Песочные часы. | Логические задачи: 17 комментариев

  1. Да, струя падающего песка находится в невесомости, сопротивлением воздуха можно пренебречь, оно составит малын доли процента, при допустимой погрешности 5%

  2. Это можно и не зашифровывать. Коммент вызывает в лучшем случае удивление. К чему тут сопротивление воздуха? Откуда взялся допуск 5%??? Если струя песка в невесомости, почему она падает??
    Заканчивается рабочий день, допишу дома)).

  3. К чему тут сопротивление воздуха — поправка на ускорение свободного падения
    Откуда взялся допуск 5% — стандартный допуск в технических расчетах
    Если струя песка в невесомости, почему она падает?? — физика 7 класс — вес и масса не одно и тоже

  4. Вес падающей струи в весе часов не учавствует, если не учитывать сопротивление воздуха

  5. zxsa,
    Невесомость — состояние материального тела, при котором действующие на него внешние силы или совершаемое им движение не вызывают взаимных давлений частиц друг на друга. (БСЭ)
    Да, про «совершаемое им движение» я как-то забыл. Нет мне оправдания.)
    Впрочем, «5% — стандартный допуск в технических расчетах», «сопротивление воздуха» (которым еще и можно пренебречь)… Какие-то клочки урваной где-то информации.
    Возниакет вопрос: почему же не рассмотрена дивергенция потока песчинок (с учетом влияния моментов импульсов песчинок) — ведь то, что поток песка не равномерный — очевидно? При соударении песчинки взаимно изменяют скорость падения друг друга. И т.д., можно написать кучу суб- и квазинаучных фразочек.

  6. В общем, вес песка тут вообще не так важен. Роль играет именно масса. То, что песок падает, значит лишь то, что он разгоняется, следовательно приобретает импульс (m*V). В данном случае движение направлено вниз…
    Важное обстоятельство — замкнутость системы. Условно замкнутой можно считать лишь систему «песочные часы» + «весы» (под «весами» понимается индикатор веса часов). Система «песочные часы» не является замкнутой, т.к. передает энергию весам: потенциальная энергия песка находящегося в верхней части часов переходит в кинетическую энергию падающего песка, которая затем и передается весам (согласно ЗСЭ и ЗСИ). Т.о., факт падения песка внутри часов отражается на весах. Т.к. действие направлено вниз, весы покажут увеличение веса.
    Более наглядендругой пример. Представьте, что Вы находитесь в картонном ящике (масса ящика меньше Вашей). Если Вы с достаточной силой толкнете стенку ящика, он покачнется. Если ящик стоит на весах, и Вы прыгнете, это отразится на показаниях весов. Можно даже заставить ящик подскочить, толкнув верхнюю стенку. (Да, когда воздействие производится в вертикальном направлении(параллельно направлению вектора ускорения свободного падения) можно употребить слово «вес»… зачем-то…)
    То же происходит и при падении песка в часах, но влияние песка уже менее ощутимо, т.к. масса часов, как правило, много больше массы песка.
    Итак, ответ: да, изменится. Жаль в задаче нет никаких цифр, а то можно было б засунуть куда-нибудь (не при гусарах будет сказано) 5% — стандартный допуск в технических расчетах. (Как делают настоящие корефеи).
    В прошлом веке даже возникала идея использования этого принциппа в космических двигателях. Реализация реактивного двигателя в замкнутой системе «космический корабль». Без выброса топлива в окружающее пространство. Движение космического корабля напоминало бы движение лодки в спокойной воде, если бы человек, находившийся, например, на носу лодки прошел к корме. При этом сама лодка двигалась бы вперед. Но не смогли решить проблему «возвращения обратно на нос» — лодка перемящается обратно…

  7. А я всё равно не согласен, что изменится. И мне кажется невесомость тут вообще непричём! Рассмотрите такую задачу: будто вместо воздуха вода и песчинки падают в воде, я никак не могу себе представить что б масса менялась… Есть эта смесь песка и воды, какая разница песок опускается на дно или лежит уже на нём…
    и ведь весы сами по себе это замкнутая система.
    Если представить себе, что мы окрасили весы в какой нибудь цвет и не видим, что там происходит! Что же теперь этот «чёрный ящичек» по своей прихоти будет менять свой вес? как так, не понимаю.
    Кстати замену воздуха на воду считаю правомерным(дело не в вязкости)!
    Вес остаётся постоянным!

  8. rin,
    да, замена воздуха на воду сути картины не изменит, дело не в вязкости. Это лишь сделает еще более незаметным изменение веса весов.
    Но лучше заменить песок на стальные шарики, тогда то, о чем я писал, станет более очевидным.
    Вообще есть такое устройство — батут. Человек, масса которого не изменяется при прыжках каким-то образом все же распрыгивается.
    Да! В невесомости у него это не получится, но и песок падать не будет. При выходе из состояния невесомости песок начнет падать, но и ВЕС часов тоже изменится. Т.о., все равно — вес песочных часов, в которых песок падает, увеличивается.

