ОДНОТАКТНЫЙ ИНЕРЦОИД НА НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

«Однотактный инерцоид без детектирования обратного импульса в переднем направлении при очень малом трении в колесах не может преодолевать сколько-нибудь существенного встречного уклона дорожки. В этом случае к инерцоиду предъявляются очень жесткие требования. Трение в его колесах должно быть минимальным, чтобы не загрязнять инерцоидный процесс. Это требование выполняется. Малое трение увеличивает чувствительность инерцоида к встречным уклонам дороги. При малом трении инерцоид может успевать скатываться назад, пока не работает передний импульс, тем более что задний импульс помогает этому нежелательному скатыванию. Опытом установлено: если встречный уклон меньше критического, то инерцоид преодолевает его и поднимается в гору. Если встречный уклон равен критическому, инерцоид колеблется около одного постоянного положения. Если встречный уклон немного больше критического, инерцоид постепенно скатывается с него, задерживаясь при каждом такте, когда работает передний импульс. Учитывая данные опытов, нельзя сказать, что инерцоид совсем не может преодолевать встречных уклонов. Если этот уклон не больше критического, механизм преодолевает его. У инерцоида с пружинным заводом критический уклон немного больше пяти минут. У более тяжелых однотактных инерцоидов критический уклон колеблется около одного — полутора градусов. Если встречный уклон дороги значительно больше критического, происходит детектирование переднего импульса в заднем направлении. Инерцоид начинает скатываться с прогрессирующим ускорением. Ни от одной известной технике машины не требуют, чтобы при свободных колесах она не скатывалась под уклон, когда не работает вперед её двигатель. Такое требование было бы очевидно невыполнимым. От однотактного инерцоида некоторые специалисты непременно ожидают выполнения этого противоестественного условия. Если встречный уклон по своей длине меньше, чем ход инерцоида за один такт, то инерцоид преодолевает значительные встречные сопротивления, уклоны и даже ступеньки лестницы. Крохотный однотактный инерцоид с, пружинным заводом свободно преодолевает ступеньки высотою 4 мм при диаметре своих колес 40 мм и даже с нагрузкой 250 г (рис. 60)» «Инерцоид» ст. 62.

Нетрудно подсчитать какая средняя тяга в этом случае развивается инерцоидом
m_тяги = m·sin(a) = 1,382 грамм. При a = 5’; m = 0,95 кг. Это очень маленькая тяга. Найдем, например, при этой тяге время разгона на горизонтальной поверхности до скорости 12 см/с
t = m·v/F_тр = 0,95·0,12/0,001382/9,80665 = 8,41 сек. Найдем время, за которое инерцоид пройдёт расстояние в 50 см t = sqrt(2·m·s/F_тр) = 8,37 сек. Это очень значительное время и оно занижено при расчёте, так как тяга виброхода убывает со скоростью и стремится к нулю. В опытах Толчина скорость движения прибора бывала и больше и достигалась без такого затяжного разгона. Может быть, есть причины, по которым тяга на наклонной плоскости в пять минут резко уменьшается? Сомнительно! Для рычагов и корпуса, при тех внутренних силовых факторах, которые их раскачивают, этот угол дает незначительный процент силы и траектория грузов практически не должна деформироваться и период колебаний тоже не должен изменится. При этом внутренние силы вообще не участвуют напрямую в создании тяги, а только обеспечивают скорость корпуса, который за счёт трения колёс формирует сумму ∑F_тр·t. Обратите внимание, что тяга виброхода на нулевой скорости центра масс по теории максимальна, т.е. m_тяги = 1,382 грамм — максимальная тяга. Для нас ценность этого опыта в том, что он очень корректно опровергает утверждение многих оппонентов, что сила трения, а значит и тяга на самом деле значительно больше этого уровня, в силу сильной зависимости трения от скорости. Подобное поведение инерцоида указывает на то, что его характер движения близок к режиму старт–стоп.

