Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Еще раз. Заменяем круговое движение разноимённых зарядов на ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАВНОУСКОРЕННОЕ возвратно-поступательное.

Проще говоря, например два разноимённо электрически заряженных цилиндра движутся туда-сюда друг  относительно друга. У одного из цилиндров - отверстие для прохождения сквозь него другого цилиндра. При таких условиях радиационного трения не будет.

PathFinder, мне нравится ваша настырность. Ей богу! 
Давайте заменим. Всё верно. Никакого радиационного трения при прямолинейном ускорении не будет. И в этом ценность той формулы, которую я нашёл но до ума не довёл...  Но схема тогда полностью меняется. Уточните детали. Чем вы собираетесь ускорять и тормозить такой маятник? Пружинокй? F=kx, отсюда работа и запас энергии? Я что-то не догоняю.
А! Понял. Семён Семёнович!
У вас роль пружины выполняет сила Кулона! И вы раскачиваете заряженные грузы туда-сюда.... По некой ограниченной длинны L направляющей. Гм... И по мере накопления механической энергии колебаний на фиксированное расстояние, у вас повышается заряд... То есть, жесткость пружины и частота колебаний всё возрастает и возрастает, ибо возрастает сила Кулона.
И возрастают ускорения, которые испытывают части (назовём умно) осцилирующего электростатического диполя (красиво?)
Я даже нарисую что бы все остальные поняли как это работает:



Гм... И? Да, тут по идее может быть бесконечное нарастание  механической энергии если заряд наращивать бесконечно! И что на этот раз запретит бесконечно накапливать механическую энергию в твёрдом теле? Должна же быть закавыка! Гм...
Граждане, присоединяйтесь! Это легитимные задачки в духе вертушки Фейнмана.
@elind, где вы?
Нам (то есть вам, а я так, продюсер шоу, даже конферансье) опять бросили вызов!
 

[PathFinder]

А! Понял. Семён Семёнович!
У вас роль пружины выполняет сила Кулона! И вы раскачиваете заряженные грузы туда-сюда.... По некой ограниченной длинны L направляющей. Гм... И по мере накопления механической энергии колебаний на фиксированное расстояние, у вас повышается заряд... То есть, жесткость пружины и частота колебаний всё возрастает и возрастает, ибо возрастает сила Кулона.
И возрастают ускорения, которые испытывают части (назовём умно) осцилирующего электростатического диполя (красиво?)
Я даже нарисую что бы все остальные поняли как это работает:

Вы всё правильно поняли.

И большое спасибо за иллюстрацию! А то я в данный момент могу писать только с мобильника, а в нём формулы буквами набирать не очень удобно, не то что рисунки рисовать. Поставил бы плюсик, но движок форума говорит, что нужно ждать 72 часа.

[alex_semenov]

Вы всё правильно поняли.
И большое спасибо за иллюстрацию! А то я в данный момент могу писать только с мобильника, а в нём формулы буквами набирать не очень удобно, не то что рисунки рисовать. Поставил бы плюсик, но движок форума говорит, что нужно ждать 72 часа.

Не напрягайтесь этим. Обычно так и есть. Сам факт, что человек попытался вникнуть в вашу идею - уже повод для благодарности, а если он вник обычно он и сильно помог, порой, даже не желая этого и даже не зная как помог (одна голова хорошо, а ... N, в N(N-1)/2 лучше!).
Далеко ходить не надо @Иван Моисеев . 
Да, рисунок нарисовать - самому понять. Рисование (даже на компьютере) - меня просто успокаивает, мне это просто нравится. Я всегда был школьным или дворовым "художником". И инженерия для меня прежде всего "рисование" (а математика - "графики").
Но!
Я вчера хоть и вспомнил пружину с ее законом силы F=kx, только сейчас (честное слово) досмотрелся вот на какую проблему. И умный elind нам с его электродинамикой может и не понадобится тут вовсе. Всё куда проще.
Вот какая проблема. Закон Кулона не может заменить обычную пружину в маятнике. Что бы у нас появились гармонические  колебания двух масс, сила, тормозящая эти колеблющуюся массу, должна РАСТИ с расстоянием x  между массами.

