СИЛА УДАРА

ФРАГМЕНТ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ «СИМФОНИИ»
Канарѐв Ф.М.
[email protected]
Анонс. Первопроходцами Теоретической механики были математики. Они стремились
описать математически процессы движения материальных точек и тел. Вполне естественно, что их больше всего заботила строгость реализации математических правил в процессе вывода уравнений, описывающих движения материальных точек и тел. Механическая суть получаемых результатов их мало интересовала. Авторитет математики, как самой точной науки, консервировал точку зрения математиков и закрывал дорогу для получения математических моделей, точнее описывающих механическую суть результатов математических действий математиков. Покажем это на примере физической сути понятий
импульс силы и ударная сила, следующих из математических моделей математиков.
1. Начало теории импульса силы и ударной силы
Когда рассматриваются силы, действующие на тело, то учитывается его масса, а
произведение массы на скорость движения mV называется количеством движения тела
или импульсом силы. Когда тело покоится, то его скорость и количество движения раны
нулю mV 0 . Когда тело начинает двигаться и приобретает скорость, то изменение количества движения тела записывается так (рис. 1) [1].
m V
mV
mV 0
mV
0
mV .
(1)
Рис. 1. Схема к определению действия силы S
Итак, количеством движения материальной точки или тела называется векторная
величина mV , равная произведению массы m точки или тела на их скорость V . Направлен вектор mV так же, как и вектор V - по касательной к траектории (рис. 1).
Изменение количества движения материальной точки m V за некоторый промежуток времени – следствие действия силы F на материальную точку. Физики назвали
это действие импульсом силы и обозначили его символом S (рис. 1).
S
m V
(2).
2
2. Теорема об изменении количества движения материальной точки
(Фрагменты математической симфонии)
Связь импульса силы S с основным уравнением ньютоновской динамики выражает теорема об изменении количества движения материальной точки.
Теорема. Изменение количества движения материальной точки mV за некоторый
промежуток времени равно импульсу S силы ( m V S ), действующей на материальную точку за тот же промежуток времени. Математическое доказательство этой
теоремы можно назвать фрагментом математической симфонии. Вот он.
ma
F
m
dV
dt
F
d (mV )
Fdt
(3)
d S.
Дифференциал количества движения d (mV ) материальной точки равен элементарному импульсу d S силы, действующей на материальную точку. Интегрируя выражение (3) дифференциала количества движения материальной точки, имеем
t
mV
mV o
F dt
S.
(4)
0
Теорема доказана и математики считают свою миссию законченной, а у инженеров, судьба которых - свято верить математикам, возникают вопросы при использовании
доказанного уравнения (4). Но их прочно блокирует последовательность и красота математических действий (3 и 4), которые завораживают и побуждают назвать их фрагментом
математической симфонии. Сколько поколений инженеров соглашались с математиками
и трепетали перед таинственностью их математических символов! Но вот нашѐлся инженер, несогласный с математиками, и задаѐт им вопросы.
Уважаемые математики! Почему ни в одном из Ваших учебников по теоретической механике не рассматривается процесс применения Вашего симфонического результата (4) на практике, например, при описании процесса разгона автомобиля? Левая часть
уравнения (4) предельно понятна. Автомобиль начинает разгон со скорости V0 0 и завершает его, например, на скорости V 10 ì / ñ . Вполне естественно, что уравнение (4)
становится таким
t
mV
mV 0
t
F dt
0
m 10 m 0
t
F dt
0
S
S
10 m
F dt.
(5)
0
И сразу возникает первый вопрос: как же из уравнения (5) определить силу F , под
действием которой автомобиль разогнан до скорости 10м/с? Ответа на этот вопрос нет ни
в одном из неисчислимых учебников по теоретической механике. Пойдѐм дальше. После
разгона автомобиль начинает равномерное движение с достигнутой скоростью 10м/с. Какая же сила движет автомобиль????????? У меня ничего не остаѐтся, как краснеть вместе
с математиками. Первый закон ньютоновской динамики утверждает, что при равномерном
движении автомобиля на него не действуют никакие силы, а автомобиль, образно говоря,
чихает на этот закон, расходует бензин и совершает работу, перемещаясь, например, на
расстояние 100 км. А где же сила, совершившая работу по перемещению автомобиля на
100км? Симфоническое математическое уравнение (5) молчит, а жизнь продолжается и
требует ответа. Начинаем искать его.