Не все чётко представляют себе возможные особенности движения механизма в режиме старт–стоп. В промежутке между фазами старта и останова центра масс, прибор может испытывать большие разгонные и тормозные ускорения, но в среднем за несколько тактов ускорение может быть равно нулю. Такой механизм, несмотря на кажущийся активный процесс движения, не может преодолевать даже незначительные горки в силу крайне малой средней тяги.

Поэтому проблема тяги это только первая часть проблемы инерцоида. Вторая часть проблемы, это почему инерцоид получив начальный импульс (пускай это будет трение или действие рук, если вы так считаете) поддерживает свою скорость через амплитуду колебаний системы, на уровне значительно выше, чем это разрешает классическая теория виброхода, построенного на основе центробежного вибратора.

Представьте себе, что у вас есть реактивная тележка с не ведущими колёсами без трения, и вы, управляя двигателем, совершаете периодическое колебательное движение с постоянной частотой, т.е. вначале разгоняетесь с нулевой скорости до максимальной, а потом снижаете скорость с максимальной до нулевой. В этом случае тележка будет двигаться вперёд скачками с некоторой средней скоростью и в общем случае не малой, так как всё зависит от частоты работы, но при нулевом среднем ускорении. Возникает вопрос, сможет ли эта тележка преодолеть уклон, например в одну минуту, который имеет длину значительно больше хода прибора за один такт в периодическом движении. Ответ ясен. При достаточно длинном пути тележка успеет скатится с уклона и ни когда не сможет преодолеть этого препятствия, так как среднее ускорение тележки равно нулю, а ускорение силы тяжести не равно нулю. Не все обращают внимание, что движение многих инерцоидов происходит в том же кинематическом режиме и поэтому они не способны преодолевать уклоны и отклонять подвесы. Это не значит, что инерцоид не имеет средней тяги в принципе, просто изобретатели в силу не понимания причин его движения не в состоянии обеспечить её на нужном уровне и, как правило, тяги практически нет, но движение в горизонтальной плоскости есть и ему к несчастью для горе–изобретателей помогает трение.

Такому движению уже придумано название, однако ассоциации с ним могут возникнуть, только при определённых нестандартных предположениях, которые мы пока делать не будем и если вы догадались, то открыли себе путь к пониманию причин движения инерцоида.

Для пояснения ошибок, связанных с этим рассмотрим следующий эксперимент:

«Значит, уж если испытывать инерцоид, то в таких условиях, в которых нелинейности нет, и надо искать соответствующую опору.

И такая опора у нас нашлась, так как мы работаем в девятиэтажном доме, в котором есть восьмиэтажная лестница.

Посреди лестницы есть пустое пространство размером 2х2 метра. Зачем оно предусмотрено - никто не знает. Но, наверное, архитекторы догадывались, что оно может нам понадобиться, вот и предусмотрели.

С помощью своего давнего товарища и помощника Михаила Ефимовича автор соорудил подвес длиной в 8 этажей, свесил над проемом лестницы доску, к которой были прикреплены концы четырех ниток, а внизу укрепил на них фанерную дощечку, и на дощечку поставил инерцоид, который дал нам на время испытаний ученый секретарь ЭНИНа. Дело было вечером, сотрудники в основном разбрелись, но не все. Самые трудолюбивые еще что-то доделывали, а потом только шли домой, по дороге обнаружив, что автор, широко известный своими чудачествами, возится с чем-то непонятным. Любопытные сотрудники затормаживались и принимали деятельное участие в дискуссии вокруг инерцоида – поедет или не поедет. Таких скоро набралось человек пятнадцать.

А идея была очень простой. Если инерцоид едет, то он создает постоянно действующую силу, и на длинном подвесе он должен уехать в сторону на расстояние, хотя бы превышающее его длину, то есть на двадцать сантиметров. При длине подвеса 25 метров он должен создать среднюю силу, составляющую 0,2/25 = 0,008 от веса инерцоида. И если инерцоид весит 1 кг, то достаточно силы 8 грамм, чтобы это свершилось. Вот все стояли и гадали, свершится или не свершится.