F ~ x

А в законе Кулона она квадратично падает с расстоянием.

F ~ 1/x²

Улавливаете засаду? (Почему я всегда говорю, что КАЧЕСТВЕННОЕ описание идеи, ничто без количественного анализа! Качественно идея может на первый взгляд работать. Но алгебра действующих силы и законов может всё испортить. Это- яркий пример такого случая.)
Дело даже не в квадратичности (хотя это тоже, кажется, плохо для гармонических колебаний) сколько в обратной пропорциональности, а не прямой от роста расстояния.
Я сам спохватился сегодня утром когда мыл котелок для овсяной каши, и нарезая салат думал как бы спасти этот ваш умственный эксперимент-задачу?
Первая мысль. Поставить по торцам стационарные "тормозные заряды". Дополнительно.
Но сразу всплыла другая чисто качественная проблема.
Заряды "плюс" и "минус" меняются местами на каждом цикле. И если, скажем, справа у вас был "минус" и тормозной (упругий) заряд был "минус" то когда туда прилетит "плюс" эффект будет обратный. Никакого запирания масс на прямой осциляции не будет.
Значит, вы должны эти торцевые заряды-заглушки синхронно колебаниям как-то менять.
Как?
Первая мысль - вращать заглушки. Я даже нарисую...



Да, вращать придётся заглушки быстрей и быстрей, по мере нарастания частоты осциляции диполя...
Но...
Но это уже было. Вращение диполей...  "Плавали! Знаем!" (с)
Какие будут еще идеи?
Я не придуриваюсь. Я реально не знал этого вчера и сейчас не знаю продолжения истории. И получаю эстетическое (пошлое: а это куда?) удовольствие от умственного эксперимента просто по его ходу. Все кто читал в детстве Якова Перельмана или просто делал чудо-изобретения, знают этот прилив противоречивых чувств предвкушения и опасения (а возвращение в детство для взрослого - это всегда отдельное наркотическое удовольствие)...
В моём детстве, мне (тупому?) казалось, что изобретательством "велосипедов" или "вечных двигателей" заняты все пацаны вокруг, но как-то вдруг однажды (когда девочки начинают нравится) стало ясно, что нас таких наивных придурков, на самом, деле двое-трое, не более!... Остальные бросили это безнадёжное занятие...

[alex_semenov]

Дело даже не в квадратичности (хотя это тоже, кажется, плохо для гармонических колебаний) сколько в обратной пропорциональности, а не прямой от роста расстояния.

Хотя и в этом - тоже.
Вы же изначально на что поставили? Что грузы будут РАВНОМЕРНО ускоряться по прямой. a = const,  a' =0.
Но под действием сил Кулона они будут ускоряться неравномерно (закон равномерного ускорения в поле гравитации по-сути упрощение на участке, а на самом деле падающее тело ускоряется неравномерно). То есть, производная от ускорения будет неравна нулю. А значит чтобы мы не придумывали качественно для спасения идеи линейно осцилирующего диполя под действием силы Кулона, радиационное трение рано или поздно возникнет.
Вот это - действительно конец истории, кажется...

[alex_semenov]

Я придумал как сделать не вращающиеся "торцевые" затворы (что бы грузы не слетали с направляющей в бесконечность).
Всё просто. Надо такие диполи поставить в квадрат и синхронизировать их колебания (не всё так просто, но.... сама идея)



Тут, конечно, заперты только горизонтальные диполи получились, но не вертикальные. Но это - не принципиальная оплошность. Это можно устранить добавляя диполи и приближая всю конфигурацию к окружности.
Однако. Проблема НЕРАВНОМЕРНОГО ускорения заряженных грузов - остаётся. Даже так запертые диполи (можно поставить 6 или 12... "по кругу") всё равно будут испытывать радиационное трение из-за НЕРАВНОМЕРНОСТИ ускорения в поле кулоновских сил.

Вот, природа, зараза! А? Ну как специально над нами издевается!!!
Поманит-поманит "красными труселями", а потом же хрен даст!... 
Бабья натура!
 

