Обоснование методики экспериментальных исследований гравитации
Приложение к статье "ПРОСТОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЙ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ ТЕМПЕРАТУРНУЮ ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ"
1. Степень герметичности контейнера оценивалась двумя способами. В первом измерялась деформация (прогиб) днища контейнера, вызванная изменением давления воздуха внутри сосуда. Прогиб днища контейнера, выполняющего роль мембраны “манометра”, контролировался с помощью механического индикатора смещений, а также оптическим методом (на центр мембраны опирался край легкого плоского зеркала, угловые смещения которого фиксировались с помощью луча лазера); оба метода показали одинаковые результаты. На рис. 1П и рис. 2П приведены временные зависимости величины прогиба мембраны, пропорциональные изменению давления внутри контейнера при обычном (35 с) и повышенном (180 с) временах нагрева образца.
Рис. 1П. Изменение во времени величины прогиба центра днища контейнера при длительности нагревания образца 35 с. Штриховой линией отмечен момент выключения нагревателя.
Рис. 2П. Изменение во времени величины прогиба центра днища контейнера при длительности нагревания образца 180 с. Штриховой линией отмечен момент выключения нагревателя.
Сравнение временных зависимостей на рис. 1П и рис. 3 статьи, а также протяженное “плато” на рис. 2П, указывают, что герметичность контейнера достаточно высока и влияние утечки воздуха из контейнера на измерения температурной зависимости массы образца (рис. 3) незначительно.
Во втором способе проверки герметичности контейнера его поверхность покрывалась толстым слоем полимерного клея “герметик”, после чего выполнялись измерения температурной зависимости веса образца по описанной в статье методике. Результаты таких измерений приведены на рис. 3П и хорошо соответствуют рис. 3 статьи.
Рис. 3П. Временная зависимость изменений кажущейся массы контейнера, поверхность которого покрыта слоем герметика. Штриховые линии 1 и 2 указывают моменты начала и окончания второго этапа взвешивания (масштаб времени этого этапа уменьшен).
2. Изменения объема контейнера, вызванные температурным ростом давления находящегося в нем воздуха, приводят к изменению величины его плавучести (архимедовой силы выталкивания). Для оценки влияния этого фактора на результаты взвешивания выполнены измерения температуры воздуха внутри контейнера, непосредственно у его боковых стенок, представленные на рис. 4П и рис. 5П.
Рис. 4П. Изменение температуры воздуха внутри контейнера в его верхней части. Точка 1 – момент включения нагревателя. Время нагрева 35 с.
Рис. 5П. Изменение температуры воздуха внутри контейнера в его нижней части. Точка 1 – момент включения нагревателя. Время нагрева 35 с.
Распределение температуры в заполненном пористым теплоизолятором объеме контейнера неоднородно и на основании приводимых данных, с учетом указанной в статье оценки максимальной температуры нагреваемого образца, изменение
средней температуры воздуха в объеме контейнера, по крайней мере, не превышает 3°К. Соответствующее максимальное изменение давления в сосуде,
, (1)
где нормальное атмосферное давление , .
Изменение объема контейнера равно сумме изменения
объема его цилиндрической части и изменения
объема, обусловленного деформацией его торцов. Согласно элементарной теории упругости,
, (2)
где H - высота цилиндра,
R - его радиус, - толщина стенок, E
- модуль Юнга материала цилиндра.
Подстановкой в выражение 2 величин
получим . Соответствующее
отрицательное приращение кажущейся массы
контейнера, (плотность воздуха
) равно около 0.26 мкг, что в
условиях проводимого эксперимента, очевидно, несущественно. Гораздо большее
влияние на величину оказывают деформации обоих торцов контейнера, при этом, полагая форму деформированного днища контейнера близкой к сферической,
, (3)
где - величина прогиба днища.
Подставляя в 3 экспериментальное максимальное значение прогиба днища величиной 5 мкм (рис. 1П), для
соответствующего изменения кажущейся массы контейнера вследствие деформации торцов контейнера, находим 20 мкг.
Экспериментально наблюдаемое изменение массы контейнера (рис. 3 статьи, рис 3П)
примерно в 30 раз превышает приведенную оценку. Итак, есть серьезные
основания полагать, что основной причиной изменения кажущейся массы контейнера,
рассмотренного в настоящей статье и подтверждаемого другими независимыми
экспериментами, является отрицательная температурная зависимость силы тяжести.
Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
средней температуры воздуха в объеме контейнера, по крайней мере, не превышает 3°К. Соответствующее максимальное изменение 
давления в сосуде,
, (1)
, 
.
объема контейнера равно сумме изменения 
объема его цилиндрической части и изменения 
объема, обусловленного деформацией его торцов. Согласно элементарной теории упругости, 
, (2)
- толщина стенок, E
- модуль Юнга материала цилиндра.
получим 
. Соответствующее
отрицательное приращение кажущейся массы 
контейнера, 
(плотность воздуха
) равно около 0.26 мкг, что в
условиях проводимого эксперимента, очевидно, несущественно. Гораздо большее
влияние на величину 
оказывают деформации обоих торцов контейнера, при этом, полагая форму деформированного днища контейнера близкой к сферической, 
, (3)
- величина прогиба днища.
20 мкг.
