Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?

[kd_dinev]

atos,по принцип съм съгласен с написаното от теб,но имам един уточняващ въпрос,за да схвана дали правилно те разбирам.Ако в постановката на Юлиан с макарите увеличим силата на триене в пантите,когато предмета е вързан към макарата с радиус 50см,така че той да пада със скоростта,с която пада и когато е вързан към макарата с по-малкия радиус,то тогава ъгловата скорост достигната от вратата ще е една и съща,енергията също ще е еднаква,само загубите в пантите на вратата ще са по-големи?

[nizo]

kd_dinev, това което създаваш с тежестта е въртящ момент, който се измерва в нютон-метри (N.m). Практически погледнато, когато имаш рамо 1m и на него виси 1кg и земното ускорение е 9.8 m/s^2, получаваш сила 9.8N * 1m = 9.8Nm въртящ момент. В твоя случай ти ползваш една и съща сила, да речем весиш 10kg * 9,8 = 98N, но прилагайки я на 10 и 50 cm имаш 2 различни въртящи момента:

1)  98N * 0,1m = 9,8Nm
2)  98N * 0,5m = 49 Nm

за да постигнеш 49Nm на 10cm трябва да ползваш 50kg тежест, но на 5 пъти по-малка височина. Потенциалната енергия е еднаква 50kg*9,8m/s^2*0,2m = 98J  и  10kg*9,8m/s^2*1m = 98J ... т.е. 50kg. са на 0,2 метра от земята, а за 10kg са на 1 метър от земята. Нещата са равни, но в крайна сметка май има разлика, що се отнася за идеята за импулс. Мисля, че си прав, че ако дадем този импулс от кондензатор например върху електромагнит и той създаде тези еднакви сили, то импулса ще създаде 2 различни въртящи момента и резултата ще е различен! Демек, еднаква енергия, няма да създаде еднакво ускорение на вратата.

[Аtos]

Да, загубите ще са по-големи и не, няма да създаде еднаква ъглова скорост, но работата ще е еднаква и оттам - енергията.
Ти просто акцентираш върху ЧАСТ от работата - само тази, която те интересува и пренебрегваш тази, която "се бори" с по-големия инерционен момент (при по-късото рамо).

[mind]

Да, загубите ще са по-големи и не, няма да създаде еднаква ъглова скорост, но работата ще е еднаква и оттам - енергията.

Само едно уточнение за дефиницията "работа".
Енергията е равна на положителната работа + отрицателната работа + нулевата работа + топлинните загуби.
И вече, зависи какво се търси в дадена постановка. Примерно, ако за вратата ползвам такер за пирони, в зависимост дали искам да я затворя с него или да забия пирон, работата ще си смени знака.

[juliang]

Енергия - измерва се в Джаули.
Работа - измерва се в Джаули.

1 Джаул = 1 Нютон х 1 метър.

1 килограм издигната на 1 метър над земята има потенциална енергия от 9,81 Нютонметра или 9.81 джаула.
Ако пуснеш тоя 1 килограм и той удари земята в момента на удара той ще има точно 9.81 джаула КИЕТИЧНА енергия.

Имате кладенец, дълбок 10 метра с макара, на въжето на която има кофа с обем 10 литра. За да изкарате пълна кофа горе, трябва да вложите точно 10 килограма х 9.81 х 10 метра = 981 нютон метра или 981 джаула енергия.
Макарата се задвижва с манивела. Дали рамото на манивелата е дълго 20 см или 1 метър ... как мислите, различно количество енергия ли трябва да вложите?
Да, ако рамото е 20 см, ще трябва да влагате повече СИЛА, но ще извършите същото количество РАБОТА - работата по изваждането на кофата с вода от кладенеца. Субективно усещането ще е че ще си вложил повече ЕНЕРГИЯ, но това е заради конструкцията на човешкото тяло. Няма как с различно количество енергия да извършите една и съща работа, или с едно и също количество енергия да извършите различно количество работа.
Пример за субективността ще е ако сложите един редуктор 1:10000 към оста на макарата. Тогава ще влагате почти нулева сила за да въртите макарата, но изваждането й от 10 метра дълбочина ще ви отнеме много-много време и ще се усещате скапан от многочасовото въртене на малкото лостче ...