[PathFinder]

То есть, производная от ускорения будет неравна нулю. А значит чтобы мы не придумывали качественно для спасения идеи линейно осцилирующего диполя под действием силы Кулона, радиационное трение рано или поздно возникнет.
Вот это - действительно конец истории, кажется...

А я всё же попробую ещё поупираться. 🙂

[PathFinder]

Первая мысль. Поставить по торцам стационарные "тормозные заряды".

Зачем какие-то торцевые заглушки? Там же скорость стремится к нулю. Хватит и обычных чисто механических заглушек. Наверно.

[petrovich1964]

Система отсчёта, связанная с УСКОРЯЕМЫМ шаром не является инерциальной.

Ускорение было когда шары разлетелись, после этого они летят инерциально. Скорость одного шара относительно другого равна 2 ед. Значит какая у него энергия?\(  E=\frac{mV^2}{2} \)
2 ед.
А какая была энергия разбрасавшая два шара одинаковой массой в 1 ед. в разные стороны со скоростью 1 ед. - Е=1 ед.

[alex_semenov]

А какая была энергия разбрасавшая два шара одинаковой массой в 1 ед. в разные стороны со скоростью 1 ед. - Е=1 ед.

Что вас тут смущает?
Что вмеросто вот этого...



у вас вот это на самом деле:



Так и есть. Ничего необычного в этом нет. Никакого нарушения ни каких  законов сохранений.

[MenFrame]

не надоело еще заново изобретать конденсатор?

[petrovich1964]

Что вас тут смущает?

Дано:
m1=масса 1 ед.
m2=масса 1 ед.
V1=1 ед.
V2=1 ед.
\( E=\frac{mV^2}{2}=\frac{2*1^2}{2}=1 \)

Скорость одного шарика относительно другого равна 2 ед. E=2 ед.

Между шарами сжатая пружина, с энергией в 1 ед. Она разбросила шары. Скобка одного шара ударит по другому шару со скоростью 2 ед. И сожмёт пружину. Какая энергия будет запасена в пружине, если \( E=\frac{mV^2}{2}=\frac{1*2^2}{2}=2 \)
 

(кликните для показа/скрытия)

Три мальчика скинулись по 10 рублей, и пошли покупать гитару. Продавец вспомнил что гитара стоит 25 рублей, и послал помощника вернуть 5 рублей детям. Помощник дал мальчикам 3 рубля, а 2 рубля заныкал. Значит каждый мальчик заплатил 9 рублей, итого дети заплатили 27 рублей, и два рубля зажал помощник. 27+2=29 Где тридцатый рубль?

[alex_semenov]

Между шарами сжатая пружина, с энергией в 1 ед. Она разбросила шары. Скобка одного шара ударит по другому шару со скоростью 2 ед. И сожмёт пружину. Какая энергия будет запасена в пружине, если E=mV22=1∗222=2

Хрен там! Вы - шуллер, батенька. Краплёными играете!  На сжатие пружины пойдет только 1 единица энергии (на НЕУПРУГОЕ соударение, ибо шары остановятся вашей скобой). А вторая единица пойдет на ОСТАНОВКУ синего и красного шара. Неупругое соударение.

m₁v₁+m₂v₂=(m₁+m₂)*u

При неупругом соударении кинетическая энергия не сохраняется (она может как возникать так и исчезать). В вашем случае разница кинетических энергия, это  то, что накопится в пружине при ее сжатии. Это ровно то (эксперимент идеальный), что пружина высвободила в начале. Ибо ситуация в начале - это тоже неупругое столкновение только наоборот. Скорость u=0, и теперь u=0.
Ваша супер-пупер скоба не просто сжимает пружину (до меня только теперь дошёл замысел вашего умственного эксперимента). Она еще и останавливает шары. Вы рассматриаете закон сохранения энергии НО не импульса. А их надо всегда рассматривать вместе что бы получить истинную картину (кстати, это то, почему всякие кпд и эффективности потоков энергий не любит считать Иван Моисеев, ибо можно получить "сапоги в смятку" упустив важный нюанс.) Закон сохранения импульса и энергии - неразрывные две стороны одной сущности.
 