Поскольку автомобиль движется прямолинейно и равномерно, то сила, перемещающая его, постоянна по величине и направлению и уравнение (5) становится таким
3
t
S
mV
mV 0
t
F dt
S
mV
0
F dt.
(6)
0
Итак, уравнение (6) в данном случае описывает ускоренное движение тела. Чему
же равна сила F ? Как выразить еѐ изменение с течением времени? Математики предпочитают обходить этот вопрос и оставляют его инженерам, полагая, что они должны искать
ответ на этот вопрос. У инженеров остаѐтся одна возможность – учесть, что если после завершения ускоренного движения тела, наступает фаза равномерного движения, которое
сопровождается под действием постоянной силы F const представить уравнение (6)
для момента перехода от ускоренного к равномерному движению в таком виде
t
S
mV
mV 0
F dt
S
mV
F t.
(7)
0
Стрелка в этом уравнении означает не результат интегрирования этого уравнения, а
процесс перехода от его интегрального вида к упрощѐнному виду. Сила F в этом уравнении эквивалентна усреднѐнной силе, изменившей количество движения тела от нуля до
конечного значения mV . Итак, уважаемые, математики и физики-теоретики, отсутствие
Вашей методики определения величины Вашего импульса S вынуждает нас упрощать
процедуру определения силы F , а отсутствие методики определения времени t действия
этой силы вообще ставит нас в безвыходное положение и мы вынуждены использовать
выражение mV F t для анализа процесса изменения количества движения mV тела. В
результате получается, чем дольше будет действовать сила F const , тем больше еѐ импульс S . Это явно противоречит давно сложившимся представлениям о том, что импульс
силы тем больше, чем меньше время его действия.
Обратим внимание на то, что изменение количества движения материальной точки (импульса силы) при ускоренном еѐ движении происходит под действием ньютоновской силы и сил сопротивления движению, в виде сил, формируемых механическими сопротивлениями, и силой инерции. Но ньютоновская динамика в абсолютном большинстве
задач игнорирует силу инерции, а Механодинамика утверждает, что изменение количества движения тела при его ускоренном движении происходит за счѐт превышения величины ньютоновской силы над силами сопротивления движению, в том числе и над силой
инерции.
При замедленном движении тела, например, автомобиля с выключенной передачей, ньютоновская сила отсутствует, и изменение количества движения mV автомобиля
происходит за счѐт превышения сил сопротивления движению над силой инерции, которая движет автомобиль при его замедленном движении [1].
Уважаемые авторы новейших учебников по теоретической механике [2]:
1. Айзерман М.А. Классическая механика, 3-е изд., 380с.
2. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. Том 2: Динамика, 9-е изд., 2009, 1312 с.
3. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. 11 изд., 2009,
736 с.
4. Бухголц Н.Н. Основной курс теоретической механики. Часть 1-10 изд.,часть 2-7 изд,
2009, 816 с.
5. Вильке. В.Г. Теоретическая механика, 3-е изд., 304 с.
6. Диевский В.А, Диевский А.В. Теоретическая механика. Интернет-тестирование базовых знаний. 1-е изд., 2010, 144 с.
7. Диевский В. А. Курс лекций., 3-е изд., 2009, 320 с.
4
8. Диевский В.А., Малышева И.А. Теоретическая механика. Сборник заданий.. 2-е изд.,
2009, 192 с.
9. Доев В.С., Доронин Ф.А. Сборник заданий по теоретической механике на базе
MATHCAD. 1-е изд. 2010, 592 с.
10. Сборник коротких задач по теоретической механике. Под ред. Кепе О.Э. 3-е изд., 2009,
365 с.
11. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика, 3-е изд., 480.
12. Сборник задач по теоретической механике. Под ред. Колесникова К.С. 4-е изд., 448 с.
13. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности, 4-е изд., 2009, 336 с.
14. Мещерский И.В. Задачи по теоретической механике, 49-е изд., 2009, 448 с.
15. Никитин Н.Н., Курс теоретической механики, 7-е изд., 2010, 720 с.
16. Ольховский И.И., Павленко Ю.Г., Кузьменков Л.С. Задачи по теоретической механике для физиков. 2-е изд., 2008, 400 с.
17. Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков. 4-е изд., 2008, 576 с..
18. Яблонский А.А., Норейко С.С. Курс теории колебаний. 4-е изд., 256 с.[2],
я уже информировал Ваше издательство «Лань» о том, что разделы «Динамика» в Ваших
учебниках глубоко ошибочны. Почти все Ваши учебники содержат фрагмент математической симфонии, описанный здесь. Я с уважением отношусь к Вашему интеллектуальному
труду и очень сожалею о том, что Вам не удалось избавиться от стереотипа ошибочных
научных представлений и исправить раздел «Динамика» в своих учебниках. История науки простит Вас, если Вы немедленно отзовѐте свои учебники и приступите к переработке
раздела «Динамика». Я уже начал эту работу и опубликовал еѐ под названием «Механодинамика» [1]. Но это только начало. Сейчас мы увидим, что теоретических ошибок в
ньютоновской динамике значительно больше, чем я предполагал. Надо продолжить их исправление.
Уважаемый А.Н. Матвеев! Я восхищался Вашим учебным пособием «Механика и
теория относительности». М. «Высшая школа», 1976г, когда ничего не знал о глобальном
кризисе физики [2], [3]. А сейчас я шокирован, увидев Ваше 4-е издание этого пособия в
каталоге издательства «Лань». Оказывается, что Вы до сих пор не владеете информацией
о сильнейших вирусных свойствах преобразований Лоренца и продолжаете заражать интеллект молодѐжи этим вирусом. Мне больно знать это [3].
Как же теперь вернуть результаты отмеченных «симфонических» математических
действий в русло причинно-следственных связей? Выход один – найти новое определение
понятиям «импульс силы» и «ударная сила». Для этого разделим обе части уравнения (7)
на время t. В результате будем иметь
S
mV
t
F
êã ì
ñ2
êã ì
.
ñ2
(8)
Обратим внимание на то, что выражение mV/t - скорость изменения количества
движения (mV/t) материальной точки или тела. Если учесть, что V/t – ускорение, то mV/t
- сила, изменяющая количество движения тела. Одинаковая размерность слева и с права
знака равенства даѐт нам право назвать силу F ударной силой и обозначить еѐ символом F y , а импульс S - ударным импульсом и обозначить его символом S Y . Из этого следует и новое определение ударной силы. Ударная сила F y , действующая на материальную точку или тело, равна отношению изменения количества движения mV материальной точки или тела ко времени t этого изменения.
Sy
mV
t
Fy .
(9)
5
Обратим особое внимание на то, что в формировании ударного импульса S Y (9)
участвует только ньютоновская сила, которая изменила скорость автомобиля от нулевого
значения до максимального - V , поэтому уравнение (9) всецело принадлежит ньютоновской динамике. Поскольку величину скорости фиксировать экспериментально значительно легче, чем - ускорения, то формула (9) очень удобна для расчѐтов.
Из уравнения (9) следует такой необычный результат.
mVdt
t
t
Fy dt
mV
dt
t
0
t
Fy dt
mV ln t
Fy t
0
Fy
mV
ln t
.
t
(10)
Обратим внимание на то, что согласно новым законам механодинамики генератором импульса силы при ускоренном движении материальной точки или тела является
ньютоновская сила [1]. Она формирует ускорение движения точки или тела, при котором
автоматически возникает сила инерции, направленная противоположно ньютоновской силе и ударная ньютоновская сила должна преодолевать действие силы инерции, поэтому
сила инерции должна быть представлена в балансе сил в левой части уравнения (9). Так
как сила инерции равна массе m точки или тела, умноженной на замедление bi , которое
она формирует, то уравнение (9) становится таким
Sy
mV
t
mb i
Fy .
(11)
Уважаемые математики! Видите, какой вид приняла математическая модель,
описывающая ударный импульс, который ускоряет движение ударяемого тела от нулевой
скорости до максимальной V (11). Теперь проверим еѐ работу в определении ударного
импульса S y , который равен ударной силе F y , выстрелившей 2-й энергоблок СШГ (рис.
2), а Вам оставим Ваше бесполезное уравнение (6). Чтобы не усложнять изложение, мы
оставим пока формулу (10) в покое и воспользуемся формулами, дающими усреднѐнные
значения сил. Видите, в какое положение Вы ставите инженера, стремящегося решить
конкретную задачу.
Рис. 2. Фото машинного зала до катастрофы
Начнѐм с динамики Ньютона. Эксперты установили, что 2-й энергоблок поднялся
на высоту 14м. Поскольку он поднимался в поле силы тяжести, то на высоте h=14м его
потенциальная энергия оказалась равной
6
E
mgh ,
(12)
а средняя кинетическая энергия была равна
Ek
mV 2
2
(13)
Из равенства кинетической (13) и потенциальной (12) энергий следует средняя
скорость подъѐма энергоблока (рис. 3, 4)
V
2 gh
2 9,81 14 16,57 м / с .
(14)
Рис. 3. Фотон машинного зала после катастрофы
Рис. 4. Вид колодца энергоблока и самого энергоблока после катастрофы
Согласно новым законам механодинамики подъѐм энергоблока состоял из двух фаз
(рис. 5): первая фаза ОА - ускоренный подъѐм и вторая фаза АВ – замедленный подъѐм
[1], [4], [5].
7
Время и расстояния их действия, примерно, равны ( h1 h2 7 м ). Тогда кинематическое уравнение ускоренной фазы подъѐма энергоблока запишется так
at 2
2
h1
2h1 .
a
t
(15)
Закон изменения скорости подъѐма энергоблока в первой фазе имеет вид
V
at
V .
t
a
(16)
Рис. 5. Закономерность изменения скорости V полѐта энергоблока
Подставляя время из уравнения (15) в уравнение (16), имеем
a
V2
2h1
(16,57) 2
14
19,61м / с 2 .
(17)
Время подъѐма блока в первой фазе определится из формулы (15)
t1
2h1
a
2 7
19,61
0,84c .
(18)
Тогда общее время подъѐма энергоблока на высоту 14м будет равно t 2t1 1,68c .
Масса энергоблока и крышки равна 2580 тонн. Согласно динамике Ньютона сила F ,
поднимавшая энергоблок, равна
F
ma
2,580 10 7 19,61
5,06 10 8 Í
50600 òîíí
.
(19)
Уважаемые математики! Следуем Вашим симфоническим математическим результатам и записываем Вашу формулу (8), следующую из динамики Ньютона, для определения ударного импульса, выстрелившего 2-й энергоблок
t
S
F dt
(20)
0
и задаѐм элементарный вопрос: как определить время t действия ударного импульса, выстрелившего 2-й энергоблок????????????
8
Уважаемые!!! Вспомните, сколько мела исписали на учебных досках поколения
Ваших коллег, заумно уча студентов, как определять ударный импульс S и никто не пояснил, как определять время действия ударного импульса в каждом конкретном случае.
Вы скажете время действия ударного импульса равно интервалу времени изменения скорости энергоблока от нуля до, будем считать, максимального значения 16,75 м/с (14).
Оно в формуле (18) и равно 0,84 с. Соглашаемся пока с Вами и определяем усреднѐнную
величину ударного импульса
S 50600 0,84 42504 òîííû .
(21)
Сразу возникает вопрос: а почему величина ударного импульса (21) меньше ньютоновской силы 50600тонн? Ответа, у Вас, уважаемые математики, нет [2]. Пойдѐм дальше.
