяющей выйти на орбиту. Однако для схода на орбиту с гиперболической траектории экран тоже пригоден - для этого может быть достаточно прикрыться от планеты при сближении с ней, и открыться после пролета.

О бытовых устройствах. Роберт предложил очень простое и изящное решение, но пока стоит утес и работают машины - ради уменьшения массы/инерции этих устройств может иметь смысл вместо балансиров использовать подвижные части экрана с автоматом поддержания равновесия (аналогично сегвеям). Обязательной остаётся выпуклая нижняя (экранирующая) часть платформы, без коей эффективность и безопасность устройства резко падают.

В кэйворитовой космонавтике вообще изрядно усложняется понятие орбиты, поскольку приходится уточнять относительно какой части системы гравитирующих тел это орбита, а относительно какой только позиция. Для околоземной орбиты/позиции появляется характерная форма станций и спутников (не-совсем-орбитальных) с двумя круглыми щитами - один от Земли, второй от Луны.
комментарии: Откомментировать Previous Entry Поделиться Пожаловаться Next Entry


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-08 16:33
>Не буду утверждать категорически, но не вижу как тут можно обойтись без нарушения закона сохранения энергии.
Я вчера сообразил, что эту ситуацию можно вполне промоделировать в реале. Только гравитационное поле заменить магнитным.
Ставим вместо Земли - постоянный магнит, вместо кейворитового листа - железный (если недостаточно экранирует - ставим сверхпроводящий, он точно закроет). Колесо с гирями оставляем то же самое, только гири железные.
Смотрим, почему такой ВД не будет работать (я кстати сходу не соображу, почему). Применяем те же соображения к кейвориту и гравитационному полю.
(Ответить) (Thread)


sergeyr
Link:(Link)
Time:2017-02-08 18:27
Получаем плохой электромотор. :)
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-08 18:31
Не, мотор был бы, если бы мы использовали в качестве притягивающей силы электромагнит. Тогда да, всё сходится (как и для модели кейворита, который жрёт энергию). Но я же сказал - магнит постоянный.
Да, со временем он размагнитится, но далеко не так быстро, чтобы баланс сошёлся.
(Ответить) (Parent) (Thread)


sergeyr
Link:(Link)
Time:2017-02-08 18:41
Я, честно говоря, в электродинамике постоянно путаюсь. Вот, может, Роберт придёт, разъяснит.
(Ответить) (Parent) (Thread)

lithovore
Link:(Link)
Time:2017-02-08 19:23
Магнитное поле ведёт себя не так, как гравитационное. В первом приближении сила, которая действует на маленький железный шарик в магнитном поле в вакууме, направлена не в направлении поля, а в направлении возрастания модуля напряжённости поля. Если частично экранировать магнитное поле, эта сила останется консервативной, то есть совершающей нулевую работу над телом, движущемуся по замкнутому контуру. Это эквивалентно тому, что сила пропорциональна (минус) градиенту некоего потенциала. В качестве потенциала в данном случае выступает (минус) квадрат модуля напряжённости поля. Экран изменит распределение этого потенциала в пространстве, но возможность описывать силу при помощи потенциала никуда не денется. Поэтому вечного двигателя не получится.

А вот гравитационная сила в присутсвии кейворита перестаёт быть консервативной. Пусть есть точечная масса М, частично закрытая кейворитовым экраном. Рассмотрим контур, который начинается за экраном от М, идёт на один метр строго "вверх" от М, потом следует по окружности с центром в М, пока не выйдет из тени экрана, опускается на один метр "вниз" к М и возвращается по окружности с центром в М в исходную точку. При движении вниз притяжение М будет совершать положительную работу, а на остальной части контура оно не будет совершать работы. Получаем вечный двигатель.
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-08 19:30
То есть, с практической точки зрения, на гирю, которая входит в пространство над железным листом, действует выталкивающая сила, направленная вдоль поверхности листа в сторону его края?

Edited at 2017-02-08 19:31 (UTC)
(Ответить) (Parent) (Thread)

lithovore
Link:(Link)
Time:2017-02-08 19:39
Да. Поле при наличии листа будет устроено как-то сложно, и я сходу не скажу, как именно, но результат должен быть примерно таким.
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-08 19:42
А я как раз за пару часов до вашего поста подумал, что если и гравитацию измерять с точки зрения потенциала, то все вечные двигатели исчезают. Просто будет сильный перепад потенциалов на границе...
Вот так мы заодно с кейворитом изобрели и силовое поле! :)
(Ответить) (Parent) (Thread)


pargentum
Link:(Link)
Time:2017-02-16 09:52
Если экран работает "в терминах" потенциалов, то он вообще будет вести себя совершенно иначе, чем предположил топикстартер.

