Voľná debata o fyzike

Tono

aky software pouzivas na diferencialne rovnice a grafy?wolfram?

Roboplol

Mal som možnosť vyskúšať nejaké CADy a tento má výhodu, že sa programuje ako v Pascale. Ja robím síce v C-čku, ale dá sa to ľahko implementovať do vlastného programu a hrať sa s tým ďalej sám.

http://www.maplesoft.com/solutions/

Niekedy dávnejšie ma trochu zaujala takáto fyzikálna záležitosť:

Keď vlak, či autobus intenzívne brzdí, tak v okamihu zastavenia nás akoby „hodí“ dozadu, čo si asi každý všimol a zrejme si to asi hodne ľudí vie aj fyzikálne vysvetliť, prečo sa to deje a asi netreba o tom moc hovoriť, z obrázku je nakoniec jasné, o čo ide.

Na obrázku je nakreslený rušeň s brzdiacim raketovým pohonom, ktorý v okamihu zastavenia rušňa automaticky vypne.

Strojvodca v tom okamihu spadne dozadu.

Predstavme si ale teraz, čo by sa stalo so strojvodcom v tom okamihu „nula“ v inom prípade, za tejto podmienky:

Všetko by sa udialo ako v prvom prípade, jedine brzdiaci raketový motor by nevypol po zastavení rušňa , v dôsledku čoho by sa rušeň začal pohybovať naspäť.

Otázka je: Čo sa v tom prípade stane so strojvodcom ?

Nic, ostane stat. :)

Súhlasím :)

Zrychlenie sa nemeni => nic sa z jeho pohladu nemeni => nic sa nestane

Jeden známy len tak letmo spomenul, že rozmýšľa občas o jednom fyzikálnom probléme. Ide o to, či by bolo možné uviesť vo vesmírnom priestore do pohybu krabicu, bez toho, aby z krabice unikal materiál alebo plyny, ako je to u rakety. Ani tlak vyžarovaného svetla, či častíc z blízkej hviedy nemá byť využitý, ktorý by možno pozvoľna krabicu zrýchľoval.

Ako zdroj energie by slúžil solárny panel, ktorý by napríklad v krabici mohol roztočiť nejaký motorček, ktorý by mal občas niečo odmrštiť a dať impulz k pohybu. Alebo vymyslieť úplne iný aj nemechanický princíp, len nesmie z krabice materiál unikať.

Momentálne nemám ani potuchy, či je to v zásade možné vyvolať pohyb jedným smerom takým spôsobom. Rotácia krabice, to by zrejme problém nebol, ale ide hlavne o to, či takýto rovnomerný pohyb vpred neprotirečí náhodou nejakému už známemu princípu o ktorom zatiaľ neviem. Perpetuum mobile by to nemalo byť, pretože zdroj trvalej energie je k dispozícii.

. . .

bohus to zakazuje zakon zachovania hybnosti a ten sa neda oklamat. Energia sa sem tam v kvantovke chova divne, ale hybnost neschovas nikam.

Ale keby to slo, tak uz davno osidlujeme slnecnu sustavu :), v jednej antivedeckej poviedke to asimov riesil :) ( ani sami bohovia)

Tyso

Zákon zachovania impulzu umožní zmenu polohy krabice voči hmote v krabici. Otázkou je, ako uviesť do pohybu ťažisko hmoty v krabici a krabice voči vonkajšiemu pozorovateľovi. Ak by sme uvažovali s disipatívnu silou, tak zákon zachovania hybnosti neplatí a ťažisko sústavy by sa mohlo dať „rozpohybovať“?

cize tazisko sa nezmeni. A ziadna disipativna sila v skutocnosti nie je, mame 4 fundamentalne sily a dost. Ale ani na tom nezalezi, nie je dolezity povod sily ale to ze plati 3NZ, a ten vedie k zachovaniu hybnosti. ( a existuje aj iny pohlad, porusenie hybnosti vedie k tomu ze nie je zachovana translacna symetria )

Tyso

Aký vplyv na ťažisko by mal takýto experiment? V strede krabice je stlačená struna a na jej koncoch sú lopty s rovnakou hmotnosťou. Po uvoľnení struny lopty dopadnú na protiľahlé steny krabice. Jedna sa odrazí a bude kmitať medzi protiľahlými stenami a druhá praskne?