Согласно динамике Ньютона, главная сила, которая сопротивлялась подъѐму
энергоблока, - сила тяжести Fg . Так как эта сила направлена против движения энергоблока, то она генерирует замедление, которое равно ускорению свободного падения
g 9,81м / с 2 . Тогда сила гравитации, действующая на летящий вверх энергоблок, равна
Fg
2,580 10 7 9,81
mg
2,53 10 8 Í
25300 òîíí
.
(22)
Других сил, препятствовавших действию ньютоновской силе 50600 тонн (19), динамика Ньютона не учитывает, а механодинамика утверждает, что подъѐму энергоблока
сопротивлялась и сила инерции, равная [1]
(23)
Fi mbi .
Сразу возникает вопрос: как найти величину замедления bi движению энергоблока? Динамика Ньютона молчит, а механодинамика отвечает: в момент действия ньютоновской силы, поднимавшей энергоблок, ей сопротивлялись: сила тяжести и сила инерции, поэтому уравнение сил, действовавших на энергоблок в этот момент, записывается
так [1]:
(24)
F Fi Fg
ma mbi mg
a bi g .
Отсюда находим замедление
bi
a g 19,61 9,81 9,80 м / с 2 .
(25)
Величина, силы инерции, замедлявшей движение энергоблока в первой фазе его
движения, будет равна
Fi
mbi
2,580 10 7 9,80
2,530 10 8 Í
25300 òîíí
.
(26)
Итак, сумма сил, сопротивлявшихся действию ньютоновской силы, равна самой
ньютоновской силе (19)
F
Fg
Fi
25300
25300
50600 òîíí
.
(27)
Не удивляйтесь, этот результат – следствие нового главного принципа механодинамики, который Вы ещѐ не знаете. Он заменил аналогичный, давно используемый, оши-
9
бочный принцип Даламбера. Красивый баланс (27), но в нѐм нет сил сопротивления разрыву 80 шпилек, которые крепили крышку энергоблока (рис. 6).
Как видно (рис. 6), целая шпилька (слева) не имеет ни малейшего изгиба и это в
условиях, когда она крепила крышку, которая прикрывала вращающийся объект весом
1780 тонн. На остальных разорванных шпильках (справа) нет и намѐка на то, что они были срезаны. Их вид убедительно доказывает, что на них действовали только силы разрыва
и никаких срезающих усилий, так как, если бы они были, то независимо от наличия или
отсутствия гаек, уцелевшие шпильки также были бы срезаны. Отсутствие у разорванных
шпилек зон постепенного уменьшения диаметра по направлению к поверхности разрыва
указывает на мгновенный характер действия вертикальной силы, разрывавшей их (рис. 6,
справа).
Рис. 6. Фото шпилек, крепивших крышку энергоблока
Среднее удельное напряжение разрыва стержней из стали марки СТ-35 составляет
60 кг / мм 2 6000 кг / см 2 . Шпильки имели диаметры d 75,67 мм . Сечение шпильки равно s
r 2 3,14 38,0 2 4534 ,16 мм2 . В результате усилие разрыва одной шпильки составляет Fp 60 4534 ,16 272049 ,60 кг 272 ,05тонны . Если учесть, что резьба гаек
шести целых шпилек была срезана, то усилие этого среза незначительно отличалось от
усилия разрыва шпильки и можно брать в расчѐт все 80 шпилек. Тогда общее усилие, разорвавшее 80 шпилек, будет равно Fop 272 ,05 80 21764 ,00 тонны .
Уважаемые математики! Ну, что будем делать с Вашей математикой в ньютоновской динамике??? Ведь в самом начале подъѐма энергоблока на него действовали
три главные силы сопротивления его подъѐму: сила гравитации, сила инерции и сила сопротивления разрыву шпилек. Их суммарная величина равна
FC
Fg
Fi
Fk
25300
25300
21764
72364 òîííû
,
(28)
а результаты Ваших симфонических математических действий дают величину ударного
импульса равную 42504 тонны (21). Поскольку я тоже более 20 лет писал на учебной доске Ваш симфонический вывод импульса силы и ударной силы, то чувствую вину перед
своими многочисленными учениками и прошу их извинения за то, что слепо верил, как
теперь выясняется, не всегда обоснованному авторитету математиков, не способных к
элементарному анализу физической сути описываемых явлений или процессов.
