Neomylnosť 3. Newtonovho zákona?

Že by sme mali revidovať Newtonow zákon akcie a reakcie? 

 

Si myslím, že z matematického hľadiska nie. Ale z hľadiska definície ano.

Je  zaujímavé, že ak ide o dve sily, ktoré sa vyrušia, tak sily sčítavate aby vektorový súčet bol 0. Inak povedané, ide o silovú rovnováhu.

Ako zdatného matematika sa ťa chcem preto opýtať prečo nemôžem zapísať silovú rovnováhu ako F1 = - F2

Buky, stačí si len uvedomiť, že zákon akcie a reakcie hovorí o dvoch telesách, ktoré na seba vzájomne pôsobia silou. A hovorí o tom, že veľkosť sily, ktorou pôsobí teleso 1 na teleso 2, t.j. F₁₂ je rovnako veľké, ako sila, ktorou pôsobí teleso 2 na teleso 1, t.j. F₂₁. Veľkosti síl sú rovnaké, ich smer je presne opačný. To je možné matematicky zapísať ako F₁₂ = -F₂₁. Tieto sily nie je možné sčítať, keďže nepôsobia na to isté teleso. Tento zákon hovorí aj to, že nijaká sila nemôže existovať izolovane. Ku každej sile existuje rovnako veľká opačne orientovaná sila.

Silová rovnováha je niečo úplne iné. Silová rovnováha sa týka len jedného telesa, na ktoré pôsobí viac síl (najmenej dve) a vektorový súčet týchto síl je rovný 0. V tom prípade sa teleso nachádza v silovej rovnováhe. Takéto teleso je buď v pokoji, alebo sa pohybuje rovnomerne priamočiaro.

Silová rovnováha je niečo úplne iné. Silová rovnováha sa týka len jedného telesa, na ktoré pôsobí viac síl (najmenej dve) a vektorový súčet týchto síl je rovný 0.

To je ale matematický pohľad. Zažil som X krát s tysom, kde hľadal medzi dvoma telesami, ktoré na seba pôsobia dvoma rovnakými opačne orientovanými silami  teleso, na ktoré tieto dve sily pôsobia. A to aj na mikroskopickej úrovni. Tak napr. vzájomné pretláčanie dvoch áut. Vôbec nemusím uvažovať s pohľadu silovej rovnováhy o dvoch silách, ktoré pôsobia na to isté teleso.

Buky, matematika sa fyzikou nezaoberá. Fyzici používajú matematiku na vyjadrenie fyzikálnych zákonov. Aby fyzika neostala len na úrovni filozofických úvah a špekulácií. Preto ak chcem vedieť, čo sa bude s telesom diať keď naň budú pôsobiť rôzne sily, tak si tie sily najprv nakreslím a potom použijem matematické vyjadrenie Newtonových zákonov. A počítam.

Mýliš sa aj v tom, že nemusíš uvažovať o dvoch silách pôsobiacich na to isté teleso, keď riešiš silovú rovnováhu. Ak by na auto pôsobila len sila jeho motora, tak by sa pohybovalo zrýchlene. Je to ľahko overiteľný fakt. Ale ak to auto bude tlačiť proti betónovému múru, alebo proti autu s rovnako silným motorom, tak na auto budú pôsobiť dve sily: v prvom prípade je to reakčná sila betónového múru a sila motora, v druhom sila motora druhého auta a tiež sila jeho vlastného motora. Ak by si v druhom prípade rátal len s reakčnou silou druhého auta (napríklad vypol jeho motor a odbrzdil), tak sa tie dve autá budú pohybovať so zrýchlením.