Вообще, получается, можно представить себе два разных экрана - "силовой", который блокирует вектор силового поля (и поле при этом становится непотенциальным!), и "потенциальный", который что-то делает с потенциалом.

Если, как в квантовой электродинамике, гравитационное взаимодействие есть процесс обмена [виртуальными] гравитонами, "силовой" экран представляется логичным. Но он, наверное, должен жрать энергию, равную энергии поглощенных гравитонов, то есть зависящую не только от площади и формы экрана, но и от массы за экраном. Тогда никаких вечных двигателей тоже не будет.
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-16 15:57
>Если экран работает "в терминах" потенциалов, то он вообще будет вести себя совершенно иначе, чем предположил топикстартер.
А как именно? Очень интересно!

>Если, как в квантовой электродинамике, гравитационное взаимодействие есть процесс обмена [виртуальными] гравитонами, "силовой" экран представляется логичным.
Минутку, но ведь магнитное поле - процесс обмена виртуальными фотонами, насколько я знаю, и тем не менее оно ведёт себя вполне как потенциальное, и его экранирование энергии не требует.
(Ответить) (Parent) (Thread)


pargentum
Link:(Link)
Time:2017-02-18 09:15
А вот я задумался над тем, что именно должен делать экран с потенциалом, чтобы это выглядело как экран, и понял, что я этого не понимаю. :)

Реальные магнитные экраны (ферромагнетики и сверхпроводники) ведут себя не так, как кейворит у топикстартера. Во-первых, в процессе они сами намагничиваются или наводят внутри себя вихревые токи, поэтому просто запихивание экрана в поле требует определенной энергии. Во вторых, плоская пластинка сверхпроводника уничтожит поле в своем объеме, но не создаст свободной от поля области за собой. Чтобы заэкранировать магнитное поле, нужно сделать замкнутый объем со сверхпроводящими стенками. А в такой объем ничего снаружи не запихаешь.
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-18 15:21
>Во-первых, в процессе они сами намагничиваются или наводят внутри себя вихревые токи, поэтому просто запихивание экрана в поле требует определенной энергии.

Запихивание сверхпроводника - да, требует (он сам выталкивается из поля).
А запихивание ферромагнетика - вроде нет (он притягивается).
То есть индукция какое-то сопротивление окажет, но притяжение её с лихвой перекроет (иначе магнит не притягивал бы железо, а только нагревал его).

Вообще представим эквипотенциальные поверхности как серию вложенных друг в друга бесконечно эластичных воздушных шариков.
Потом пальцем вдавим во внешние шарики плоскую пластинку.
Получается, что не только вокруг кейворита (яма на шарике), но и непосредственно под ним (прижатые друг к другу стенки шариков) будет очень сильный перепад гравитационного поля...
(Ответить) (Parent) (Thread)


pargentum
Link:(Link)
Time:2017-02-19 05:14
А запихивание ферромагнетика - вроде нет (он притягивается).
Да, но главная проблема не в этом.
(Ответить) (Parent) (Thread)


pargentum
Link:(Link)
Time:2017-02-19 05:58
А с потенциалами, такая штука, как вы описали, будет все в себя втягивать. Причем, чем дальше от экрана, тем сильнее втягивать. Еще более каунтеринтуитивное поведение, чем у кейворита.
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-19 15:14
Эээ... это как?
По идее должна наоборот, всё выталкивать.
Вы с направлением знака не ошиблись?
Потенциал над листом меньше, чем сбоку от него. Поэтому при прохождении края в сторону листа должна совершаться работа против поля, а при прохождении наружу - работа поля.
(Ответить) (Parent) (Thread)


pargentum
Link:(Link)
Time:2017-02-20 12:51
Может быть, я неправильно понял вашу визуализацию. Но вы сказали "пальцем вдавим во внешние шарики..." - это я понял так, что потенциал над пластинкой будет равен потенциалу самого внешнего шарика, с которого мы начали вдавливание. То есть выше, чем под пластиной.