Забелязвате че работата и енергията се изимерват в нютон по метър. Но силата се измерва в нютони, а рамото на манивелата - в метри.

[Радико]

Юлияне, може би усложнявам малко примра ти но се боя, че точно това е нещото което причинява неразбориите в тази тема.  Значи ако извадиш кофата от кладенеца с по голяма скорост ще изглежда, че си вложил повече енергия заради енергията вложена при първоначалното ускорение на кофата до определена скорост на изкачван. да обаче на финала кофата ще върне при спирането си енергията вложена за ускоряването и Следователно резултата ще е пак същия и върху тази част от уравнението можем да приложим действието съкращаване,  Някой хора обаче забравят едното от тази двойка събития и се получава странен резултат в главите им за който само те имат вина.

[kd_dinev]

Юлиане, ами то, както отбеляза правилно nizo, въртящият момент също се измерва в Нютон-метри! Енергия, работа и въртящ момент в системата SI са дименсионно еквивалентни. Това означава, че прилагайки достатъчно голям въртящ момент, който е в състояние да изведе системата от покой и да И предаде някаква ъглова скорост, директно И предава и кинетична енергия. Въпросът е, че прилагайки една и съща сила при еднакъв инерционен момент на системата, ъгловото ускорение ще е по-голямо при по-голям радиус на приложната точка на силата. Това много ясно се вижда при твоята постановка с двете макари с различен радиус, който ти доста упорито отказваш да анализираме. При макарата с по-големия радиус, въртящият момент е много по-голям, съответно и ъгловото ускорение е много по-голямо и на предмета му е нужна по-малко енергия за да постигне системата същата ъглова скорост, отколкото при макарата с малкият радиус, което обяснява и защо въпросният предмет пада с по-голяма скорост.  И nizo е прав, че ако се ползва импулсна сила-например супер кондензатор и електромагнит-много голям ток за стотни от секундата...

[Радико]

Не, въобще не е така точно обратното е. Земното ускорение е еднакво и поради това в двата случая ще имаш еднаква периферна скорост което означава по малка ъглова скорост при по големия радиус.
Аре стига си търсил под вола теле, засрами се накрая малко.

[kd_dinev]

Земното ускорение е еднакво,защото силата,която го създава е една и съща,но ако рамото на тази сила е различно и въртящият момент ще е различен.Не забравяй,че не аз предложих тази опитна постановка,само анализирам резултатите,които биха се получили от нея,като тези резултати пак не са мое предположение!И ще те помоля да избягваш да казваш какво да правя и какво не по този арогантен начин!Форума си има админ и модератор,ако те преценят,че темата не допринася с нищо,могат да я заключат или изтрият-това е тяхно право.Но в случая двамата с теб сме потребители с равни права-или ти вече се имаш за последна инстанция?Всъщност моята идея беше малко по-друга.Търсим максимално ефективно използване на приложената сила,но с цел концентриране на топлинна енергия в оста на въртене.Демек това,което смятаме обикновено за загуби,да го използваме за загряване на определен обем,пространствено разграничен и в който се концентрира топлинната енергия,отделена при работата на силите на триене.Ако в този обем разположим и намотките на електромагнита,който ще използваме за да създаде въртящият момент,ускоряващ системата,то тогава и топлината отделена при протичането на електрическият ток през тях ще се сумира към другата...

[Аtos]

Динев (пиша за последен път в тази тема), за пореден (трети или четвърти, но за последен) път ти казвам:
Ти разглеждаш само тази част от работата, която смяташ за полезна - на другата работа не обръщаш внимание - дори и не я забелязваш! Тя е реализирана в загубите, но си е работа и прибавена към уравнението, показва къде е прахосана част от енергията!
Ако си успял да намериш практическа идея за оползотворяването и - дай да я видим?
Но ако само лавираш, защитавайки моментно свое хрумване, с целта "да не паднеш по гръб"...само губиш времето ни!