Pri jednoduchých príkladoch, kde nás zaujíma len výsledný pohyb auta (alebo vo všeobecnosti telesa) považujeme ho za hmotný bod, aby bolo možné použiť Newtonove zákony. Ak nás zaujímajú napríklad deformačné účinky síl, tak auto nie je možné považovať za hmotný bod, ale za sústavu hmotných bodov so vzájomnými väzbami. A tých rovníc bude ďaleko viac. No najprv by si mal zvládnuť fyzikálne zákony, ktoré platia pre hmotné body a ich použitie pre riešenie príkladov. V stredoškolskej fyzike je prakticky 100% príkladov, v ktorých sa rieši pohyb telies, ktoré môžeme považovať za hmotné body.

 Fyzici používajú matematiku na vyjadrenie fyzikálnych zákonov.

 

  Ale ak to auto bude tlačiť proti betónovému múru, alebo proti autu s rovnako silným motorom, tak na auto budú pôsobiť dve sily: v prvom prípade je to reakčná sila betónového múru a sila motora,

Zo svojich dlhoročných skúseností si dovolím tvrdiť, že popisovať fyzikálny dej cez matematiku nie je vždy najšťajstnejší spôsob. 

Ak porovnáš experiment, kde sa dve autá pretláčajú, tak pri  porušení silovej rovnováhy je možnosť zrýchlenia v jednom aj druhom smere. Avšak pri pôsobení auta na stenu je možnosť zrýchlenia len v jednom smere. Prečo ?  Matematik to nerieši, ale z hľadiska popisu je to dôležitá otázka.

cirou nahodou na prvej strane mas :

posted 9. June 2011 - 20:19:36
a ja len zopakujem fakty, ktore buky odmieta :
reakcna sila dokaze sposobit zrychlenie telesa, napriklad pri odraze.
jablko polozene na stole sa da pohnut smerom dole, lenze tento pohyb je na velmi malej skale kedze tam ucinkuju elektricke sily a tie su velmi silne.
A este par dalsich co truhlik buky vytrvalo ignoruje.

Ked si ako dory a nedokazes si pamatat nic, tak sa tazko diskutuje,    Pri posobeni auta na stenu sa mozes dockat : posunutia steny,  odrazu auta a silovej rovnovahy.     Z hladiska popisu fyziky je to jasne,  ale ty to nevies.  Nevyhovaraj sa teda na matematiku,  kedze ty mas problem pochopit princip aj fyzikalny.  Aj kazdy, kedze mas problem s trivialnou logikou a spravnym uvazovanim

Ak nezvládaš fyziku a matematiku, tak si sa mal lepšie učiť. Z mojich a tvojich dlhoročných skúseností viem, že máš problém vyriešiť aj jednoduché príklady.

Keď sa pretláčajú dve autá, tak o zrýchlení rozhodne výsledná sila, pôsobiaca na autá. Ak tlačíš autom proti múru, tak múr dokáže pôsobiť na auto len takou veľkou silou, akou dokáže pôsobiť motor auta na múr. Ak sa naruší štruktúra múru, tak už nebude schopný pôsobiť rovnako veľkou silou, akou pôsobí motor auta a auto sa začne pohybovať so zrýchlením.

Prečo by mal tieto otázky riešiť matematik? Fyziku riešia fyzici. A na riešenie fyzikálnych úloh používajú matematiku. Ten, kto matematiku nezvládol, ich veľmi pravdepodobne nebude schopný vyriešiť. Ale to je len jeho problém.

A ako píše tyso, odraz je možný len vďaka reakčnej sile. A to je čisto fyzika.

A že autá nepotrebujú zrážku aby došlo k zrýchleniu v oboch smeroch vám vôbec nevadí. Dnešná fyzika ani nedokáže rozpoznať čo je silová rovnováha a čo nemá zo silovou rovnováhou nič spoločné.

Prvé auto pôsobí na druhé auto silou F1, druhé auto pôsobí na prvé auto rovnakou silou - F2 = 0

A že autá nepotrebujú zrážku aby došlo k zrýchleniu v oboch smeroch vám vôbec nevadí.

Fajn, ale čo to má spoločné s tým, že odraz je možný len vďaka reakčnej sile, alebo s čímkoľvek, čo bolo v dnešnej debate spomenuté? :) Čo si vlastne chcel touto vetou povedať?