Tono, je to zaujímavý nápad. Neviem ho do konca domyslieť, ale má to čosi do seba - vyvolanie takejto nejakej asymetrie. Napríklad aj tak, že by jedna guľa spôsobila náraz jedným smerom a druhú guľu nejakým spôsobom donútiť, aby sa jej pohybová energia premenila nejakým spôsobom aspoň čiastočne na teplo.

ak bude lopta kmitat, tak z vonku bude krabica kmitat, ak lopta narazi ta budeme vidiet ako sa krabica pohne a zastavi.

Ale tazisko sa nepohne.

A premena na teplo nie je problem, len to neriesi pohyb.

BTW ale ak pojdeme na povodne zadanie, tak tlak svetla dokaze pohnut raketou, to je princip kozmickej plachetnice. Ale ziadny vnutorny zdroj energie to nedokaze, pokial nebude cosi s hybnostou opustat raketu

Tyso

Kmitajúca lopta samozrejme nezmení polohu ťažiska, ale hybnosť prasknutej lopty sa v konečnom stave premení na kinetickú energiu molekúl. (predstav si, že lopty sú naplnené vodou) Stredná hodnota rýchlosti molekúl má smer a preto pôsobí na stenu tlakovou silou. Musí teda stene odovzdať časť hybnosti. Zvysok sa premei na teplo.

tono, hybnost sa neda menit na teplo, ani sa neda skryt do inej formy, Mozes si miesto molekul predstavit ludi co chodia z jednej strany na druhu a pripadne sa zastavia. Pri ich pohybe vznika teplo a zahrievaju celu krabicu ale na hybnost to nema ziadny vplyv.

A ak praskne lopta pred dopadom, tak voda dopadne, ale kedze nepojde o plne pruznu zrazku, tak sa cast KINETICKEJ energie premeni na TEPLO. Ale suma hybnosti sa nezmeni, bude to cosi medzi pruznou a nepruznou zrazkou, ale zachova sa.

Pre pripomenutie : pruzna zrazka : pre kazde teleso pojde o zmenu 2mv, ako keby sa hybnost vymenila, nepruzna zrazka vysledna hybnost je suctom povodnych hybnosti.

Skúšam preverovať nasledovný princíp, ako by bolo možné uviesť krabicu stojacu vo vesmíre do rovnomerného priamočiareho pohybu.

Dva elektromotorčeky postupne roztočia dve gule povedzme o celkovej hmotnosti 4 kg na rýchlosť 30 m/s. To dokáže aj motorček veľmi malého výkonu, pretože jediný podstatný odpor, ktorý musí prekonávať, je zotrvačná hmotnosť. V presne určenom bode uvoľňovacie zariadenie na motorčekoch súčasne uvoľní gule, tie pokračujú v lete rýchlosťou 30m/s k stene krabice a majú hybnosť m₁ . v₁ = 120 kgm/s . Elektromotorčeky môžu byť okamžite vypnuté a zabrzdené.

Zachytávacie zariadenie, nakreslené len čiste symbolicky, zachytí vhodným spôsobom letiace gule, aby sa zariadenie úplne „nerozmlátilo“. Keďže hybnosť krabice ako celku musí byť zachovaná, výsledná rýchlosť vychádza na 15 m/s, čo je 54 km/hodinu. Váha ostatných zariadení okrem gúľ sa počíta 4 kg.

Tento postup sa môže opakovať a rýchlosť zakaždým o niečo porastie, keďže zdroj energie máme k dispozícii. (Neberie sa momentálne do úvahy vplyv tlaku svetla na solárny panel.) Zatiaľ sa mi javí, že by to mohlo fungovať, tak ako je to na priloženom obrázku.

. . .

3 NZ ti ale najprv krabicu posunie spat :) Nie, naozaj to nejde :)

Tyso

Prečo, v čase odpojenia gúľ prestávajú pôsobiť iba radiálne sily.ktorých účinok je navzájom kompenzovaný? Ak by zachytávacie zariadenie zabezpečovalo nepružnú zrážku, nevidím dôvod, prečo by to nemalo fungovať.

Viem, že je to tvrdý oriešok vyriešiť takýto problém a možno to naozaj nejde.

Ale aspoň si človek potrénuje kreslenie na počítači a ponamáha zlenivený mozog :) .

Vidí sa mi tiež, že v momente uvoľnenia sa gule má krabica s motormi impulz na pohyb smerom dozadu,

ktorý vznikol ešte počas tej polotáčky pred týmto okamihom uvoľnenia gule.

Nebude to teda také jednoduché, ako to zdanlivo vyzerá na obrázku.

