Экспериментальное выяснение
Мы решили исследовать этот процесс и дать ему аргументированное обоснование.
Вертушку сделали из медной проволоки диаметром 1 мм с лаковой изоляцией. Для лучшей воспроизводимости
эксперимента заменили электрофорную машину на высоковольтный преобразователь "Разряд-1". На вертушку подавали 5000В.
2. Поставили вертушку на середину дна ведра, подводящий провод расположили вплотную к его дну и стенке
и с помощью гальванометра попытались измерить ток, текущий через вертушку. Величина тока при подключении вертушки
и к "-", и к "+" не превышал 1 мкА. Возникал некий запирающий эффект.
3. Вертушка начинала вращаться, если ее поставить на дно большой банки из-под селедки. Следовательно, запирающий эффект ослабевал.
4. Подсоединили ведро и вертушку к разным борнам преобразователя. Независимо от знаков на ведре и вертушке частота ее вращения возросла до 35-40 об/с (измеряли стробоскопом), резко возрос и ток, он оказался более 20 мкА, гальванометр зашкаливало, и в зависимости от знака на вертушке, гальванометр фиксировал изменение направления тока.
Но на этом мы не остановились.
Похоже, что механизм вращения вертушки тот же, что и у приямоточного воздушного реактивного двигателя.
В нем набегающий поток воздуха нагревается в камере сгорания, следовательно с большей скоростью выбрасывается из
сопла и создает реактивную силу. У вертушки роль "камеры сгорания" играет электрический ток,
"разогревающий" нейтральные молекулы, их импульсы возле концов вертушки возрастают, и она вращается.
Окружающая среда обеспечивает приток новых молекул.
Выводы.
Сомнения:
В заключении хотим сказать слова благодарности к. ф.-м. н. Башкатову Ю.Л. за ценное замечание и внимание, проявленное к нашей работе, Орловой Г.А. за помощь в организации её проведения, Кульбякину Виктору за проведенную видеосъемку.
причины вращения "вертушки"
Кузовкин Дмитрий, Сухомесов Виктор, Тодышев Сергей, Карачи Александр Юрьевич
городской лицей "Единство"
"Эта вертушка была предметом
споров на протяжении двух столетий..."
Дж. Уокер "Физический фейерверк".
Если изогнуть проволочку, как показано на рисунке, повесить на иглу и подключить к борну электрофорной машины, а машину привести во вращение, то и вертушка вращается. Причем, вращение происходит при подключении вертушки как к "минусу", так и к "плюсу". Опыт капризен и плохо воспроизводится.
Краткое упоминание этого опыта и описание его механизма мы нашли лишь в книге Дж. Уокера "Физический фейерверк". - М.:Мир, 1979.
На стр. 159 читаем: "В учебной физической лаборатории иногда демонстрируют вертушку, которая приводится в движение
подключением ее к высоковольтному источнику постоянного напряжения."
На стр. 245: "Вертушка крутится потому, что воздух вблизи ее острия ионизируется. В сильном электрическом
поле образовавшиеся ионы и острие оказываются заряжены одинаково и отталкиваются."
1. Опыт показал, что скорость вращения вертушки зависит от взаимного расположения вертушки и провода, которым она присоединена к преобразователю. При некотором их взаимном расположении вертушка совсем
не вращалась.
Эти опыты вроде и подтверждали ионный механизм вращения вертушки, но в то же время (см. опыты 1-3) и противоречили ему.
5. Мы решили провести опыты под колоколом вакуумной тарелки. При понижении давления должен появиться тлеющий
разряд по форме которого можно попытпться определить характер движения электронов и ионов.
Наши ожидания полностью оправдались. К тому же возникает тлеющий разряд возле электродов, зрелище по красоте неописуемое! Все эксперименты снимались видеокамерой, что позволяло провести просмотр в режиме паузы. Но, к сожалению, всей прелести наблюдаемых эффектов видеосъемка не дает.
От запирающего эффекта мы избавились так. Прилепили пластилином к внутренней стороне колокола по его окружности алюминиевую фольгу, которую проволочкой соединили с одним из электродов тарелки. Иглу с вертушкой укрепили на брусках на середине тарелки.