Дощечка с инерцоидом висела на высоте 5 мм над полом, карандашом были поставлены метки на дощечке и на полу, заведена механическая пружина, приводящая в движение неуравновешенные грузики, и поехали! То есть не поехали, потому что инерцоид с дощечкой дергался вокруг отмеченного положения туда-сюда с амплитудой 1-2 сантиметра.»
В. А. Ацюковский.

На первый взгляд это просто замечательный опыт. Однако первый вопрос, который надо задать авторам этого опыта – с какой скоростью двигался виброход по гладкой горизонтальной поверхности подвеса в незакреплённом состоянии (трение колёс в этом случае должно быть крайне малым)? Сам факт, что этот ответ не прозвучал в тексте, указывает на не полное понимание ими сути происходящих явлений. Этот опыт подобен опыту на наклонной плоскости только без трения колёс и совсем не тянет на опыт в невесомости. В. Н. Толчин определил, что даже при наличии трения (трение помогает в этом варианте) угол подъёма инерцоида крайне мал, для его пружинной модели около 5 минут. В этом опыте возможный угол наклона предполагается равным не менее 27,5 минуты и при том эта горка с нарастающей крутизной. Авторы этого опыта фактически ни чего не внесли в понимание причин периодического движения инерцоида на строго горизонтальной поверхности, а только заморочили себе и другим головы. Беда многих оппонентов Толчина, в том, что они значительно преувеличивают роль трения и пытаются почувствовать на весах очень маленькую тягу и при этом совершенно не обращают внимания на другие кинематические особенности движения инерцоида, вступающие в противоречия с классической теорией движения.

Толчин, проводя опыт на качелях, стремился обеспечить по возможности условия невозмущённого прохождения инерцоида по параллельному подвесу. Если бы авторы предлагаемого опыта сделали бы то же самое, только при длине подвеса в 25 м, то обнаружили бы, что инерцоид (модель Толчина) стартуя с лёгкой площадки съехал бы с неё практически не вызывая её колебаний. Вопрос, каким образом без заметных колебаний опоры может быть получен импульс устройством весом в 1 кг при весе опоры в 100 грамм? сходящего с подвеса на скорости 100 мм/сек. Очевидно, что при наблюдаемой скорости движения прибора лёгкая опора должна испытывать очень сильные колебания, а их в подобных опытах не наблюдалось.

Не все исследователи чётко понимают, что поступательное движение тела это движение его центра масс. И если центр масс прибора в среднем идёт со скоростью, например 10 см/с, и при этом прибор работает в импульсном режиме постоянных остановок (по центру масс), то в максимуме разгона он имеет ещё большую скорость центра масс (в линейном случае в два раза). А значит, имеет соответствующий импульс, который нельзя скрыть с помощью опоры в 10 раз легче прибора. Это импульс не может быть получен незаметно через опору в силу его непомерной величины! И это Толчин прекрасно понимал. Факт периодической остановки инерцоида легко оценить по амплитуде отката назад, которая мало отличается от амплитуды свободного вибратора. Толчин считал, что большой откат пружинного инерцоида это недостаток. На самом деле это очень хорошее доказательство того, что в конце отката назад прибор имеет очень маленькую скорость центра масс, так как этот откат назад близок к амплитуде свободного вибратора (по классической теории). Исследования движения инерцоида подтверждают периодическую остановку его центра масс. Игнорирование опытов Толчина имеет совершенно абсурдный характер. Это можно дополнительно пояснить следующим образом.
Предположим, что после быстрого полутакта виброход имеет поступательную скорость центра масс в направлении движения. Отметим, что для нас история возникновения этого импульса не имеет значения, определённо можно сказать только то, что в быстром полутакте скорость вперёд центра масс уменьшается из-за трения колёс. В результате этого откат корпуса назад в начале медленного полутакта начнётся не сразу, так как скорость центра масс вперёд задержит откат, и трение колёс тоже внесёт свой вклад в эту задержку. Поэтому корпус виброхода не сможет пройти полную амплитуду отката до момента остановки корпуса. Чтобы корпус прошел эту амплитуду необходимо приложить дополнительную внешнюю силу, действующую назад. Этой внешней силы нет по условию работы виброхода. Поэтому, если корпус всё же проходит амплитуду отката, то можно утверждать, что в конце быстрого полутакта скорость центра масс была практически нулевой, и трение слабо влияло на откат или в конце быстрого полутакта центр масс имел достаточную отрицательную скорость, чтобы преодолеть трение при откате. Для этого в быстром полутакте центр масс должен получить импульс равный импульсу медленного полутакта, что противоречит принципу работы виброхода. При наличии трения откат назад будет всегда меньше амплитуды, так как виброход в результате ускорения будет иметь скорость центра масс в направлении движения.

