Носители кинетической энергииКак известно из физики, любое движущееся тело является носителем кинетической энергии. Тела могут двигаться по-разному: поступательно, вращательно, произвольно в плоскости, вращаться вокруг неподвижной точки (как, например, волчок), двигаться произвольно в пространстве. Самый простой вид движения — поступательное. При этом все точки описывают одинаковые траектории, имеют одинаковые скорости и ускорения. Так движется по дороге автомобиль, который можно приобрести, взяв кредит наличными в Санкт-Петербурге, или космический корабль в состоянии невесомости — не вращаясь.Так, например, каждый килограмм массы автомобиля, движущегося со скоростью 100 км/ч, накапливает, согласно формуле, 385 Дж энергии; килограмм массы самолета, летящего со скоростью 1000 км/ч, в 100 раз больше — 38 500 Дж энергии, а космического корабля, имеющего скорость 10 км/с,— гигантскую энергию, равную 50 млн Дж. Мы уж не говорим об астероидах, имеющих еще большую скорость и энергию, растущую пропорционально квадрату скорости. Вот идеальные аккумуляторы, плотность энергии которых во много раз больше, чем не только у лучших электрических аккумуляторов, но и у самого горючего. Но... как привязать этот аккумулятор к месту? Ведь надо «привязывать» несущийся аккумулятор к неподвижной оси, а уж с нее «снимать» энергию. Тут-то и появляются первые неприятности. Но давайте проделаем мысленный эксперимент: аккумулятор на ходу гипотетической тонкой, невесомой, но очень прочной нитью метровой длины привяжем к оси по килограмму массы автомобиля, самолета и космического корабля. Оказавшись привязанными, массы сразу же изменят свое прежнее движение и «заходят» по кругу, натягивая нить. Вот в этом-то натяге и вся трудность — очень уж большим он получается. Если подсчитать силу натяжения нити вызываемую движущейся по окружности радиуса Л=»1 м массой т=1 кг с принятыми ранее скоростями, то, учитывая, что 1 кг массы автомобиля натянет нить с силой 7,7 кН, килограмм массы самолета — 0,77 МН, а килограмм космического корабля и с вовсе «безнадежной» силой —1000 МН. Этого, конечно, не выдержит не только нить, но и самый прочный канат. А ведь мы считали нить невесомой. На самом же деле и она сама будет усиливать свой же натяг. Для реальных конструкций маховиков как в виде дисков, так и в виде стержней (есть и такие) напряжения в материале при вращении будут пропорциональны квадрату линейной скорости. |
||