Итак, чтобы определить ударный импульс и ударную силу, надо, прежде всего,
знать время, в течение которого скорость энергоблока изменилась от нуля до максимального значения 16,57м/с (14). Оно равно 0,84с (18). Тогда будем иметь
10
Sy
mV
t
mbi
25300 16,57
0,84
25300
524372 ,62 òîííû
Fy .
(29)
Ну, что, уважаемые математики, будем делать? Протестовать против кавычек, закрывающих слово «СИМФОНИЯ» в заголовке этой статьи?
Есть ещѐ один вариант решения этой задачи. В качестве примера возьмѐм пулю, вылетевшую из патрона. Главным критерием определения расстояния действия ударной силы будет момент, когда по понятиям ортодоксальной физики газы, формирующие давление и движущие пулю, выходят из закрытого пространства. Тогда длину ствола оружия
можно принять за расстояние, на котором действует ударная сила, перемещающая пулю.
Поскольку скорость вылета пули из ствола известна, то время действия ударной силы F y
можно определять, как частное от деления длины ствола, по которому движется пуля, на
скорость еѐ движения.
В рассматриваемой нами задаче указанные функции принадлежат верхней части
колодца энергоблока (рис. 7), а расстояние L действия ударной силы равно расстоянию от
места установки шпилек, крепивших крышку энергоблока, до уровня пола машинного зала (рис. 7). Мы пока не знаем природу сил, выстреливших энергоблок, но после срыва
крышки энергоблока, закрытое пространство энергоблока стало открытым, как и закрытое
пространство движения пули в стволе, становится открытым, когда пуля выходит из ствола.
Нам неизвестно точно это расстояние, поэтому принимаем для расчѐта его примерную величину, равную L=0,80м (рис. 7). Тогда время t y действия ударной силы на энергоблок будет равно той части общего времени подъѐма энергоблока 1,68с, которая была
затрачена на его перемещение в интервале 0,00….0,80м, то есть
ty
1,68 /( h / L) 1,68 /(14 / 0,80)
0,10c .
(30)
Рис. 7. Схема к определению времени действия ударной силы на энергоблок
Вполне естественно, что начальная величина ударного импульса, а значит и ударной силы,
будет равна суммарной силе сопротивления движению энергоблока
25300+2530+21764=72364тонны, делѐнной на время удара
Fy
F
ty
72364
0,10
723640 òîíí
/ ñ.
(31)
Уважаемые математики! Что будем делать? Учитывать время (30) действия ударной силы или среднюю скорость (14) полѐта энергоблока? Ни в одном из Ваших новей-
11
ших учебников по теоретической механике нет ответа на этот вопрос, поэтому мы приводим результаты расчѐта, учитывающие и среднюю скорость (14).
Тогда ударный импульс S Y (11), равный ударной силе F y , будет равен
Sy
mV
t
mbi
2580 16,56
0,10
2580 9,80
427248
25284
452532 òîíí
Fy .
(32)
Какая же величина ударной силы ближе к реальности?
Уважаемые математики! Где Ваши рекомендации по этому поводу? Ответ на
поставленный вопрос следует из той математической модели, которая учитывает все силы
сопротивления движению. Это формула (31), из которой следует величина ударной силы,
наиболее близкая к реальности FY 723640 òîíí .
Попытаемся сформулировать гипотезу, которая позволяла бы установить физическую суть процесса, который сгенерировал ударную силу, равную 723640 тонн. Прежде
всего, такая сила – следствие взрыва. Поскольку фотоны - главные участники формирования давления при любых взрывах, то не исключено их участие и в этом процессе.
Известно, что грамм-молекула воды равна 18 граммам. В одном литре воды содержится 1000/18=55,56 грамм-молекул воды. Известно также, что количество молекул воды
в одной еѐ грамм-молекуле равно числу Авагадро 6,02 10 23 . Из этого следует, что в одном литре воды содержится 6,02 10 23 55,56 3,34 10 25 молекул воды.