Выкачивали с помощью вакуумного насоса воздух и при давлении около 0.3 атм. появился тлеющий разряд, началось вращение вертушки.6. Мы создали резко неоднородное поле, прикрепив пластилином к фольге гвоздики по окружности остриями к ее центру на высоте вертушки. Повторили весь эксперимент. В этом случае выше описанные эффекты выглядели еще убедительнее, а зрелище - просто изумительным!
Но и на этом мы не остановились.
7. Для большей наглядности мы пластилиновым столбиком лишили вертушку возможности вращаться, а сами получили возможность разглядывать форму канала тлеющего разряда.8. Повесили на иглу прямую проволочку и опять повторили весь эксперимент. Проволочка не вращалась, хотя мы и пытались
вывести ее из состояния покоя, резко поворачивая тарелку.
9. Была у нас мысль, что вращение происходит за счет электронных пучков.
Однако, когда под колоколом тарелки было создано разрежение на пределе возможностей насоса и были повторены опыты, оказалось, что вертушка не вращается! Небольшое свечение остатков газа явно говорило о том, что электронные пучки как шли, так и идут. Следовательно, ее вращение происходит не за счет электронных пучков.
10. Мы осторожно начали впускать под колокол воздух. При давлении около 0.1-0.12 атм. вращение вертушки возобновилось.
Значит, заставляют ее вращаться ионы? Но как же быть с опытами 1-3? Неужели в этих случаях ионизация воздуха не возникает?
11. При наличии гвоздиков на фольге и смещении вертушки от центра тарелки ее вращение начинается при 0.8 атм.
12. И еше один опыт. Концы проволочки загнули кольцами в противоположных направлениях, причем концы колец упирались в проволочку.
При подаче на такую вертушку и "+", и "-" вращение происходило против часовой стрелки.
Но если концы колец не упираются в проволочку, то вращение, при любом знаке, по часовой стрелке!!!Были проведены наблюдения за поведение вертушки в ведре, подключеных к разным борнам преобразователя, но в ведро
заливали воду, а потом компрессорное масло.
12. В воде вертушка не вращалась.
И тут появилась идея.
Возможно, это связано с тем, что относительная диэлектрическая проницаемость воды 81 и 5000 В, что в воздухе, превращаются в воде в 60 В.
13. Поставили вертушку в пустое ведро и подали на них 44В. Вертушка не вращалась.
14. Относительная диэлектрическая проницаемость масла - 2.5. В масле
вращение весьма медленное, т. к. очень большое сопротивление движению. Вблизи концов вертушки возникало свечение, образовывался канал пузырьков (масло кипело?) и наблюдалось движение масла от концов вертушки.
Такой же механизм вращения и у крыльчатки радиометра, но у радиометра нагревание воздуха происходит за счет излучения, а разность скоростей движения молекул возникает за счет различия температур зачерненной и блестящей сторон крыльчатки.15. Торцы вертушки обрабатывались надфилем, что бы они не имели заострений. Вертушка вращается.
А как красиво выглядит этот опыт при возникновении тлеющего разряда!
16. Подавали переменное напряжение с выходной обмотки трансформатора преобразователя. Вертушка вращается.
1. Не является необходимым условием вращения вертушки:
Примечание:
а) заострение ее концов;
2. Весьма вероятно, что вращение вертушки происходит за счет нескомпенсированного импульса молекул газа, взаимодействующих с вертушкой. Больший импульс имеют молекулы газа, нагревающегося в
канале электрического разряда, вблизи концов вертушки.
б) подключение ее к источнику постоянного напряжения.
3. Электрический ток в этих опытах оказывается необходимым и наиболее удобным средством нагревания среды.
4. В опытах 1-3, 12, 13 разность потенциалов очень мала, тока нет, нет нагрева среды, нет и вращения вертушки.
все опыты воспроизводятся легко и надёжно.
может быть при вращении вертушки имеет место и ионный, и тепловой механизм? В какой пропорции?16 апреля 1997 г.
Регистрация: на PiRS-RIKT 23.03.2002 г., на SpyLOG 30.03.2002 г.