Продолжим модель Н. В. Гулиа для случая разгона виброхода.

Н. В. Гулиа сказал не всё. Он не обратил внимание, что после разбега и удара о стенку импульс, полученный в результате действия силы трения, будет и дальше двигать тележку вперёд, при этом он, может, перейти на следующие такты. Этот импульс снижает эффективность разбега в следующих тактах, так как полученная скорость вперёд мешает откату назад. При ударе человека о стенку «обнуляется» только внутренний импульс, а внешний импульс от силы трения расходуется на движение вперёд против сил трения. При дальнейшем увеличении скорости виброхода, в конце концов, наступает равновесие, когда импульсы, полученные при откате назад и ходе вперёд, становятся равными по времени, в модели с постоянным трением, а в общем случае уравниваются импульсы сил трения. В этом предельном режиме средняя тяга виброхода равна нулю и скорость движения максимальна. Максимальная скорость на заданной частоте и амплитуде колебаний не зависит от величины трения (если оно строго не равно нулю). От величины трения зависит только время достижения значения близкого к максимальной скорости, которая теоретически достижима только на бесконечном отрезке времени. Таким образом, необходимо учитывать не только геометрическое перемещение центра масс при разбеге, но и последующую работу импульса полученного в результате разбега, а это заметно меняет практическую ситуацию. Если вести расчёт без учёта разгона только для режима старт – стоп (что возможно при определённом выборе параметров), то скорость виброхода получается просто «смехотворной» (при реальном трении), а ведь инерцоид практически и работает в этом режиме, показывая несравнимую динамику.

Свободный центробежный вибратор с постоянной длинной рычагов при отсутствии трения в каждом полутакте по классической теории всегда откатывается на величину амплитуды. Если скорость центра масс не равна нулю и движение периодическое, то по выбранной фазе механизма можно определить величину продвижения за такт. Если на движение вибратора влияет трение, и оно составляет небольшой процент в сравнении с центростремительной силой грузов, то колебательный процесс деформируется незначительно, т. е. практически откат и ход вперед корпуса относительно стола меняется только на этот малый процент. Это очень важно понять, так как сразу становится видна слабость расчётов на большую роль трения при движении инерцоида, так как при частоте вращения наблюдаемой на практике центростремительная сила, как правило, значительно больше силы трения (обе действуют на корпус).

История инерцоида полна странностей, например Н. В.  Гулиа пишет:
«В безопорной среде, естественно, никаких внешних сил нет, и центр масс инерцоида останется на месте. Конечно, на всякий случай было бы неплохо проверить инерцоид в безопорной среде, но как это сделать, не летая с ним на орбиту? Оказывается, довольно просто.
Спустим с потолка тонкую прочную нить, прикрепим к ней за середину длинную перекладину (например, рейсшину, швабру и пр.), на одну сторону которой подвесим инерцоид, а на другую – любой противовес (рис. 4). Инерцоид должен быть ориентирован так, чтобы предполагаемая его сила тяги была направлена перпендикулярно перекладине ничто в нем не крутилось бы в одну сторону в плоскости вращения крутильных весов (иначе согласно законам механики весы закрутятся в другую сторону). Заведем пружину инерцоида и свяжем его грузы ниткой. Все готово к опыту.