Edited at 2017-02-20 12:54 (UTC)
(Ответить) (Parent) (Thread)


gcugreyarea
Link:(Link)
Time:2017-02-20 22:02
Скорее я неправильно сформулировал.
Под "потенциалом" я имел в виду "работа, которую может совершить находящееся над пластинкой тело".
В этом смысле да, больше работы может совершить тело над пластинкой, чем под.
Если же под "потенциалом" иметь в виду "плотность поля", то над пластинкой он ниже (так же как на удалении от планеты).
(Ответить) (Parent) (Thread)


fortunatus
Link:(Link)
Time:2017-02-09 06:19
К вопросу о вечном двигателе. Если гравитацию можно экранировать, значит, физика этого мира такова, что гравитация ведёт себя как излучение. Тела испускают некие "гравилучи" (не путать с реальными грав. волнами), которые, падая на другие тела, заставляют их притягиваться (как бы создают отрицательное давление). Далее, если есть луч, значит, он переносит энергию. Если переносится энергия, значит, источник её теряет. (Это должно проявляться глобально как постепенное уменьшение массы всех тел во Вселенной или гравитационной константы). Поэтому двигатель не вечный, а будет работать до тех пор, пока гравитация Земли не обратится в ноль.

Аналогия со светом: если взять крутильные весы Лебедева и поместить половину их в тень, то давление света на половину весов создаст крутящий момент. Но весы будут вращаться не вечно, а лишь пока хватает энергии у излучателя света.
(Ответить) (Thread)


sergeyr
Link:(Link)
Time:2017-02-09 07:41
А принцип эквивалентности как сохранить?
(Ответить) (Parent) (Thread)


koatliaxl
Link:(Link)
Time:2017-03-11 20:53
Я не писал ответы, потому что не успел до раскрытия комментариев, но напишу некоторые дополнения:

3. Можно еще закрывать экраном центральную звезду (угловой размер которой обычно не очень большой), и на корабль будет действовать ускорение противоположно центростремительному ускорению планеты (и корабля тоже) к этой звезде, и корабль будет тормозиться если он будет подлетать к планете с противоположной от солнца стороны. Насколько это возможно провернуть с другими типами небесных тел, полностью не очень представляю, тут нужны уже расчёты.

4. Еще надо учесть, что по мере продвижения от края экрана до его центра, массы планеты будут заслоняться постепенно (сначала те, что под платформой, затем те, что ближе к горизонту), поэтому суммарный вектор тяготения будет все больше отклонятся в сторону от центра экрана.

P.S. Я додумался до правильного ответа только на №3, а с №1 и №2 тупил, так как не мог понять, нарушается ли закон сохранения энергии или нет, и если нарушается, образуются ли постоянные потоки воздуха, или для получения энергии нужен замкнутый контур с рабочим телом (или хотя бы полузамкнутый). А причина в том, что я неправильно представлял гравитационное поле как скалярное, а не векторное.
(Ответить) (Thread)


sergeyr
Link:(Link)
Time:2017-03-11 20:57
3. Чтобы эффект был существенным - планета должна находиться близко к пределу Роша. Такие планеты редки, в Солнечной системе их вообще нет.

4. Точно, я это учесть забыл. Это препятствует образованию "фонтанчика".
(Ответить) (Parent) (Thread)


koatliaxl
Link:(Link)
Time:2017-03-11 22:11
3. Чтобы эффект был существенным - планета должна находиться близко к пределу Роша. Такие планеты редки, в Солнечной системе их вообще нет.
Да, все правильно, не думал что центростремительное ускорение обычно такое маленькое, например, для Земли оно равно 0.0058м/с².
(Ответить) (Parent) (Thread)


koatliaxl
Link:(Link)
Time:2017-03-12 11:28
и на корабль будет действовать ускорение противоположно центростремительному ускорению планеты
Тут не совсем правильно написал, - ускорение это будет фиктивным и только относительно планеты, так как неинерциальные системы отчёта неравноправны.
(Ответить) (Parent) (Thread)

[icon] Там, за углом, продаются решетки стальные; Их покупал для дворца своего шлемоблещущий Гектор
View:Свежие записи.
View:Архив.
View:Друзья.
View:Личная информация.
View:YBlogSearch. GBlogSearch. Консоль. Стили. ТэгоШпаргалка. УправлениеМетками. Статистика.