Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?

[kd_dinev]

Юлиане, доколкото знам първите изследвания с цел теоретична обосновка на удар между две тела са проведени от Нютон и са записани в Математически начала на натуралната философия. Провеждал експерименти пускайки сферични тела да падат свободно и да се удрят в масивна плоча, като резултат е въвел коефициент на възстановяване на телата след удар. Пак той е смятал, че втория закон на механиката е по правилно да бъде изписван в импулса форма където има физична величина импулс на сила, която е пряко обвързана с времето. Така че можеш на него да му обясниш, че удар в механиката няма и времето го ползваме просто за удобство.

[kd_dinev]

Пикси посочил съм въпросната книга просто защото в нея много добре са обяснени проблемите възникващи при ударните взаимодействия и какви методи използва теорията на удара в механиката за да ги реши. Ако беше прочел по внимателно щеше да видиш, че поради ред причини работата на ударната сила се замества от работата на нейния ударен импулс а тя съответно е равна на разликата между импулса на тялото преди и след удара, а не на изминатия от него път както ти се опитваш да го представиш. Да поразсъждаваме над следния пример - човек с маса 100 кг има на гърба си раница 50 кг и скача в хоризонтална посока от борда на лодка неподвижно закрепена към кея. Веднага след скока скоростта му е 1м/сек. После прави втори опит прилагайки същата сила за същото време но сега е оставил раницата на лодката. Каква ще е според теб скоростта му в този случай и каква кинетична енергия ще притежава този човек след скоковете?

[Ksurnev]

https://www.youtube.com/watch?v=K2GFjPFzqKo

[kd_dinev]

Ако приложим закона за запазване на импулса към този пример ще се получи следното. В първия случай тяло с маса 150 кг. ще приложи импулс на сила спрямо общата маса на лодката и Земята. Тъй като тяхната маса е огромно число можем да приемем, че на практика остават неподвижни. Но от друга страна съгласно третия закон на Нютон те ще въздействат на човека с раницата със същата сила но насочена в противоположна посока. Импулса, който ще получи човека с раницата ще е равен на 150 кг.м/сек. Във втория случай пак заради третия закон човека ще получи същия импулс от 150 кг.м/сек. но скоростта му ще бъде 1.5 м/сек. Какви ще бъдат кинетичните енергии?

[juliang]

Динев, сега си представи че лодката (примерно с тегло 150 кг) е неподвижна, ма не е закрепена към кея. Ти кажи в двата случая след като човека се приземи в нея тя с каква скорост ще почне да се отдалечава от пристана?
И вземи предвид че в единия случай в лодката ще се приземят човек и раница, а в другия - само човек...

[VITAN]

За чистота на експеримента да се приеме, че участниците (скачащи, мерещи и пр.) не са на повече от 3 ракии... И са в отпуск, оправдаващ нищоправенето.

[GMG]

    Браво витански!
  Много съм съгласен с теб, особено за чистотата на експеримента, щото
някои след третата почват такива и размишляват как аджеба са дига бордюр. 
И да знайш - нищоправене само два метра под Земята, обикновено са с@ре и умува.... политиканства и т.н. 
   Наздраве!

п.п. умуване е силно казано - по-скоро мечтателство..

[kd_dinev]

Юлиане не ми е цел да доказвам закона за запазване на импулса а да покажа, че в закона за запазване на механичната енергия има пукнатини. В конкретния пример човека с раницата ще има 75 джаула кинетична енергия, а когато е без нея 112.5 джсула. Ако на пътя му веднага след скока поставиш цилиндър с газ който се затваря от бутало движещо се без триене и човека се удря в дръжката на буталото и му придава цялата си кинетична енергия в кой случай газа ще се загрее повече? Откъде ще дойде по голямото количество топлинна енергия?

[juliang]

Каква е разликата между бутилката с газа и лодката, която почва да се движи от скочилия в нея човек?
Опитвш се да засучеш експеримента така, че отговора да изглежда не толкова очеваден...
Защо ускорението на един автомобил от 0 до 100 отнема 5 секунди, а същия да го ускориш до 200 не отнема 10, а 20 секунди? И това се отнася и за електромобилите, които нямат скоростна кутия и кривата на мощността на двигателя на практика е права?
https://fastestlaps.com/models/tesla-model-3-performance

0 - 50 mph   2.5 s
0 - 100 mph   8.2 s
0 - 150 mph   27.0 s
По твоята логика трябва 0-100 да е 5 секунди, а 0-150 - 7.5 секунди.

[kd_dinev]

Примера с този автомобил не е коректен по две причини: едната е че ако не ме лъже паметта по закона на Стокс съпротивлението на въздуха расте на трета степен в зависимост от скоростта и отделно че двигателната сила е приложена постоянно към него. Не нищо не опитвам ти се опитваш да разтеглиш времето и условията на опита с цел някак да се получи твоята гледна точка на нещата. Добре цилиндъра с газ не ти харесва. Слагаме на пътя на човека веднага след скока масивна метална плоча намазана с дебел слой пластелин и неподвижно закрепена към дъното. Малко садистично към човека ама в името на науката ще се жертва! Какво ще получим-абсолютно пластичен удар, коефициент на възстановяване нула,цялата кинетична енергия се превръща в топлинна енергия или не?

[kd_dinev]

.

[juliang]

ОК, аз викам вместо да си даваме примери, да посочиш кое във формулите според теб не е наред. В кои формули и какво.

[kd_dinev]

Тук мисля, че не е въпросът до грешни формули а до съпоставка на два закона, които влизат в противоречие един с друг. Според закона за запазване на импулса въз основа на който е базиран опита и който е много по общ закон резултата е че по лекото тяло ще има по голяма кинетична енергия след прилагането на еднакъв по големина импулс на еластична сила. Според закона за запазване на механичната енергия това няма как да се получи.И затова ситуацията трябва да се разглежда през призмата на тази формулировка на първия закон на термодинамиката-за да се получи някакво количество топлинна енергия трябва да изчезне точно определено количество кинетична енергия и обратно! Имаме някакво количество кинетична енергия в повече и трябва да търсим топлинната енергия която е изчезнала...

[kd_dinev]

Или ако трябва да го обобщим защо на затворена система от твърди тела каквато се явява механичната система се отказва правото да извършва работа използвайки вътрешната си енергия каквото право се дава на затворена система от флуиди?

[juliang]

ОК, една кола се блъска в стена. Къде отива кинетичната й енергия? Ами в топлина отива.
Бъркаш течност с мехнична бъркалка. Къде отива енергията на мотора койт овърти бъркалката? Ами в топлина, която загрява течността която бъркаш.
Имаш бутилка със сгъстен СО2 - от тия дет заваряват с тях. Чупиш крана и бутилката отхвърча. Ама през това време бутилката замръзва. Замързва именно защото топлинната енергия в газа се е превърнала в механична (или кинетична) енергия.
Когато се опиташ да смесиш механика и термодинамика, трявба да взимаш под внимание много фактори. Няма как да ги опишеш само в една формула. И не можеш да ползваш формулите от механиката като разглеждаш термодинамични процеси, както и обратното.

Или ако трябва да го обобщим защо на затворена система от твърди тела каквато се явява механичната система се отказва правото да извършва работа използвайки вътрешната си енергия каквото право се дава на затворена система от флуиди?

Зашото по дефиниция системата ти е затворена. В нея нито постъпва, нито излиза енергия - това е дефиницията на "затворена". Същото е и със затворена система от флуиди - вътре в системата могат да се извършват някакви обмени на енергия, но всички си остава вътре, никаква работа не излиза навън.