Согласно третьему закону И. Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны. И в современной технике это действительно так - реализация движителей для транспорта возможна только с помощью реактивного принципа движения. Когда в противоположном движению направлении отбрасывается некоторая масса газа или жидкости, либо отталкивание от какой-то поверхности. Однако если рассматривать не непосредственное взаимодействие двух материальных точек, а опосредованное - через жидкость или газ, то возможно создать систему, когда закон сохранения импульса не соблюдается.
Для более наглядного и понятного примера будем рассматривать опосредованное взаимодействие системы тел в замкнутом объёме, через рабочее тело в виде газа, без воздействия на них окружающей среды.
Внутри корпуса в центральной его части находится цилиндрическая труба с одной стороны примыкающая к корпусу, в которой находятся два одинаковых поршня 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Пусть между стенкой корпуса и поршнем 1 в трубе произойдет взрыв топливной смеси 3, давление образовавшихся горячих газов будет толкать поршень 1 в направлении поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость V1, а корпус приобретает скорость V2 . Газ между поршнями будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и замедляя поршень 1. Когда поршень 1 полностью остановится, вся кинетическая энергия передастся поршню 2.
Уравнения, описывающие этот процесс:
(mv_1^2)/2=(mv_2^2)/2 (1)
〖mv ⃗〗_1=mv ⃗_2=M(v_k ) ⃗ (2)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня, М – масса корпуса, (v_k ) ⃗ – скорость, приобретаемая корпусом, после взрыва топливной смеси.
После абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы становится равным нулю, а вся кинетическая энергия поршня 2 и корпуса переходит во внутреннюю энергию.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2=0 (3),
Таким образом, закон сохранения импульса соблюдается.
Однако при некотором изменении данной системы, можно получить иной результат.
Здесь так же представлен корпус с цилиндрической трубой, с одной стороны примыкающая к стенке корпуса. Только теперь в этой системе труба имеет несколько перпендикулярных ответвлений, внутри которых так же установлены поршни, идентичные поршням 1 и 2, а сечения ответвлений, соответственно, равны сечению трубы. Между стенкой корпуса и поршнем 1 так же, как и в первой системе, происходит взрыв топливной смеси 3. Давление образовавшихся газов толкает поршень 1 в направлении противоположного поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость v_1, а корпус приобретает скорость v_2 . Давление газа будет увеличиваться, так как газ между поршнями 1, 2 и поршнями в ответвлениях будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и поршням в ответвлениях. Таким образом, поршень 1 замедляется, а поршень 2 и поршни в ответвлениях ускоряются, причем согласно закону Паскаля, сила, воздействующая, на ускоряющиеся поршни будет одинакова. Когда поршень 1 окончательно остановится, поршни в ответвлениях и поршень 2 приобретут одинаковую скорость, а значит и одинаковую кинетическую энергию. Тогда уравнение для кинетической энергии будет иметь такой вид:
(mv_1^2)/2=n (mv_2^2)/2 (4)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня и поршней в ответвлениях; n – количество поршней в ответвлениях.
Тогда скорость поршня 2 будет определяться выражением:
v_2=√((mv_1^2)/n) (5)
Отсюда видно, что при большом значении n, значение v_2 сильно меньше значения v_1 и стремиться к нулю.
Теперь после абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы уже не будет равным нулю.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2≠0 (6)
Импульса поршня 2 уже недостаточно, чтобы полностью остановить движение корпуса, и чем больше количество поршней в ответвлениях, тем меньше этот «тормозящий» импульс.
Таким образом, закон сохранения импульса в данном примере замкнутой системы не соблюдается.
Верны ли мои рассуждения или где-то закралась ошибка?
Для более наглядного и понятного примера будем рассматривать опосредованное взаимодействие системы тел в замкнутом объёме, через рабочее тело в виде газа, без воздействия на них окружающей среды.
Внутри корпуса в центральной его части находится цилиндрическая труба с одной стороны примыкающая к корпусу, в которой находятся два одинаковых поршня 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Пусть между стенкой корпуса и поршнем 1 в трубе произойдет взрыв топливной смеси 3, давление образовавшихся горячих газов будет толкать поршень 1 в направлении поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость V1, а корпус приобретает скорость V2 . Газ между поршнями будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и замедляя поршень 1. Когда поршень 1 полностью остановится, вся кинетическая энергия передастся поршню 2.
Уравнения, описывающие этот процесс:
(mv_1^2)/2=(mv_2^2)/2 (1)
〖mv ⃗〗_1=mv ⃗_2=M(v_k ) ⃗ (2)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня, М – масса корпуса, (v_k ) ⃗ – скорость, приобретаемая корпусом, после взрыва топливной смеси.
После абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы становится равным нулю, а вся кинетическая энергия поршня 2 и корпуса переходит во внутреннюю энергию.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2=0 (3),
Таким образом, закон сохранения импульса соблюдается.
Однако при некотором изменении данной системы, можно получить иной результат.
Здесь так же представлен корпус с цилиндрической трубой, с одной стороны примыкающая к стенке корпуса. Только теперь в этой системе труба имеет несколько перпендикулярных ответвлений, внутри которых так же установлены поршни, идентичные поршням 1 и 2, а сечения ответвлений, соответственно, равны сечению трубы. Между стенкой корпуса и поршнем 1 так же, как и в первой системе, происходит взрыв топливной смеси 3. Давление образовавшихся газов толкает поршень 1 в направлении противоположного поршня 2, а корпус в противоположном направлении. В результате чего поршень 1 приобретает скорость v_1, а корпус приобретает скорость v_2 . Давление газа будет увеличиваться, так как газ между поршнями 1, 2 и поршнями в ответвлениях будет сжиматься, придавая ускорение поршню 2 и поршням в ответвлениях. Таким образом, поршень 1 замедляется, а поршень 2 и поршни в ответвлениях ускоряются, причем согласно закону Паскаля, сила, воздействующая, на ускоряющиеся поршни будет одинакова. Когда поршень 1 окончательно остановится, поршни в ответвлениях и поршень 2 приобретут одинаковую скорость, а значит и одинаковую кинетическую энергию. Тогда уравнение для кинетической энергии будет иметь такой вид:
(mv_1^2)/2=n (mv_2^2)/2 (4)
где m – масса поршня; v_1 – скорость первого поршня; v_(2 ) – скорость 2 поршня и поршней в ответвлениях; n – количество поршней в ответвлениях.
Тогда скорость поршня 2 будет определяться выражением:
v_2=√((mv_1^2)/n) (5)
Отсюда видно, что при большом значении n, значение v_2 сильно меньше значения v_1 и стремиться к нулю.
Теперь после абсолютно не упругого соударения поршня 2 со стенкой корпуса, импульс системы уже не будет равным нулю.
M(v_k ) ⃗+mv ⃗_2≠0 (6)
Импульса поршня 2 уже недостаточно, чтобы полностью остановить движение корпуса, и чем больше количество поршней в ответвлениях, тем меньше этот «тормозящий» импульс.
Таким образом, закон сохранения импульса в данном примере замкнутой системы не соблюдается.
Верны ли мои рассуждения или где-то закралась ошибка?
Пф-ф ... 
