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两个电机飞轮啮合的角动量不守恒实验报告。 原创作者 马天平（地址 新郑市）(2014-02-18) 注：本文是根据笔者2014-02-17的文章"两个电机飞轮啮合的角动量不守恒实验报告"，仅仅修正其中的实验日期。 实验名称：两个电机飞轮啮合，角动量不守恒的实验。 作者 马天平 （地址 新郑市） 作者 马天平 （地址 新郑市）（一）实验目的：验证角动量不守恒、否定角动量守恒定律。（该实验违反牛顿第一、三定律、否定相对论力学F=dp/dt，否定狭义相对论）。 （二）实验日期（2014年、02月、17日） （三）实验原理：质量相同、不同轴的飞轮之间，由于啮合方向相反，那么，将会由于飞轮之间自转方向不同而产生角动量抵消现象，使啮合后系统的角动量不守恒。 根据笔者2013-06-06的文章"平行轴系统啮合的角动量不守恒"，设计了小电机飞轮通过皮带传动，来间接啮合不同轴的飞轮。实验中，小电机的飞轮正方向（顺时针）自转，皮带带动另一个飞轮产生反向旋转，使两个飞轮自转方向不同、角动量方向不同，使系统产生角动量抵消现象，使啮合后系统的角动量不守恒。 （四）、实验背景和实验原因分析： 传统理论认为，内力不能影响系统的角动量。 但是，由于系统内部可能产生力矩抵消，因此认为角动量守恒定律将存在例外。 参考笔者2013-06-06的文章"平行轴系统啮合的角动量不守恒"。 为了验证"平行轴系统啮合的角动量不守恒"，下面设计、进行了两个小电机啮合的实验。 (五) 实验环境和器材： 普通平原环境，下午，室内。 使用530AD-2F -12V的直流小电机2个，2个飞轮，每个飞轮直径3.7cm、每个飞轮的铁皮配重直径4.3cm，包括配重铁皮的每个飞轮同样为15克（使用3公斤杆枰称重）。 使用12v小变压器（具有两个6v输出），全桥整流块和一个电容器（220uf、160v），开关，导线（包括大约0.1mm漆包线）、20cm的细木条和铁丝组成矩形支架、可以悬挂物体的支架（横木）、小夹子一个。 电机电路并联一个指示灯（串联1K电阻和2个20欧小电阻）。 自行车内胎一小条，作为弹性吊线（长度10cm、宽度约2mm）。 使用自行车内胎材料的弹性小皮带（圈）。 （六）、实验步骤及现象： 1、将2电机的定子（使用白色小塑料瓶制作的电机套）并列的固定在细木条支架上，其中一个电机在细木条的中间（作为电机A），另一个在细木条的大约四分之一处（作为电机B），两个电机的轴平行，电机上有飞轮，（电机A具有飞轮A、电机B具有飞轮B），飞轮之间相距1cm。 2、把飞轮A与飞轮B，使用弹性小皮带交叉连接起来，使两个飞轮的转动方向相反。 3、使用弹性吊线把矩形支架悬挂在大支架的钉上，使矩形支架水平、平衡。电机定子在下、飞轮在上。 （其中，弹性吊线与矩形支架之间，通过一小段电线系在小夹子上成为电线圈、弹性吊线连接在这一小段电线圈上、夹子连接矩形支架，来方便移动悬挂点）。 4、连接电路（安装小电机的指示灯、漆包线、导线、全桥整流块和一个电容器，以及变压器、开关，两个电机的负极引线一起接通电路的负极，电机B的红色正极引线（通过小夹子）接通电路的正极）。 使漆包线靠近弹性吊线，漆包线在矩形支架上固定，漆包线另一端在大支架的钉上固定（0.1mm漆包线不产生扭力）。 其中开关（和连接导线），位于变压器（使用12v输出）的一条输出线上。 5、变压器接通电源。 6、等待矩形支架平衡、静止。 7、打开开关，指示灯亮，电机B的定子带动矩形支架一同逆时针转动一个角度（大约50度），电机B上的飞轮B顺时针自转，带动飞轮A逆时针自转。