Рис. 4. Опыт с крутильными весами

Что же мы получим? Мы получим крутильные весы, очень точный прибор, который способен «почувствовать» малейшую силу тяги. Сопротивления движению – внешних сил – на таких весах почти нет, кроме разве сопротивления воздуха, которое весьма мало при малых скоростях. Проверим точность нашего прибора – тихонько подуем «в спину» инерцоиду. Он начнет медленно крутиться вместе с перекладиной и пройдет достаточно большой путь, пока не остановится. По этому пути можно судить об импульсе тяги.
Теперь остановим прибор, поточнее выставим его и пережжем нить. Инерцоид заработает, израсходует весь запас завода пружины, но ориентация перекладины останется все-таки первоначальной.
Следовательно, инерцоид не развивает никакой тяги без внешних сил, это мы однозначно доказали. Если бы тяга инерцоида на весах была соизмерима с той, что он развивает на столе, перекладина пришла бы в неистовое вращение, наподобие лопасти вентилятора.
Возникает вопрос: неужели горе-изобретатели не могли догадаться взвесить свои инерцоиды, не то что на крутильных, на обычных весах! Ведь этот опыт сам собой напрашивается. И тут проявляется еще одна удивительная черта их характера – они просто не проводят опытов, которые им невыгодны».

Последнее сказанное очень не справедливо, по-крайней мере по отношению к В. Н. Толчину, так как он не поленился и провёл опыт на крутильных весах. И самое удивительное его изделие крутится и даже совершает работу. Правда в этом опыте можно подозревать изъян, который Н. В. Гулиа определяет так «ничто в нем не крутилось бы в одну сторону в плоскости вращения крутильных весов (иначе согласно законам механики весы закрутятся в другую сторону)»
Однако в этом случае грузы должны иметь относительно оси подвеса момент импульса направленный в одну сторону и если судить по конструкции, то видно, что грузы при вращении  не охватывают ось подвеса и поэтому замечание Гулиа в этом случае не имеет значения. Вращение грузов в этом случае приводит только к крутильным колебаниям прибора около положения равновесия. Нет, постоянной составляющей момента импульса¹. Поэтому единственное подозрение на тягу «из воздуха». К сожалению Толчин в книге не уточнил этот момент, и мы в силу элементарной строгости нашего подхода к этому вопросу, должны признать, что ценность опыта тем самым сильно уменьшена. Толчина можно понять, так как для него было абсолютно ясно, что сопротивление воздуха просто ничтожно. Однако это предположение нас не может утешить. Поэтому и потому, что этот вопрос часто всплывает, оценим роль сопротивления воздуха в этом опыте. Используем предельную оценку заведомо не в пользу Толчина.

ВРАЩАЮЩИЙСЯ ИНЕРЦОИД, ПОДВЕШЕННЫЙ НА НИТИ

«Инерцоид, подвешенный на нити, осуществляет оригинальное криволинейное поступательное движение, независимо от окружающей его среды. Поступательность криволинейного движения обусловлена тем, что любое естественное криволинейное движение совершается около оси вращения, а не вместе с нею. Поскольку инерцоид подвешен на нити, в его работе не участвует трение в точке подвеса. Привод инерцоида внутренний (двигатель и питающие его батарейки находятся внутри системы).
Криволинейное движение не нарушает принципа минимальных условий полного механического процесса: минимум два тела, обращаются около оси вращения, и сила (импульс) между ними.
Рычаги с грузами синхронно вращаются влево, а траверса (корпус) вправо.
При подвесе инерцоида не на капроновой, а на шелковой нити, пока разряжаются батарейки (15–20 мин), инерцоид поднимается вверх за счёт закручивания нити на 100–130 мм.
Вес подвижной части инерцоида . . . . . . . . . . 4,5 кг
Вес одного груза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 г
Длина одного рычага  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 мм
Привод от восьми батареек КБС–Л–05 (3336Л)
Запуск от тумблера, находящегося между двигателями» «Инерцоид» (технические характеристики некоторых инерцоидов) приложение в конце книги.

