Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?

[kd_dinev]

Добре, нека да разгледаме твоя пример с топката за боулинг и влака, но я хвърляме НАПРЕД по посока на движението. Приемаме, че имаме влак с 10 вагона с обща маса 200 000кг движещ се с 20м/сек. Вътре си ти с 10килограмова топка за боулинг и в даден момент я хвърляш по посока на движението като прилагаш сила от 100нютона за една секунда. Спрямо вагона топката ще се движи с 10м/сек, но спрямо земята скоростта й ще е 30м/сек. Ако приемем, че си я хвърлил през прозореца и пренебрегнем въздушното съпротивление топката при забиването си в пръстта ще отдаде 4500джаула енергия. Преди време беше писал, че тази енергия я крадем от БДЖто.Обаче ако приложиш закона за запазване на импулса ще видиш, че скоростта на влака е намаляла с 0.0005м/сек, което ако го сметнеш като кинетична енергия е 0.025 джаула. За ускорението на топката до 20м/сек локомотива е изразходвал още 2000джаула енергия. Ти за да й придадеш допълнителна скорост от още 10м/сек си се разделил 500джаула. Или общата енергия която сме вложили в ускорението на топката за боулинг до 30м/сек е 2500.025джаула. Но някак си при срещата си със земната повърхност тя притежава енергия от 4500джаула...Та колко да е относителна промяната на енергията?

[juliang]

...Та колко да е относителна промяната на енергията?

Па ако насреща се движи друг влак със скорост 100 м/сек и топката го джасне челно, енергията й ще е огромна. Спрямо втория влак. А спрямо земята ще е друга. Спрямо първия влак - трета.
Е толкова относителна е енергията й.
Ти влагаш енергия в системата "влак-топка" и след това смяташ енергията в системата "топка-земя". А тия закони важат само за ЗАТВОРЕНИ системи.

[kd_dinev]

Не,не е толкова до относителност. Всичко може да се сметне. Но в случая грешката в изчисленията си е моя-признавам си. Просто не съм взел предвид, че масата на влака ще намалее с 10кг. В такъв случай всичко ще излезе точно.

[kd_dinev]

https://www.youtube.com/watch?v=T9aAHYQyn-M

[kd_dinev]

Да кажем, че имаме лебедка с мощност 1000 вата като КПДто й е равно на 1. Тази лебедка ще вдигне товар с маса 100 кг на височина 1метър за време 1сек. Ще изразходва енергия от порядъка на 1000 джаула като в резултат на извършената от нея работа тялото ще придобие потенциална енергия от 1000 джаула. За целта използва неподвижна макара. Силата която прилага лебедката спрямо товара е 1000 нютона.След това същата лебедка прилага тази сила от 1000 нютона за 0.5 сек спрямо същото тяло с маса 100 кг но в хоризонтална равнина по която то се движи без триене. В този случай тялото ще получи импулс, който ще увеличи скоростта му от 0м/сек до 5м/сек а кинетичната му енергия ще бъде 1250 джаула. Въпроса е какво е КПДто на лебедката във втория случай?

[Bat_Vanko]

Да кажем, че имаме лебедка с мощност 1000 вата като КПДто й е равно на 1. Тази лебедка ще вдигне товар с маса 100 кг на височина 1метър за време 1сек. Ще изразходва енергия от порядъка на 1000 джаула като в резултат на извършената от нея работа тялото ще придобие потенциална енергия от 1000 джаула.

А енергията за ускоряване до 1м/сек къде отиде? Тука енергията отива само за преодоляване на силата противодействаща на движението а не за промяна на скоростта. Докато в случая с хоризонталното движение няма триене, няма и сила противодействаща движението - съответно има некомпенсирана сила която ускорява.
Два различни случая са.

[kd_dinev]

Точно защото във втория случай няма противодействаща сила ефективността на лебедката ще бъде по голяма. В първия случай тя черпи 1000 джаула енергия за една секунда и ги превръща в 1000 джаула потенциална енергия. Когато ускорява тялото в хоризонтално направление тя работи половин секунда използвайки 500 джаула енергия но в резултат тялото придобива кинетична енергия от 1250 джаула.

[Bat_Vanko]

Точно защото във втория случай няма противодействаща сила ефективността на лебедката ще бъде по голяма. В първия случай тя черпи 1000 джаула енергия за една секунда и ги превръща в 1000 джаула потенциална енергия. Когато ускорява тялото в хоризонтално направление тя работи половин секунда използвайки 500 джаула енергия но в резултат тялото придобива кинетична енергия от 1250 джаула.

Прав си k_dinev, точно така е - по ефективна е!!! Дори ако лебедката дърпа надолу (към Земята) ще бъде още по ефективна. Дори и без лебедка можеш да минеш  . Но тогава не знам чия ефективност ще мерим.

[juliang]

Динев, начи к'во излиза:
Имаш тежест дигната на 1 метър височина. На нея е вързана с канап друга тежест, и когато първата почне да се спуска, ускорява втората, но вече в хоризонтална посока. На вторта тежест обаче има вързани два канапа, и втория.... вдига трета тежест.
И това смяташ че ще работи? Щот по формулите ти излиза така. Едната тежест си отдава 1000-та джаула на другата, тя прави от тях 1250, които би трябвало да стигнат да вигнат третата...

[kd_dinev]

Бат Ванко по дефиниция КПД на прост механизъм е единица когато полезната работа е равна на вложената но винаги работата се извършва срещу силата на тежестта. Ако ускоряваш тялото в хоризонтална посока се оползотворява цялата приложена сила ,нямаш както каза ти противодействие.          Юлиане, нищо такова не излиза. По дефиниция силата трябва да бъде приложена върху СВОБОДНО тяло за да се получи съответната промяна на импулса на тялото.А това означава не само да не му действа гравитацията а и да няма връзки с други тела.

[Bat_Vanko]

Бат Ванко по дефиниция КПД на прост механизъм е единица когато полезната работа е равна на вложената но винаги работата се извършва срещу силата на тежестта.

Я пак че нещо не схванах. Защо работата да се извършва ВИНАГИ СРЕЩУ силата на тежестта. Силата на тежестта не може ли да извършва работа?

[kd_dinev]

Може разбира се но първо трябва да вдигнеш тялото до някаква височина.

[Ksurnev]

 

[бай Теню]

Просто е достатъчно  да окачиш тежеста

[kd_dinev]

Откъде идва неразбирането на тези процеси? Да вземем топката за боулинг на Юлиан, която както казахме е с маса 10кг и да я вържем към електродвигател с мощност 100 вата, който я ускорява първоначално в хоризонтално направление. Прилага й сила от 100 Нютона за една секунда като импулса на топката се променя от 0 до 10м/сек. Кинетичната й енергия нараства до 500 джаула. Приема се, че работата на силата е равна на получената енергия и че е изразходвана енергия от 500 джаула, за ускоряването на топката. Нека сега двигателя да вдига топката във вертикално направление. За една секунда прилагайки сила от 100 Нютона ще я вдигне на един метър височина и топката ще има потенциална енергия от 100 джаула. Това означава, че двигателя ще трябва да работи 5 сек за да я качи на 5 метра и енергията да стане 500 джаула. Но в първия случай двигателя работи само една секунда и следователно използваната енергия от него е от порядъка на 100 джаула. КПД на двигателя става повече от 1. И това е вследствие на това, че силата предава импулс а не енергия.