§ 13. Выводы из главы III.

В этой главе мы рассмотрели удивительный мир гироскопических эффектов, обусловленных действием сил инерции, возникающих при вращательных движениях твердых тел. При сочетании нескольких вращательных движений, совершаемых одним и тем же телом, возникают несимметричные поля скоростей и соответствующие им поля кинетических энергий. что приводит к появлению неуравновешенных сил инерции. Предлагаемый нами метод решения таких задач оказывается гораздо проще и нагляднее, чем существующие сейчас методы,  основу которых заложил еще Л. Эйлер. Применение этого метода рассмотрено нами на большом количестве примеров, начиная от вращения грузика на веревке и кончая вращением планет вокруг Солнца. Полученные результаты соответствуют экспериментальным данным.
В основе используемого нами метода лежит сложение линейных скоростей точек тела от различных движений с целью получения результирующего поля скоростей, операции с которым и дают возможность найти инерционные силы, действующие на тело. Однако, здесь возникает вопрос, во всех ли случаях можно использовать данный метод, или существуют какие-то ограничения? Действительно, если, например, рассматривать движение Земли вокруг Солнца, то  сочетание его  линейной скорости на орбите с вращением вокруг своей оси могло бы привести к появлению большой силы инерции в соответствии с известной нам формулой:
,                                                                                   (1)
где - масса Земли, - угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси, - линейная скорость Земли при ее движении по орбите, равная примерно 30 км/с. Следует отметить, что это будет не та центробежная сила инерции, которую мы использовали для определения закона вращения Земли, а совсем другая. которая могла бы привести к появлению периодически изменяющихся сил инерции, как это было в примерах с волчками. Однако, в действительности таких сил, действующих на Землю или другие планеты, не наблюдается. и не только потому, что не хватает энергии вращения на создание таких сил,  но и по другой причине. Анализ многих рассмотренных примеров приводит к мысли. что взаимодействие различных движений будет происходить только тогда, когда эти движения связаны с деформацией тел, т.е. каждое из этих движений будет вызывать свою деформацию. И только тогда результирующая деформация и определит характер движения тела. И это, очевидно, так и должно быть, если вспомнить, что сами силы инерции являются упругими силами деформации тел.
Если исходить из такого положения, то для решения любой задачи надо искать причину деформации движущегося тела или ее отсутствие. Так, в примере с Землей нельзя использовать формулу (1), так как  при ее вращательном движении вокруг Солнца поле скоростей по ее объему будет однородным и деформации будут отсутствовать. В примерах же на сочетание действительных вращательных движений деформации тел всегда будут иметь место.
При сочетании пря­молинейного и вращательного движений ре­зультирующая сила инер­ции, отличная от центробежной, должна также иметь место, если прямолинейное движение будет связано с деформацией тела. Од­ним из таких случаев является качение колеса по горизонтальной поверхности (рис. 1). Качение колеса обусловлено наличием силы трения Fтр,  которая и будет вызывать его деформацию в прямолинейном движении. Поэтому сочетание прямолинейного и вращательного движений в данном случае приведет к появлению неоднородного поля скоростей с мгновенным центром в точке А и соответствующего ему неоднородного поля кинетической энергии, в результате чего на колесо будет действовать неуравновешенная сила инерции, определяемая по формуле:
,                                                                 (2)
где m - масса колеса, w - угловая скорость его вращения, V0 - линейная скорость движения центра колеса. Направление этой силы инерции будет зависеть от начальных условий его движения. Если колесо сперва вращалось,  а потом было приведено в соприкосновение с поверхностью. мгновенный центр скоростей переместится из точки О в точку А, т.е. удалится от колеса. Сила инерции ввиду своей реактивной природы всегда противодействует возмущению движения, поэтому она в данном случае будет действовать на колесо в направлении к точке А и колесо будет прижиматься к поверхности.