(Изображения хорошего качества нет, смотрите фильм)

Введём обозначения:
g – Ускорение свободного падения 9,80665 м/с²;
m – Масса инерцоида;
L – Высота подъёма инерцоида;
t – Время подъёма инерцоида;
Мощность, затрачиваемая на подъём инерцоида вверх при 20 минутах равна:
N₁ = g·m·L/t = 9,80665·4,5·0,13/20/60 = 0,004781 Вт.
Или при 15 минутах:
N₂ = 9,80665·4,5·0,1/15/60 = 0,004903 Вт.
В среднем примерно N = 0,0048 Вт ≡ 4,8 мВт. Это очень маленькая мощность и поэтому может показаться, что воздух может играть большую роль в движении прибора.
Реальная мощность несколько больше из-за аэродинамического сопротивления корпуса и потерь в нити.
Оценим реактивную мощность, создаваемую грузами в быстром полутакте струёй воздуха. Будем считать, что грузы увлекают воздух при вращении. Пренебрегаем противодействием  медленного полутакта, что не в пользу Толчина.

С аэродинамической точки зрения вязким сопротивлением о поверхность грузов можно пренебречь, так как движение происходит при достаточно больших числа Рейнольдса. Поэтому будем учитывать, только трение, о воздух которое возникает в результате увлечения его грузами, т.е. имеет значение турбулентный поток за грузом, который имеет некоторую среднюю скорость и массу за период быстрого полутакта. Для предельной оценки будем считать, что скорость импульсного потока равна скорости вращения грузов в быстром полутакте. Тем самым мы завысили эту скорость не в нашу пользу, так как тяга стала больше. Также будем считать, что грузы полностью подхватывают воздух своим миделем в пределах траектории грузов в быстром полутакте. Тем самым мы завысили массу увлекаемого потока не в нашу пользу. Фактически этими действиями мы очень сильно завысили аэродинамический коэффициент сопротивления. Коэффициент аэродинамического сопротивления для этого предельного случая легко вычисляется F = ρ·S_м·v². Сравниваем с выражением для аэродинамического сопротивления F = ½·С_y·ρ·S·v². С_y = 2. Эта зона соответствует периодическому ламинарному потоку при числах Рейнольдса примерно от 10 до 100, где ρ - плотность воздуха; S_м - площадь миделя; v - скорость потока.

Суммарный мидель грузов S_м = 2·0,032·0,012 = 0,000768 м². Грузы весят 130 грамм и имеют примерно те же размеры, что и у поступательного пружинного инерцоида (сделаны из свинца). Сопротивлением рычагов будем пренебрегать (10% по их эффективному миделю).

Объём обметаемый миделем грузов в быстром полутакте V_м = π·R·S_м; (половина бублика). Масса этого объёма M = ρ·V_м= ρ·π·R·S_м.

Скорость вращения этого объёма v = 2π·R·n, где n – частота быстрого полутакта. Эта скорость завышена, так как мы пренебрегли поворотом вектора скорости потока при вращении груза.

Энергия увлекаемого объёма $ \displaystyle E = \frac{M \cdot v^2}{2} = \frac{π \cdot ρ \cdot R \cdot S_{м} \cdot (2π \cdot R \cdot n)^2}{2} = 2π^3 \cdot ρ \cdot R^3 \cdot S_{м} \cdot n^2$.

Мощность импульсного потока будет равна N = E·n = 2π³·ρ·R³·S_м·n³; Мощность завышена, так как не учитывается понижение частоты из-за медленного полутакта.

Каждый импульс передаёт корпусу только часть энергии, т.е. энергия делится обратно пропорционально массам взаимодействующих тел. Этот коэффициент будет равен. 
M/m = ρ·π·R·S_м/m, где m - эффективная масса инерцоида. Найдем мощность передаваемую инерцоиду.

$ \displaystyle N_{и} = \frac{N \cdot M}{m} = \frac{ 2π^3 \cdot ρ \cdot R^3 \cdot S_{м} \cdot n^3 \cdot ρ \cdot π \cdot R \cdot S_{м}}{m} = \frac{ 2π^4 \cdot ρ^2 \cdot R^4 \cdot S_{м}^2 \cdot n^3}{m}$ (размерность проверена).