Bohus, veľmi dobre :thumbsup:

Ak odhodí od seba športovec v hode kladivom guľu, tak mi nie je známo, že by ho do odhodilo dozadu, resp. v opačnom smere ako má pohyb guľa.

Tento experiment je možné uskutočniť aj tu na zemi, stačí ak v malom vagóne umiestnim takéto zariadenie.

Tak to by bol gól ak by to fungovalo :ejha:

Bohuš

..Vidí sa mi tiež, že v momente uvoľnenia sa gule má krabica s motormi impulz na pohyb smerom dozadu,...

Neviem prečo by mal vzniknúť? Zrýchlenie sa dá rozložiť na radiálnu a tangenciálnu zložku. Tangenciálna je nulová a tak stačí uvažovať iba s radiálnou v čase odpojenia gule. No tieto zložky sa navzájom kompenzujú.

V izolovanej sústave, teda bez pôsobenia vonkajších síl, je hybnosť konštantná. No ak sú v sústave zotrvačné sily, nie je to inerciálna sústava. Zotrvačné sily v izolovanej sústave pôsobia ako vonkajšie sily, takže takúto sústavu nemožno považovať za izolovanú.

tono,buky s tebou suhlasi a teda mas dokaz ze sa mylis ;)

A samozrejme ze ak na sustavu neposobia vonkajsie sily, tak je inercialna a je uplne jedno ako popisujes sily vnutri.

A teraz k podstate :

Vynechame zatial problem rozbehu gul, kedze potom by sme mali aj zakon zachovania momentu hybnosti a majme teda sustavu kde sa tocia gule.

Tu posobia na gule dostredive sily a teda aj na osi motorov posobia odstredive sily, a vdaka nim sa bude krabica hybat. A bude sa hybat tak aby tazisko zostalo rovnake.

Bez toho aby som teraz robil analyzu, tak doverujem NZ a teda intuitovne odhadujem priebeh sil, pred vypustenim bude klesat sila posobiaca opacne ( gule sa pohybuju smerom k tazisku krabice ) a krabica sa bude pohybovat proti smeru pohybu gul. V case vypustenia gul su sice sily nulove ale hybnost krabice nie, a az pri naraze sa zase zastavi .

Ale ked spravis presny vypocet, tak to budes vediet tiez.

Tono,

ja by som bol rád, keby to fungovalo, ale musím sebakriticky priznať, že som podcenil túto záležitosť:

Na otáčajúcu sa guľu pôsobí veľká odstredivá sila, momentálne som ju nepočítal, ale v princípe ide o toto:

Keď si tento dej veľmi spomalíme, tak nás zaujímajú polohy ramena s guľou, ako na ciferníku hodín: 12-11-10-9-8-7-6.

Pre každú z týchto polôh môžeme vypočítať zložku odstredivej sily, ktorá pôsobí počas tejto polotáčky doľava, proti smeru pohybu.

V "hodinových" polohách 12 a 6 je táto zložka sily nulová, v polohe 9 sa rovná plnej odstredivej sile, a v polohách 11-10-8-7 je táto sila doľava voľačo menšia. Súčet alebo integrál týchto síl F.t nám posunie telesá motorov aj krabicu doľava za daný čas, a hybnosť gúľ m.v nám posunie krabicu doprava.

Ak by ten výraz F.t bol menší, ako m.v, mohli by sme očakávať, že by prevládol pohyb krabice doprava.

Mám však dojem, že asi sa tieto výrazy budú rovnať. Krabica teda by vtedy robila skoky sem a tam na prakticky na mieste.

Približný výpočet by som vedel urobiť, s integrálom si netrúfam. Preto predbežne som skeptický k takémuto riešeniu.

Tyso.

Ešte zábavnejšie to bude, ak bude guľa zrýchľovať od stredu a potom opustí opisovanú kružnicu. Idem na nočnú a hneď v práci si na rúčku z metly navlečiem väčšie ložisko a zatočím.

Pochybujem, že pocítim spätné silové pôsobenie pri opustení ložiska.

Ja verím, že to bude fungovať.

gula nezrychluje od stredu, stred ju tah a gula taha stred. Po vypusteni ide po tangenciale. Ale pre teba je to zbytocne vysvetlovat, nemas ani minimum fyzikalneho citu. Tono na svoju chybu pride a je to zaujimavy problem, ktory stoji za diskusiu. Ale ty si len hlupak, co chce provokovat a tak sa prosim do tejto diskusie nezapajaj. Mas tam vlastne vlakno, kde svoju hlupost mozes demonstrovat podla potreby, toto nie je diskusia pre teba.