Если же колесо двигалось сперва прямолинейно и не вращалось, а потом было приведено в соприкосновение с поверхностью, то первоначальный мгновенный центр скоростей,   находящийся в бесконечности переместится тоже в точку А, т.е. приблизится к колесу. Поэтому сила инерции будет стремится удалить колесо от точки А, т.е. будет направлена во внешнюю сторону, вследствие чего нагрузка на поверхность уменьшится.
Если иметь в виду автомобильные колеса. то рассмотренные случаи соответствуют движению ведущих и ведомых колес. Поэтому из приведенных рассуждений следует, что ведущие колеса должны прижиматься к дороге, а ведомые, наоборот, отрываться. Поэтому автомобилистам и рекомендуется при выходе из дорожного поворота увеличить газ, так как это способствует улучшению сцепления колеса с дорогой. То же самое рекомендуется делать и на скользкой дороге. Сила же инерции, действующая на ведомые колеса, будет ухудшать их сцепление с дорогой, особенно при больших скоростях движения.
Нами было показано, что периодические силы инерции возникают только тогда, когда угловая скорость вращения тела больше некоторой минимальной скорости . Для автомобильных колес это условие не выполняется, к тому же при нарушении контакта с дорогой сила инерции исчезнет. Значит, сила инерции будет всегда направлена только в одну какую-либо сторону.
При свободном падении под действием силы тяжести быстро вращающегося тела периодические силы инерции возникать не будут, как например, будет с отпущенным волчком, вращающимся без опоры на ножку. Это объясняется тем, что при свободном падении тело волчка не деформируется.
Представляется интересным вывод нового уравнения для движения планет Солнечной системы. Оно получилось проще и физически более наглядным. Это уравнение может быть использовано для исследования движения всех других космических объектов, включая и искусственные спутники. Однако, действительное движение планет оказывается гораздо сложнее. чем движение просто по эллиптической орбите.
Во-первых. на движение планет оказывает влияние сопротивление окружающей среды, каковой является физический вакуум. До сих пор почему-то считается, что планеты не испытывают никакого сопротивления при своем движении, поэтому они, якобы, и вращаются по стабильным орбитам, существующим чуть ли не вечно. Но это не так. Вакуум, как и всякая материальная среда,  должен оказывать сопротивление движению  и тем большее, чем больше скорость движения объектов. Особенно ощутимо это должно проявляться при движении микрочастиц, так как они движутся с большими скоростями. Этот вопрос будет рассмотрен в пятой главе. Наличие сопротивления вакуума приводит, как мы показали, к вращению перигелия орбит всех планет, т.е. к вращению самих орбит вокруг Солнца.
Во-вторых, на движение планеты по орбите окажет влияние ее собственное вращение  вокруг своей оси. Сочетание деформаций от собственного вращения и за счет сил тяготения приводит к появлению периодических сил инерции, которые и будут искажать траекторию движения.  Хотя это искажение. или отклонение, движения Земли по эллиптической траектории незначительно. оно все же фиксируется астрономическими приборами. Так. при непрерывной записи фотоэлектрических наблюдений изображений отдельных звезд [16, с. 82] наблюдается дрожание изображения звезды относительно некоторого  среднего положения с амплитудой до 0,5” и периодом 0,1-0,2 с. Возможно, что на это дрожание влияют и другие причины, например, деформация Земли от сил тяготения, но несомненна также и указанная нами причина.
Другим удивительным результатом является вывод об увеличении кинетической энергии шарика, движущегося по сужающейся криволинейной траектории, причем единственным источником энергии для этого является искривляющая движение стенка спирали. Получается, что энергия подводится  к шарику как бы извне. В данном случае. т.е. при движении шарика, можно было бы сомневаться в полученном результате, однако в следующей главе будет показано, что такое явление может иметь место и при криволинейном движении жидкости. Это явление будет служить одной из причин повышения коэффициента полезного действия гидравлических устройств до величины, большей 100%.