Так как нам не известно распределение масс в приборе, будем предполагать очень не выгодное распределение по 500 грамм на плечо, т.е. эффективная масса равна 1 кг при массе прибора в 4,5 кг. При этом на каждое плечо 130 грамм гарантированно грузами. Найдем частоту вращения при мощности 4,8 мВт.

$ \displaystyle n^3 = \frac{m \cdot N_{и}}{2π^4 \cdot ρ^2 \cdot R^4 \cdot S_{м}^2} = \frac{1_{кг} \cdot 4,8·10^{-3}}{2·3,14159265^4 \cdot 1,29^2 \cdot 0,18^4 \cdot 0,000768^2} = 23912,2$.

n = 28,81 Гц. Этой частоте соответствует линейная скорость v = 2π·R·n = 32,58 м/c. Число Рейнольдса по диаметру груза будет равно Re = v·d/ν = 32,58·0,032/15е-6 = 69510,6.
Это зона периодической турбулентности. При этом числе Рейнольдса C_y<< 2.0. Коэффициент значительно завышен. Многие согласятся, что частота быстрого полутакта в 29 Гц слишком высока для реального опыта. Однако именно при этой частоте удаётся получить требуемую мощность. Несмотря на все невыгодные предположения, мы получили параметры прибора не соответствующие реальным условиям опыта.

Чтобы окончательно привести всё в порядок, заметим, что рассматриваемая нами модель принципиально преувеличивает аэродинамическое сопротивление. Дело в том, что вокруг вращающейся системы устанавливается циркуляция воздуха, которая с одной стороны тормозит механизм, а с другой снижает тягу грузов. Кроме этого передача импульса во внешнюю среду в этом случае происходит уже через градиент скорости, т. е. через вязкое трение. Должно быть ясно, что градиент на некотором удалении от механизма очень мал и циркуляция фактически играет роль подшипника скольжения между средой и механизмом, с ничтожным коэффициентом трения («плёнка смазки» очень толстая и не сравнима по вязкости с маслом). По этой причине большинство исследователей прекрасно знают, что трением о воздух в подобных опытах можно смело пренебречь. Если вас даже и это не проняло, то вспомните, что Нурбей Владимирович, проводя опыт на крутильных весах, тоже пренебрегал этим сопротивлением, однако его «инерцоид» принципиально не крутился. Каждый выбрал только ему подходящее доказательство и это справедливо.  Из этого видно как запросто можно повернуть в свою пользу результат похожего опыта, игнорируя результат другого опыта, поставленного не чем не хуже с академической стороны. Поэтому ни какой однозначности в решении этого вопроса подобным образом не существует. Опыт Гулиа не может восприниматься как истина последней инстанции, что он и сам заметил по реакции аудитории.

«Я многократно выступал с лекциями перед изобретателями, демонстрировал им "инерцоид" на крутильных весах, и как вы думаете, что они при этом делали? Они просто отворачивались в момент работы "инерцоида", а потом говорили, что ничего не видели! Ну, как назвать такую болезнь - шизофрения или хитрость страуса, как известно, прячущего в невыгодных ему ситуациях голову в песок! Чуть позже я выпустил монографию "Инерция", где прямо на обложке был изображен опыт с "инерцоидом" на крутильных весах. Думаете, это убедило горе - изобретателей? Ничуть!»
Толчин более убедителен в этом опыте, так как получил положительный результат. Игнорирование этого результата на основании испытания совершенно другой конструкции виброхода выглядит не очень убедительно. Гулиа не стал в точности повторять опыт Толчина, а именно только это при отрицательном результате имело бы успех.

Дополнительно, рассчитаем начальную скорость вращения инерцоида при которой его кинетической энергии хватит для того чтобы закрутить нить на 10 см. Будем считать, что инерцоид можно рассматривать как сплошной диск и не учитываем потерь энергии.