[juliang]

Въпросът е, че прилагайки една и съща сила при еднакъв инерционен момент на системата, ъгловото ускорение ще е по-голямо при по-голям радиус на приложната точка на силата. Това много ясно се вижда при твоята постановка с двете макари с различен радиус, който ти доста упорито отказваш да анализираме.

Явно не искаш да я анализираш...
Връщаме се на вратата. Слагаш на вратата хоризонтална летва, стърчаща 5 метра навън. Накрая на тая летва връзваш механизма, състоящ се от 1 метър въже и 1 кг тежест. Пускаш тежестта и тя пада само 1 метър. За това време вратата ще се завърти ... около 12 градуса и въжето ще свърши. По твоята логика вратата би трябвало да получи огромен въртящ момент, а реално няма да е така. Да, вратата ще ускорява бързо, но тежестта ще пада също толкова бързо и времето за което нейната сила ще действа ще е малко.
С намаляването на дължината на тази летва ти намаляваш въртящия момент, предаван на вратата, но намаляваш и скоростта с която пада тежестта, съответно увеличаваш времето през което тази сила действа. Ще има някакво място по тази летва, при което тежестта ще отдаде максимума от своята потенциална енергия на вратата. Ако продължиш да намаляваш рамото, вратата ще почне да се ускорява все по-бавно. И причината е в силите на триене на вратата - в пантите и във въздуха. Ако вземеш вместо врата само рамка от винкели която тежи колкото вратата но има много по-малка площ (и оттам по-малко въздушно съпротивление) и сложиш вместо панти лагери, нещата ще се променят коренно. На такава конструкция с макара 20 см и дължина на въжето 1 метър ще ускоряваш конструкцията почти 2 оборота и ще можеш да достигнеш големи скорости.

[MTM]

Ако продължиш да намаляваш рамото, вратата ще почне да се ускорява все по-бавно. И причината е в силите на триене на вратата - в пантите и във въздуха.
 Причината е в намаленото рамо. При увеличено рамо, пак има триене. Дори в пъти по-голямо.

[Аtos]

Причината е в ИНЕРЦИОННИЯ момент на масата, не в триенето!
Триенето си е еднакво и в двата случая.
Колкото е по-късо рамото, толкова е по-голям инерционния момент за преодоляване.
Ако масата е пренебрежимо малка, инерционния момент няма да е решаващ и ускорението при по-късо рамо ще е по-голямо.

[juliang]

Причината е в ИНЕРЦИОННИЯ момент на масата, не в триенето!
Триенето си е еднакво и в двата случая.
Колкото е по-късо рамото, толкова е по-голям инерционния момент за преодоляване.
Ако масата е пренебрежимо малка, инерционния момент няма да е решаващ и ускорението при по-късо рамо ще е по-голямо.

Работата която върши падащата от 1 метър тежест от 1 килограм е една и съща. Енергията която предава също е една и съща. Тоест вратата ще получи една и съща енергия независимо дали си я вързал на 1 см или на 1 м от пантата. Това значи че ще има една и съща скорост на въртене, оттам и един и същ инерционен момент. Ако оспорваш това значи не си съгласен със закона за запазване на енергията.
Когато я ускоряващ с рамо 1 метър, ти го извършваш за примерно 1 секунда. Вратата ще се ускори за 1/10 от оборота примерно. Тренето ще е само за 1/10 от оборота. Когато я ускоряваш с рамо 10 см, ще са необходими няколко оборота, през които триенето ще въздейства. Времето през което ще въздейства е по-голямо, оттам и то ще "изяде" по-голяма част от енергията.

[Аtos]

Точно така е!
Само дето МТМ   и Динев говорят за триенето в пантите, а ти - за това в макарите, но...карай да върви 
За друго говоря, споменах го в предишен пост - силите (и импулсите им) трябва да са в границите за преодоляване на инертността на масата. За началната (статична) инертност говоря, не за инерцията после, в следствие на задвижената вече врата!
Ако масата на вратата е 10 тона, тоя килограм няма да я мръдне на милиметър даже, въпреки извършваната работа! Силата ще е по-малка от минимума, нужен за изваждане от равновесие!
Ако масата на вратата е 10 грама, тоя килограм ще я затръшне яко.
Енергията ще е еднаква!