Работу вашей скобы мог бы  имитировать идеальный бильярд. Шары покоились в нём соединённые пружиной. Потом разлетелись (добавилась кинетическая энергия от пружины, но импульс системы сохранился =0), потом каждый ударился о идеальную стенку (масса которой бесконечность и импульс каждого шара просто поменялся на противоположный, без потери величины) и теперь они летят друг на друга. Удар... неупругий. Пружина сжалась. Шары остановились. Ситуация вернулась в исходное состояние.
Точно то же сделает и ваша умозрительная скоба.

[PathFinder]

Закон Кулона не может заменить обычную пружину в маятнике. Что бы у нас появились гармонические  колебания двух масс, сила, тормозящая эти колеблющуюся массу, должна РАСТИ с расстоянием x  между массами.

F ~ x

А в законе Кулона она квадратично падает с расстоянием.

F ~ 1/x2

Улавливаете засаду?

А пружина это у нас ЧТО? Там же в конечном итоге одни электрические силы! Посмотрите в Википедии статью "гравитационная энергия". Там у гравитационного потенциала сферы есть ВОЗРАСТАЮЩИЙ ЛИНЕЙНЫЙ участок. От центра сферы до её поверхности. А электростатические силы описываются сильно аналогично гравитационным.

Пока не знаю как обосновать, но пока разноимённо заряженные цилиндры находятся "в зацепе" (или полузацепе?  ) они должны аналогично притягиваться по линейному закону.

Ну или ещё можно рассмотреть "матрёшку" из вложенных знакопеременно заряженных цилиндров.

[PathFinder]

(Продолжая свой предыдущий пост.)
Но сила, даже если она растёт линейно, она же всё равно не константа и не обеспечит постоянно одинакового ускорения.

А что если сделать "матрёшку" не из цилиндров, а из конусов? Усечённых. Тогда линейный рост силы притяжения с ростом расстояния будет компенсироваться линейным уменьшением толщины стенки конуса.
И сила останется постоянной!!!

[alex_semenov]

Но сила, даже если она растёт линейно, она же всё равно не константа и не обеспечит постоянно одинакового ускорения.

Правильно. Будет синусоида (производная от синуса - косинус и так по кругу!) То есть любой маятник из зарядов будет излучать. Вращение или колебание - один хрен.

И сила останется постоянной!!!

Не знаю. Моя чуйка подсказывает, что мы хотим слишком невозможного. Мы раскатали губу на запретное. Неразумное, невечное, наверняка недоброе. Нам это не пойдёт на пользу в итоге. И поэтому что бы мы не лепили - всегда будет "зацепка", которая всё сведёт в корзину.
Еще раз.
Кто следует судьбе - того она ведёт, кто противится - того она влачит...
Как молился кто-то?
Господи, дай мне силы изменить то, что я могу изменить!
Господи, дай мне дух смириться с тем, что я не могу изменить!
Господи, дай мне разум, отличить одно от другого!

"Выхода нет!" (с)

[PathFinder]

Не знаю. Моя чуйка подсказывает, что мы хотим слишком невозможного.

Но это же всё считается. Неужели просто бросить, полагаясь на чуйку? Нужно дожимать. Хорошо же общались.

Или в моих постах что-то непонятно? Там же всё просчитываемо.

[petrovich1964]

На сжатие пружины пойдет только 1 единица энергии (на НЕУПРУГОЕ соударение, ибо шары остановятся вашей скобой). А вторая единица пойдет на ОСТАНОВКУ синего и красного шара.

Таки Вы уверяете что здесь две единицы энергии?
Ладно, попробую иначе.
Красный шар массой в 1 ед. летит к синему шару со скоростью 10 ед. \( E=\frac{1*10^2}{2}=50 \)
Но относительно красного шара к нему летит синий шар (Галлилей и Эйнштейн подтвердят) со скоростью 10 ед., но масса синего шара равна 10 ед.  \( E=\frac{10*10^2}{2}=500 \)
 

[MenFrame]

Кто следует судьбе - того она ведёт, кто противится - того она влачит...

[Baby[lone]]

Для чего вы тут шары гоняете? Что общего у столкновения бильярдных шаров и двигателя для межзвездного перелета?

[PathFinder]

Что общего у столкновения бильярдных шаров и двигателя для межзвездного перелета?

Реактивное движение.