$ \displaystyle \frac{m \cdot v^2}{4} = g \cdot m \cdot L;~ v^2 = 4 \cdot g \cdot L;~ v = 2 \sqrt{g \cdot L}; $

$ \displaystyle v = 2 \sqrt{9,80665 \cdot 0,1} = 1,98~\frac{м}{с}$. Эта скорость значительно больше, той которую можно ожидать в результате не аккуратного пуска инерцоида.
   В журнале Тех. молодёжи. 1969. № 4. С.28–31 есть сообщение о проведении испытаний при 50 мм. р. ст.

¹В данном случае мы имеем далеко не очевидную ситуацию. Чтобы понять принцип работы этой конструкции, рассмотрим два варианта движения груза. В первом варианте будем рассматривать груз, как точечную массу на рычаге, не имеющей собственного момента инерции, т. е. груз имеет момент инерции только за счёт рычага. Во втором варианте рассмотрим вращение груза без рычага, как массы имеющей собственный момент инерции, т. е. за счёт своего диаметра. Между этими случаями есть большая разница. В первом случае мы имеем дело с чисто поступательным (криволинейным) движением системы, когда груз будет перемещаться относительно общего центра масс системы. Во втором случае мы имеем дело с чисто вращательным движением, когда груз будет раскручиваться относительно своего центра масс, и вращательно перемещаться относительно центра вращения траверсы – точка О.
    Для упрощения анализа первого случая, будем считать длину траверсы достаточно большой, а массу нулевой. Пусть вся масса траверсы m сосредоточена на её конце (там же и крепится рычаг). В этом случае поворотными колебаниями траверсы можно пренебречь, рассматривая их как поступательные. Мы имеем два движения, поперёк траверсы и вдоль траверсы. Все силы вдоль траверсы скомпенсированы по причине осевой симметрии инерцоида и поэтому не влияют на движение системы (не зависимо от длины траверсы и её текущего углового положения). Движения массы m и груза поперёк траверсы будут в любой момент времени подчинятся закону сохранения импульса, так как невесомая траверса не мешает перемещению сосредоточенной массы m на малый угол и поэтому проекция суммарного импульса системы m+груз на любую ось проходящую через центр О всегда будет нулевая, т. е. постоянного вращения относительно центра О не будет. Поэтому вращение грузов в точечной модели приведёт только к колебаниям траверсы около положения равновесия, т. е. без постоянной составляющей (что и имелось в виду в ранее написанном тексте).
    Что касается второго случая, то сдесь угловое ускорение груза относительно своей оси, приведёт к раскручиванию траверсы, так как вращающий момент приложенный к грузу через траверсу будет действовать силой на точку О и по третьему закону вызовет вращение всей системы относительно точки О.
    Однако, оппоненты Толчина очень сильно преувеличивают этот эффект, так как момент инерции груза по причине наличия конструктивного диаметра, и момент инерции по причине наличия рычага, просто не сравнимы по степени влияния на движение траверсы. Кроме этого момент инерции груза+траверсы относительно точки О, тоже существенно больше конструктивного момента инерции груза. Диаметр и вес траверсы, и диаметр и вес груза не сравнимы в своей величине. Так как передача энергии при взаимодействии обратно пропорциональна моментам инерции, то раскручивание груза относительно своего центра масс, не приведёт к заметной передачи энергии траверсе и соответственно не объясняет причину движения инерцоида. Для длиной и тяжёлой траверсы, груз практически точечная деталь, а точечная масса не может создавать постоянное вращение относительно точки О, если не охватывает ось вращения своей траекторией движения.
Наблюдаемые вращательные эффекты в инерцоиде явно не соответствуют степени возможного влияния конструктивного момента инерции грузов. Обратите внимание на видео ролик на главной странице. В нем есть демонстрационный момент, когда инерцоид на игле совершает колебания около положения равновесия. Можете не сомневаться, что при возникновении этого движения появилось и некоторое вращение относительно подвеса, но оно практически не заметно и быстро остановилось даже на малом трении иглы. На крутильном подвесе, где надо совершать работу по подъему инерцоида этот эффект просто не имеет практического значения.

Вперёд

Назад