Аппаратура Саяно-Шушенской ГЭС зафиксировала общее сечение между лопатка2
ми гидротурбины перед началом взрыва, равное 8,14 м при скорости течения воды через
это сечение, равной 38,30 м / с [6]. Общий объѐм воды, проходящей в секунду через это
сечение, равен 8,14 38,30 253,77 ì 3 2,54 10 5 ëèòðîâ 254 òîííû . Приборы СШГ зафиксировали, что от начала разгона электрогенератора до его выстрела прошло около 5 с [6]. За
это время в турбинный колодец поступило 254х5=1270тонн воды.
Поздравляем голословных сторонников гидроудара! У них есть возможность
покраснеть. Масса воды, сформировавшей их гидроудар, в 50600/1270= 40 раз меньше
ньютоновской силы и в 723640/1270=570 раз меньше ударной силы, выстрелившей энергоблок.
В объѐме воды 2,54 10 5 ëèòðîâ было 2,54 105 3,34 10 25 8,48 1030 молекул воды. На рис. 8, а представлена молекула воды, а на рис. 8, b кластер из двух молекул. Фактически количество молекул в кластере воды значительно больше.
При сходе воды с лопаток, еѐ скорость, равная 38,3 м/с, разрывала кластеры и они,
достигнув лопастей турбины, вновь синтезировались, излучая при этом фотоны. Длины
волн фотонов равны их радиусам, величины которых зависят от температуры воды. Принимаем еѐ равной Ò1 150 Ñ . Эту температуру формирует максимальное количество фотонов в среде, имеющей такую температуру, а в водной среде эти фотоны определяют энергии связи электронов в молекулах и кластерах воды. Величина радиуса r фотонов определяется по формуле Вина
C'
2,898 10 3
(33)
r
1,0 10 5 ì .
273 Ò1
273 15
12
Рис. 8. Схемы и фото кластеров воды
Энергии этих фотонов равны
h C
r
E
6,626 10 34 2,998 10 8
1,602 10 19 1,0 10 5
0,12 eV .
(34)
Это - инфракрасные, невидимые фотоны.
Вполне естественно, что вода в зазоре между лопатками двигалась в виде линейных
кластеров (рис. 8, b), которые разрывались на выходе из зазора между лопатками, а в зоне
лопастей турбины вновь синтезировались, излучая фотоны. Объѐм одного фотона, примерно, равен
Wf
r 3 3,14 (1,00 10 5 )3 3,14 10 15 ì 3 .
(35)
Для сравнения приведѐм величину объѐма электрона, излучившего этот фотон. Он
равен
We
re3
3,14 (2,43 10
12 3
)
3,54 10
35
ì 3.
(36)
Это центральный момент анализируемой проблемы. Объѐм фотона, излучаемого
электроном в данном случае, на 20 порядков больше объѐма электрона. Таким образом,
почти во всех процессах формирования давления главную роль играют фотоны, а не газы,
как считалось до сих пор.
Площадь крышки энергоблока равна
Sk
R2
3,14 (4,325)2
58,75 м2 .
(37)
Тогда величина удельной силы удара будет равна
Py
Fy
SK
723640
58,75
12317 ,28òîíí
/ ì 2.
(38)
13
Рис. 9. Схема энергоблока и турбинного колодца
У нас нет информации о глубине турбинного колодца от уровня пола машинного
зала до его дна (рис. 9), поэтому мы принимаем эту величину, равной, примерно, 20м. Тогда объѐм турбинного колодца будет равен
WK
SK 20 58,75 20 1,18 103 ì 3 .
(39)
Теперь обозначим суммарный объѐм всех фотонов, которые сформировали давление, через Ww, и определим коэффициент кратности К превышения давления внутри колодца, сформированного фотонами, над атмосферным давлением.
WW
WK
Ê.