两个飞轮自转方向相反。 其中两个飞轮也随着矩形支架一同转动。 8、关闭开关，指示灯灭、电机停止工作，矩形支架立即顺时针返转、反弹。 9、松开小夹子，把电机B的红色正极引线从电路中断开，然后接通电机A的红色正极引线。 10、等待矩形支架平衡、静止。 11、打开开关，指示灯亮，电机A的定子带动矩形支架一同逆时针转动一个明显比较大的角度（大约150度），电机A上的飞轮A顺时针自转，带动飞轮B逆时针自转。两个飞轮自转方向相反。 其中两个飞轮也随着矩形支架一同转动。 12、关闭开关，矩形支架立即顺时针返转、反弹。
（七）、实验附图：
其中的图片两个电机1-4，是电机B上的飞轮B顺时针自转，带动飞轮A逆时针自转，系统逆时针转动大约50度。 其中的图片两个电机5-9，是电机A上的飞轮A顺时针自转，带动飞轮B逆时针自转，系统逆时针转动大约150度。
（八）、讨论： 8-1、 实验现象总结： 两个电机依次分别通电工作，使两个飞轮依次分别顺时针自转，结果（矩形支架的）系统都产生逆时针转动。 8-2、 两个电机分别通电，使系统逆时针转动角度不同的原因，是由于两个电机在矩形支架的中心位置不同，电机定子对于系统的扭力不同。 8-3、 根据角动量守恒定律，如果两个飞轮（包括电机转子）质量不同，则，系统（质心）就会向质量大的飞轮的反方向转动。 如果认为飞轮B质量大于飞轮A，那么，当飞轮B顺时针自转的时候，根据角动量守恒定律，（矩形支架的）系统将应该逆时针转动。与实验结果符合。 如果认为飞轮B质量大于飞轮A，那么，当顺时针的飞轮A带动飞轮B，使飞轮B逆时针自转的时候，根据角动量守恒定律，（矩形支架的）系统将应该顺时针转动。与实验结果不符合。 因此，无论两个飞轮（包括相同型号的电机转子）质量是否相同，两个电机飞轮的啮合实验验证了角动量不守恒、违反角动量守恒定律。 8-4、 由于两个飞轮的质量相同，被杆枰验证，因此，飞轮B质量没有大于飞轮A。 由于两个电机型号相同，因此，两个电机的转子质量相同。 所以，实验中，从系统静止开始，质量相同的两个飞轮分别（作为作为主动轮）顺时针自转，但是系统都是逆时针转动，就验证了系统的角动量不守恒，使角动量守恒定律存在例外。 即：由于两个质量相同的飞轮自转方向相反，使质量相同的两个飞轮的角动量抵消（或者减小），使系统角动量抵消（或者减小），使啮合系统的角动量不守恒。 8-5、 根据惯性定律，合外力为零的系统质心将保持静止或者匀速直线运动，但是，上述实验中，（水平方向）系统没有受到外力，系统从静止开始，却发生系统质心逆时针转动现象，因此，惯性定律不成立。 8-6、 实验中，系统角动量不守恒的现象，说明系统的内力矩矢量合不为零、系统的内力矢量合不为零，说明作用力反作用力定律不成立。 8-7、 根据牛顿力学F=ma和相对论力学F=dp/dt，静止物体只有受到合外力才能从静止产生运动，因此，相对论力学F=dp/dt不能解释这样的角动量不守恒实验，角动量不守恒实验证明相对论力学F=dp/dt不成立、证明狭义相对论不成立。
（九）、结论： 平行轴的啮合系统中，内力力矩可以使不同轴上的啮合双方，由于自转方向相反而产生角动量（部分）抵消现象，使啮合后系统的角动量不一定守恒。 2013-06-06发表于中国预印本中的"大统一（五十七）"其中的文章"平行轴系统啮合的角动量不守恒"得到验证。 两个电机飞轮的啮合实验，产生的角动量不守恒现象，使作用力反作用力定律不成立、角动量守恒定律不成立、惯性定律不成立、相对论力学F=dp/dt不成立、狭义相论不成立。 |