Obávam sa, že nie fyzika, ale ty nie si schopný pochopiť, čo je silová rovnováha. :) Fyzika má v tom jasno. Ak je výsledná sila pôsobiaca na teleso rovná 0, tak toto teleso sa nachádza v silovej rovnováhe. Ale zjavne nerátala s tým, že ty to nedokážeš pochopiť.

Máš problém aj s krátkodobou pamäťou. Len pred pár hodinami som ti napísal, že nie je možné sčítať sily, ktoré nepôsobia na to isté teleso.

Ak ide o silovú rovnováhu, tak na jej porušenie nepotrebuješ zrážku, Tá stena môže byť z blata a si skončil :)

Prečo nemôže platiť pri silovej rovnováhe F1 = - F2 = 0  Matematicky to predsa sedí.

Ak bude stena z blata, tak silová rovnováha pravdepodobne ani nevznikne. :) Ale reakčná sila steny spôsobí spomalenie auta, resp. zmenšenie jeho zrýchlenia.

Prečo nemôže platiť pri silovej rovnováhe F1 = - F2 = 0  Matematicky to predsa sedí.

Nie, toto matematicky sedí len v prípade, ak F1 a F2 sú zároveň rovné nule. No keď bude na teleso pôsobiť sila F1 a zároveň sila F2 o rovnakej veľkosti, ale v opačnom smere, tak to teleso bude v silovej rovnováhe, lebo tieto sily môžem sčítať a ich súčet je rovný 0.

buky

K vysvetleniu, ktoré robo68 uviedol, niet čo dodať. Aby si pochopil, čo tým chcel robo68 povedať, potrebuješ najprv pochopiť, čo je hmotný bod a čo je súradnicová sústava, v ktorej popisujeme dynamiku pohybu telies. Rovnica súčtu síl v 3 NZ je matematicky správna, ale bez pochopenia jej fyzikálneho obsahu je to rovnica ekvivalentná sčítaniu a odčítaniu hrušiek. Ak by sme chceli prideliť fyzikálnym zákonom hierarchiu, tak môžeme považovať niektoré zákony za fundamentálne, ako zákon zachovania energie a zákon zachovania hybnosti. Sila je definovaná ako zmena hybnosti podľa času. Na základe tejto definície okamžite môžeme namietať, že je v 3 NZ rozpor, lebo ak sily nepôsobia na to isté teleso, nemožno ich sčítať a  podľa 1 NZ, by sily mali meniť hybnosť týchto telies. V prípade dvoch telies, si môžeme 3NZ predstaviť, ako nekonečne krátky okamih, v ktorom platí zákon zachovania hybnosti. V odkaze https://sk.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1kon_akcie_a_reakcie sa píše, že „Dva hmotné body na seba pôsobia rovnako veľkými silami opačného smeru, ktoré súčasne vznikajú a súčasne zanikajú“.  Z hľadiska zákona zachovania hybnosti v tomto okamihu platí p1+p2 = konstanta. Derivovaním tejto rovnice dostaneš rovnicu dp1/dt + dp2/dt = 0, Čo je ekvivalentné rovnici F1=-F2. Teda niečo v zmysle zrážky dvoch telies. Tam platí, že v ťažiskovej sústave pri zrážke dvoch telies sa rýchlosť ťažiska a telies nezmení. V statickom prípade je rýchlosť ťažiska a telies nulová pred zrážkou a bude aj po nej. Navyše, reálne teleso je sústavou hmotných bodov nie hmotným bodom.

Máme tu dve rakety v tvare červených šípok, ktoré na seba pôsobia dvoma rovnakými opačne orientovanými silami. Ide o dve telesá, kde teleso m1 pôsobí silou F na teleso m2. Rovnakou opačne orientovanou silou - F2 pôsobí teleso m2 na teleso m1.

Ide o definíciu 3. Nz a nepotrebujem uvažovať o dvoch silách, ktoré pôsobia na to isté teleso.

V prvom rade by si mal presne popisovať, čo je na obrázku. Tiež je otázkou, na čo sa vlastne pýtaš.

Pokúsim sa napraviť to, čo si napísal. Ak je veľkosť sily F₂, ktorou pôsobí teleso A o hmotnosti m₂ na teleso B o hmotnosti m₁ 2500N, tak veľkosť sily, ktorou pôsobí teleso B musí byť podľa 3. NZ rovnako veľká, teda F₁=2500N. Nie je fyzikálne možné, aby teleso A pôsobilo na teleso B odlišne veľkou silou, než pôsobí teleso B na teleso A. Ak by sily F₁ a F₂ vyjadrovali veľkosť ťahu motorov, tak by tvoj príklad mal zmysel.

Ospravedlňujem sa, robil som to narýchlo a chybička se vloudila. Tak znova : Teleso m1 pôsobí silou F na teleso m2. Rovnakou opačne orientovanou silou - F2 pôsobí teleso m2 na teleso m1.  

Silovú rovnováhu som definoval cez 3.NZ, F1 - F2.  Kde som spravil chybu ?

Kde si spravil chybu? Predsa tam, kde ju robíš už roky: 3. NZ nehovorí o rovnováhe síl. V silovej rovnováhe je teleso, keď súčet síl naň pôsobiacich je rovný 0. Ani po toľkých rokoch nevidíš rozdiel oproti 3. NZ?

keby si pouzil 3 NZ, tak by si tam musel nakreslit dalsie sily, ktore ignorujes.  A to preto ze nechapes fyzikalnemu principu. Ale kedze to sme ti pisali uz vela krat, tak by stacilo ked zase zabudnes tak si precitas toto vlakno.

Šak ide predsa o dve sily, kde každá z nich pôsobí na iné teleso, či  ?

buky

Stlač strunu medi prstami. Budeš pociťovať silu F, ktorú musíš stále prekonávať, ak chceš udržať strunu stlačenú. Ale sila je podľa 2 NZ  F = m.a.  Sila struny pôsobí na tvoj prst, ale zrýchlenie prsta je predsa nulové. Kde je „skryté“ to zrýchlenie?

Tono, dňa 19 Dec 2016 - 18:08, napísal:

 Kde je „skryté“ to zrýchlenie?

 No predsa v tej stlačenej pružine. Ak uvolním pružinu a odrazí sa od môjho prsta, tak bude platiť 2.NZ, a= F/m.  Čo to má ale spoločné s porušením silovej rovnováhy ozaj neviem. Napr. ak to porovnám z raketami.

Teraz je to už v poriadku ? Len neviem urobiť podstatný rozdiel silovej rovnováhy z lanom alebo bez .

Tá istá chyba, ako o pár príspevkov vyššie. Ak zmeníš smer oboch síl zároveň, tak sa nič nezmení. Ani tak nejde o silovú rovnováhu. Stále chýbajú sily, ktoré spomína tyso.

Stačilo by zmeniť znenie úlohy. Keby tých 5000N bol ťah motorov, tak by si dostal svoju vytúženú silovú rovnováhu. :) Ale ak sa budeš držať toho, že jedna raketa pôsobí na druhú silou 5000N a rovnako veľkou silou pôsobí druhá raketa na prvú, tak ide o 3. NZ a ten nemá so silovou rovnováhou nič spoločné.

robo68, dňa 19 Dec 2016 - 20:07, napísal:

 Keby tých 5000N bol ťah motorov,

A čo ine by to podľa teba malo byť :)

Takže zas meníš príklad? To si predtým nikde nespomínal:

Teleso m1 pôsobí silou F na teleso m2. Rovnakou opačne orientovanou silou - F2 pôsobí teleso m2 na teleso m1.  

Ak meníš príklad, tak to napíš.

V čom vidíš podstatný rozdiel ?

Ja tam  s pohľadu dôvodu silovej rovnováhy roziel nevidím