(40)
Учитывая, что общее давление на нижнюю плоскость колодца энергоблока складывалось из атмосферного давления и давления, формировавшегося, излучаемыми фотонами, а на верхнюю плоскость крышки действовало только атмосферное давление Ра, имеем
такую зависимость
K
WW
WK
Pa
1,013 10 5 1,232 10 8
1,013 10 5
PY
Pa
2216
(41)
В результате, объѐм всех фотонов, сформировавших давление на нижнюю плоскость крышки энергоблока, будет равен
WW
K WK
Учитывая объѐм одного фотона W f
формировавших давление.
nf
2,615 10 6 ì 3 .
2216 1180
3,14 10
WW
Wf
15
ì
3
2,615 10 6
3,14 10 15
(42)
(35), получим количество фотонов,
8,323 10 20 .
(43)
Приборы СШГ зафиксировали, что от начала разгона электрогенератора до его выстрела прошло около 5 с [6]. За это время повторный синтез кластеров воды излучил
14
8,323 10 20 инфракрасных фотонов, которые сформировали удельное давление на крышку
энергоблока, равное 12317 òîíí / ì 2 . Эта гипотеза наиболее близка к реальности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Расчѐты физхимии процесса генерирования силы, выстрелившей энергоблок, будут
уточняться. Но даже приближѐнные их результаты доказывают, что физико-химический
процесс разрыва и последующего синтеза кластеров воды – единственный источник,
способный сформировать силы, выстрелившие 2-й энергоблок Саяно-Шушенской ГЭС.
Телевидение сообщало, что аварии, подобные Саяно-Шушенской, уже происходили в Советское время в Средней Азии. Это значит, что они могут повториться, и не только
в России. Из описанного нами следуют конкретные рекомендации по предотвращению
подобных катастроф. Но мы воздержимся от их публикации, так как эксперты государственных комиссий всѐ ещѐ надеются найти другие причины этой катастрофы. Нам остаѐтся только пожелать им успеха и надеяться, что они не обидятся на наши комментарии по
их предложениям, когда они будут опубликованы. Мы готовы прокомментировать предложения комиссии правительства, которая уже закончила анализ причин этой аварии, но
не имеем пока текста этих предложений.
Отметим главное. Устаревшая динамика Ньютона не способна решать подобные задачи. Еѐ старые понятия импульс силы, ударная сила и математические модели для их
определения – глубоко ошибочны. Ошибочными являются и все математические модели,
описывающие колебания, особенно вертикальные, так как такие колебания имеют фазы
сложения сил инерции с силами гравитации, которые и привели к синусоидальной пляске
волгоградского моста. Подобная пляска, конечно, повторится, так как до сих пор не установлены еѐ главные причины. Не установлены потому, что нет теории для моделирования такой пляски, поэтому убытки от игнорирования новой механодинамики растут и будут расти ещѐ с большей интенсивностью.
Телевидение показало, что главным судьѐй заслуг учѐных, а значит и –
координатором научной политики России является советник Президента по науке. Проблема кризиса теоретической физики уже давно перезрела, поэтому, если помощник Президента и дальше будет тормозить еѐ разрешение, то история припишет ему ответственность за продолжающееся интеллектуальное насилие над нашей молодѐжью. Надеемся,
что этого не случится, так как мечта А. Эйнштейна вернуть причинно-следственные связи в точные науки уже реализована.
Литература
1. Канарѐв Ф.М. Механодинамика. Учебное пособие. Краснодар, 2010.
http://kubsau.ru/science/prof.php?kanarev Папка «Учебное пособие».
2. Каталог. Учебная литература для вузов. Издательство «Лань». Р.Ф. Санкт-Петербург,
Общественный пер., 5. Тел. (812) 412-29-35. E-mail: [email protected]
3. Канарѐв Ф.М. Начала физхимии микромира. Монография. 2010. 1050с в книжном формате. http://kubsau.ru/science/prof.php?kanarev
4. Канарѐв Ф.М. Механо-физхимия Саяно-Шушенской трагедии.
http://kubsau.ru/science/prof.php?kanarev Папка статьи.
5. Канарѐв Ф.М. МЕХАНО-ФИЗХИМИЯ САЯНО-ШУШЕНСКОЙ ТРАГЕДИИ
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10169.html
6. Лобановский Ю.И. Технические причины катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС.