Проект 8. Запуск спутника на орбиту без затрат энергии

 
Барон: Мы строим на экватореочень высокую башню, вдоль которой натягиваем очень прочную цепь. К верхнему концу цепи прикрепляем очень тяжелый (несколько тонн) стальной шар, а к нижнему — спутник, который надо вывести на орбиту. Из-за центробежного эффекта шар будет сам подниматься вверх и поднимать наш корабль без малейших затрат энергии! Как только наш спутник поднимется достаточно высоко, мы открепляем его от цепи и легким толчком превращаем в искусственный спутник Земли!

Инженер: И какой же высоты должна быть ваша башня?

Бизнесмен: Значит, ракеты-носители больше не нужны? Сколько денег мы сэкономим!

Профессор: Похоже, барон, что вы предлагаете создать вечный двигатель... Но ведь это невозможно!

Вернемся на время к проекту №7 «Супернебоскреб». Представим себе, что мы находимся в нашем супернебоскребе на высоте h > 35,9·103 км над поверхностью Земли, то есть стоим на потолке вниз головой. Ясно, что на тот же потолок мы можем без проблем положить тот самый массивный шар, о котором говорит барон. Если мы теперь привяжем этот шар легким и прочным тросом к полу, то трос будет натянут (рис. 8.1). То есть шар будет иметь «желание» упасть на потолок, на котором мы стоим.

Если мы теперь выбросим конец троса в окно так, чтобы его нижний конец достал до земли и у самой земли закрепим конец троса, то шар натянет весь трос (если, конечно, масса троса значительно меньше массы шара).

Теперь привяжем к нижнему концу троса спутник, который мы собираемся вывести на орбиту, а потолок, на котором стоит шар, аккуратно раздвинем. Тогда шар начнет сам (!) подниматься вверх, увлекая за собой привязанный внизу спутник. И, заметьте, никакой энергии к нашему шару со стороны мы вроде бы не подводим!

Подождем, когда наш спутник поднимется на высоту h = 35,9·103 км (именно на этой высоте тела находятся в невесомости), остановим его, отсоединим от троса и... легким толчком аккуратно вытолкнем в окно. И наш спутник сразу же станет реальным спутником Земли, который движется по так называемой геостационарной орбите: он совершает вращение вокруг центра Земли с периодом обращения 24 ч и при этом всё время как бы «висит» над одной и той же точкой земной поверхности.

Заметим, что с точки зрения физики этот спутник ничем не будет отличаться от жильца, который будет висеть между полом и потолком в своей квартире, расположенной на высоте h = 35,9·103 км над поверхностью Земли! Так что теоретически замысел барона совершенно правильный.

Теперь ответим на вопросы его оппонентов.

Инженер интересуется, какой высоты должна быть наша башня. Ясно, что значительно выше 35,9·103 км. Причем чем выше — тем лучше. Ведь чем больше расстояние от шара до центра Земли, тем сильнее центробежный эффект!

Бизнесмен весьма оптимистически надеется, что данная башня позволит сэкономить кучу денег на запуске космических ракет. Он, безусловно, прав, но с одной маленькой оговоркой: экономия начнется после того, как башня будет построена, а до того — одни сплошные расходы. Есть основания полагать, что подобное строительство — довольно затратное мероприятие.

Самое серьезное возражение высказал Профессор: он полагает, что предложенный проект — это проект очередного вечного двигателя, который производит работу, не потребляя никакой энергии. А сам факт существования вечного двигателя противоречит закону сохранения энергии!

Профессор прав: вечный двигатель в принципе невозможен, но предложенная модель — это не вечный двигатель. На самом деле подъем шара вверх за счет центробежного эффекта происходит за счет энергии вращения Земли. То есть чем выше будет подниматься шар по нашей башне, тем медленнее будет вращаться Земля вокруг своей оси! Докажем это.

Заметим, что линейная скорость шара относительно центра Земли по мере его удаления от центра Земли возрастает: х = ωr (рис. 8.2). Поэтому на шар со стороны стенки башни должна действовать сила , которая увеличивает ее линейную скорость (рис. 8.3).

По третьему закону Ньютона шар должен действовать на стенку башни с равной и противоположной силой . Эта сила как раз и замедляет вращение Земли. Но, конечно же, это замедление будет настолько ничтожным, что вряд ли оно всерьез помешает процветанию человечества!

Далее: Проект 9. Раскрутим Землю


2
Показать комментарии (2)
Свернуть комментарии (2)

  • dubrov  | 21.04.2009 | 18:57 Ответить
    Использованные шары выкидывают?
    Затраты на поднятие самого шара ;) ?
    Надо следующий спутник к текущему привязывать, чтобы шары не тратить.
    Ответить
  • a_b  | 23.10.2009 | 16:00 Ответить
    Выброшенный в окно трос упадет... в космос. Надо просить соседей снизу кидать трос.
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»