  9. Еще дополнение:
    Человека на батуте, в отличие от песчинки в часах, нельзя считать материальной точкой.
    Он распрыгивается за счет собственной массы, изменяя свою геометрию. Процесс описать сложно, но, например. Если человек, стоя на батуте, резко поднимет руки, он вдавится в батут («резкозть» — относительное понятие и определяется упругостью батута). Часть массы человека переместится вверх, а его вес увеличится. Потенциальная энергия переходит в кинетическую, которая, в свое время переходит в потенциальную (запас энергии при растяжении батута). И т.д.

  10. Задача не отпускает моё сознание! Вчера, попытался придумать модели, которые смогли бы объяснить мне, что произойдёт… в итоге придумал ещё несколько задач.
    Что будет если на весах закрытая банка, а в банке пчёлки и они одновременно взлетают?
    Что будет если на весах аквариум, в нём покоятся рыбки, а затем они начинают плыть вверх(вниз)? Что изменится, если рыбки были бы не легче воды, а тяжелее?
    Заменим песок в наших часах на воду. Как отреагируют весы? А если густой мёд вместо воды?(в чём разница?)
    Кстати, одногрупник (степень доверия 0,9) вспомнил, что в Мозголомах (доверие 0,5) проводили эксперимент:
    В грузовике, который стоял на весах, находилась клетка с птицами. В один момент они взлетали, и вес автомобиля нисколько не менялся! Задача несколько другая, но поставила меня в тупик. Ведь я уже стал считать, что вес часов в первоначальный момент будет меньше нормы, а затем увеличится(по поводу последнего были сомнения).
    Фактически когда мы переворачиваем часы, мы задираем потенциальную энергию песка на более высокий уровень. Затем происходит релаксация. Поэтому вероятно, что вес изменится.
    Но птицы в клетке тоже порой находятся в свободном падении, как песок, и садятся на дно клеки сообщая свою кинетическую энергию. А изменения ни на грамм не происходило. Врут? Или тут среднестатистические значения действия всех птиц получаются?(хотя взлетают они одновременно…)

  11. rin ,
    В какой части часов находится песок — без разницы. (если это не о-о-очень большие часы 😉 ) Главное падает он или нет. Если вместо песка будут падать кирпичи, эффект будет более очевидным. (Перемещение сразу большой массы) Струя песка, а тем более воды изменит вес часов лишь в начале и в конце опыта — когда начнет падать (увеличение веса) и когда перестанет (относительное уменьшениевеса часов, возврат к весу в состоянии покоя). Между этими моментами можно считать, что струя равномерная, и ее влияние на изменение веса постоянно. Если же жидкость будет более вязкой, это еще менее отразится на показаниях весов, т.к. масса жидкости будет перемещаться с меньшей скоростью. Пожалуй, тут больше работает не закон сохранения энергии, а закон сохранения импульса.
    Могголомовский опыт с грузовиком я тоже видел. Но должен заметить, что масса птиц много меньше массы грузовика, и весы далеко не аптечные. А вот ситуация, когда масса птицы сравнима с массой клетки, интереснее. Взлетев, птица оттолкнется от воздуха, находящегося в клетке (предположим, что клетка герметична). Масса перемещенного воздуха сравнима с массой птицы. При этом в клетке возникнут разного рода завихрения воздуха. Тут, лично я, что-то сказать затрудняюсь.
    Аналогичную задачу встречал еще в младшей школе, но ответ был не очень внятным… А теперь появилось желание поставить эксперимент ).

  12. А действительно, давайте поставим эксперимент. соорудим 2 ящика пирамидальной формы. На вершинах этих ящиков отверстия чуть больше чем кирпич. Ставим эти ящики друг на друга отверстиями, закрепляем конструкцию по бокам. Ну еще можно сделать что-то вроде заглушки на отверстия, чтоб кирпичи сразу не падали. Как только водрузим эту конструкция на весы, убираем заглушку. Кирпичи по одному будут падать вниз и смотрим что будет с весами 🙂 Хотя мне кажется результат очевиден.

  13. а еще лучше вместо кирпичей использовать шары для боулинга, нили 32 кг гири предварительно отпилив у них ручки, тогда мы еще больше приблизимся к условиям задачи только в более масштабных размерах 🙂

  14. В торренте по поводу конвекции газа, скорости и энергии молекул в одной из тем завязалась целая дискуссия.
    Вот и я вспомнил эту задачу и озадачился:)
    Мы както привыкли придумывать модели больше по масштабу. Но ведь можно представить уменьшенную модель задачи!
    Был у нас в герметичном сосуде газ, мы его охладили и ссжижили, вес сосуда теперь изменился? Очевидность как и с кирпичами присутствует!
    Данную модель проще сопоставить с птицами в клетке.

  15. задачу про птиц я уже где-то читал… там говорилось, что вес не изменится, поскольку птицы взлетая оказывают давление на воздух, который в свою очередь, давит на пол клетки… примерно так… а в случае с песочными часами, мне кажется весы будут показывать вес часов без веса тех песчинок, которыен находятся на данный момент в падении…
    P.S. что-то мы такую старую тему подняли :)))

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *