Author Topic: Околофизические задачи  (Read 13909 times)

0 Members and 1 Guest are viewing this topic.

Mrrl

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #20 on: 13/08/2006, 22:06:03 »

Цитата из: Coordinator on 13-08-2006, 19:42:24

Цитата из: Mrrl on 12-08-2006, 07:03:31
На парусную посудину можно поставить мельничную вертушку и передавать движение на колеса (или на винт). Тогда ей будет все равно, куда ехать.


что-то наводит меня на мысль, что ей будет не все равно



Точно. Против ветра получится быстрее (если пренебречь аэродинамикой остальной части посудины).

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #21 on: 18/08/2006, 15:15:06 »
Про машину: ну где, где вы видели околофизическую машину с двигателем, а тем более с поршнями?! Околофизическая машина - это прямоугольник на клетчатой бумаге! 8)  Ладно, это я так... :)  На самом деле, если мы уж говорим о хоть какой-то физичности, то имхо проще будет указать на проскальзывание колес на старте (машина ведь гоночная). Я вот, скажем, не уверен, что нельзя сделать машину так, чтобы никакая часть двигателя не двигалась строго противоположно кузову. ::)

Про мельничную вертушку - не все так просто. Ведь, как известно, по второму закону Ньютона, наша посудина, что бы мы на нее ни водрузили (если это остается в рамках механики), будет ехать с ускорением, направленным назад (если внутри ничего не менять). Легко заметить, что из-за трения и прочих дефектов только часть мощности вращения лопастей передастся во вращение колес. В свою очередь, вращение лопастей - это только часть того, что дует им "в лоб". Короче говоря, так просто оно не поедет (имхо, конечно  :)). Я предлагаю следующее: запихнуть в посудину какую-нибудь суперпружину (как в часах) и сделать механизм блокировки колес. Тогда сначала мы блокируем колеса, ждем пока сожмется пружина, разблокирем колеса, отпускаем пружину и едем вперед. Ура!  :)  Во всяком случае так лично я уверен, что мы поедем. Там еще надо продумать, что делать с нашей мельницей во время езды - она ведь быстрее станет крутиться, жалко энергию!

Ну и напоследок некое подобие еще одной задачки. Оценить максимальную скорость велосипеда, либо показать, что таковой нет. Примечание: давайте не будем усложнять друг другу жизнь; все мы прекрасно знаем, что такое велосипед. ;)

               

               

Mrrl

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #22 on: 18/08/2006, 15:25:26 »
Если у машины ось вращения коленвала строго параллельна направлению движения, коробка передач находится на этой же оси, а поршни движутся перпендикулярно ей, то я не вижу точек, которые будут двигаться назад (за исключением каких-нибудь клапанов и бензиновых капель). Но это слишком идеальная модель.
  Проскальзывание колес - действительно, есть такое. Не заметил.
  А мельничная лодка будет передавать весь импульс, полученный от ветра минус свой собственный импульс воде, которая отталкивается винтом. Но все это возможно только за счет того, что сопротивление воды намного больше сопротивления воздуха. Построить по той же схеме "мельничный дирижабль" уже не удастся :(

  Первое ограничение, которое я вижу для скорости велосипеда - прочность колес. При слишком большой скорости вращения их просто разорвет.

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #23 on: 18/08/2006, 19:45:58 »

Цитата из: Mrrl on 18-08-2006, 15:25:26
А мельничная лодка будет передавать весь импульс, полученный от ветра минус свой собственный импульс воде, которая отталкивается винтом. Но все это возможно только за счет того, что сопротивление воды намного больше сопротивления воздуха.
Можно подробнее? - не понял. :-[

Цитата из: Mrrl on 18-08-2006, 15:25:26
Первое ограничение, которое я вижу для скорости велосипеда - прочность колес. При слишком большой скорости вращения их просто разорвет.
Боюсь,что не найдется конструкции, позволяющей развить достаточную для этого скорость. 8)  Хотя, конечно, это ограничение. :-[  Но мне хотелось увидеть, упирается ли все в человека или предел скорости кроется в "механике" (стало стыдно, что не знаю ответа).

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #24 on: 19/08/2006, 21:20:12 »

Цитата из: Ethillen on 18-08-2006, 19:45:58

Цитата из: Mrrl on 18-08-2006, 15:25:26
А мельничная лодка будет передавать весь импульс, полученный от ветра минус свой собственный импульс воде, которая отталкивается винтом. Но все это возможно только за счет того, что сопротивление воды намного больше сопротивления воздуха.
Можно подробнее? - не понял. :-[


вертушка и винт позволяют использовать силу ветра для отталкивания от воды (сила сопротивления воды будет больше, чем сила сопротивления воздуха, что позволит судну двигаться вперед)

хотя, сила сопротивления зависит от размеров лопастей, так что невозможность оттолкнуться от менее плотной среды я пока пока объяснить не могу, но что-то наводит меня на мысль, что это потребует большего количества энергии, чем то, которое может передать более плотная среда


Цитата из: Ethillen on 18-08-2006, 19:45:58

Цитата из: Mrrl on 18-08-2006, 15:25:26
Первое ограничение, которое я вижу для скорости велосипеда - прочность колес. При слишком большой скорости вращения их просто разорвет.
Боюсь,что не найдется конструкции, позволяющей развить достаточную для этого скорость. 8)  Хотя, конечно, это ограничение. :-[  Но мне хотелось увидеть, упирается ли все в человека или предел скорости кроется в "механике" (стало стыдно, что не знаю ответа).


прочность сухожилий

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #25 on: 20/08/2006, 00:01:29 »
Про вертушки и посудины. Понял (кажется), спасибо. :)  Но позволю себе не согласиться и попытаться еще раз повторить свою идею. Про то, что независимо ни от чего оно так просто не поедет/поплывет/полетит и вроде достаточно сказать: вот II з. Н., получите-распишитесь. :)  А силы, которые тянут вперед, получаются как бы "изнутри" и рано или поздно зачахнут. :)  То есть в любом случае надо периодически менять "состояние" посудины. Где я не прав? :-[



Про велосипед. По-моему, этот вопрос лучше снять за сложностью и неинтересностью. :-[  Заместо него я кое-что предложу...  А то, что прочность сухожилий - тоже не согласен. Анатомию знаю ну просто никак, но афаик они рвутся в последнюю очередь и крайне редко. Тем более, если мы просто хотим крутить педали максимально быстро, а не сделаться инвалидами. :)

Попробую изложить свой ход мыслей. Сначала надо изобрести супервелосипед, в котором мы крутим педали как можем, а наше усилие сообщается колесу дополнительно. То есть мы как бы постоянно разгоняемся. И вот после этого надо посмотреть, разгонимся ли мы так, что колеса будут проскальзывать, либо трение не позволит нам этого сделать, и нам останется потеть, чтобы хотя бы поддержать достигнутую скорость. В любом случае, я совсем не вижу как можно произвести какую-нибудь оценку скорости. :-[ :(



Предлагаю две задачки, известные наверное. :)  В свое время очень мне понравились. :)

Первая: какой частью палки нужно ударять по другой палке (держа свою за конец), чтобы отдача была минимальной?

Вторая: берем прямоугольный треугольник, в вершину при прямом угле садим зайца. В одной из оставшихся располагаем норку, в другой - волка. Волк, не отличаясь особым умом, бежит всегда по направлению "на зайца". Заяц бежит к норе. Требуется определить, спасется ли заяц. Данные такие: начальное расстояние от волка до зайца 30 метров, от зайца до норки 20 метров; скорость зайца 5 м/c, волка - 10 м/c.

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #26 on: 20/08/2006, 10:36:16 »

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 00:01:29
Про вертушки и посудины. Понял (кажется), спасибо. :)  Но позволю себе не согласиться и попытаться еще раз повторить свою идею. Про то, что независимо ни от чего оно так просто не поедет/поплывет/полетит и вроде достаточно сказать: вот II з. Н., получите-распишитесь. :)  А силы, которые тянут вперед, получаются как бы "изнутри" и рано или поздно зачахнут. :)  То есть в любом случае надо периодически менять "состояние" посудины. Где я не прав? :-[


сила возникает не "изнутри", на лопасти винта действует сила со строрны воды (вода - "снаружи"), которая, больше силы с которой воздух тормозит движение.


Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 00:01:29
Про велосипед. По-моему, этот вопрос лучше снять за сложностью и неинтересностью. :-[  Заместо него я кое-что предложу...  А то, что прочность сухожилий - тоже не согласен. Анатомию знаю ну просто никак, но афаик они рвутся в последнюю очередь и крайне редко. Тем более, если мы просто хотим крутить педали максимально быстро, а не сделаться инвалидами. :)


я просто предположил, что конкретно можт ограничивать скорость, если эти ограничения зависят от человека.

               

               

Мамонт

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #27 on: 20/08/2006, 11:26:03 »

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 00:01:29
Первая: какой частью палки нужно ударять по другой палке (держа свою за конец), чтобы отдача была минимальной?


Можно пальцами, если руку не жалко. Или совсем рядом с ними. Правильно?

               

               

Арвинд

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #28 on: 20/08/2006, 12:27:07 »
Варианта всего три: концом с пальцами, серединой, дальним концом. Голосую за второй. От балды ;-)
Интересно было бы от знающих физику какие-нибудь расчеты получить...

               

               

Мамонт

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #29 on: 20/08/2006, 12:39:42 »
Физика- рычаг. Точка нашей силы(скажем так, физику даавно не посторял)- плечо-локоть-кисть, точка опоры- локоть-кисть, для минимальной отдачи ИМХО- точка приложения силы- максималось близко к кисти...

               

               

Арвинд

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #30 on: 20/08/2006, 12:50:35 »
Про рычаг я более-менее в курсе. Но не уверен, что "отдача" сводится к одному рычагу. Описание такого явления как отдача можно получить?

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #31 on: 20/08/2006, 12:55:57 »

Цитата:
сила возникает не "изнутри", на лопасти винта действует сила со строрны воды (вода - "снаружи"), которая, больше силы с которой воздух тормозит движение.
Ну, я тут не очень уверен в том, что говорю. Я имел в виду, что винт крутится только пока крутится вертушка, а ветер дует все время. И если, как я думаю, тяги винта не хватит, то корабль поплывет назад и вертушка (значит и винт) перестанут крутиться. И хочу заметить, что вроде тормозит движение прежде всего вода. :-\

Цитата:
Можно пальцами, если руку не жалко. Или совсем рядом с ними. Правильно?
Забавно. :)  Такого ответа вроде никто не давал. Да, можно, но это не совсем то, что нужно. Я бы свои пальцы об чужой тексталит пожалел. ;)  Так что принять можно, но "думайте ещё".

Цитата:
Варианта всего три: концом с пальцами, серединой, дальним концом. Голосую за второй. От балды ;-)

Почему же всего три? Я этого не говорил. ;)  В любом случае, ответ "серединой" неверен. :-\

Цитата:
Интересно было бы от знающих физику какие-нибудь расчеты получить...

И получите! :)  Но потом. Задача рассчитана на то, что многие попробуют решить ее практически... Дерзайте! :)

Про рычаг - верной дорогой идете, товарищи!

Отдача - некомфортное изменение скорости кисти в момент удара (вроде).

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #32 on: 20/08/2006, 13:08:22 »

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 12:55:57

Цитата:
сила возникает не "изнутри", на лопасти винта действует сила со строрны воды (вода - "снаружи"), которая, больше силы с которой воздух тормозит движение.
Ну, я тут не очень уверен в том, что говорю. Я имел в виду, что винт крутится только пока крутится вертушка, а ветер дует все время. И если, как я думаю, тяги винта не хватит, то корабль поплывет назад и вертушка (значит и винт) перестанут крутиться. И хочу заметить, что вроде тормозит движение прежде всего вода. :-\


все зависито от параметров вертушки и винта.
тормозящюю роль воды мы не рассматриваем, равно как и действие ветра на корпус судна.

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 12:55:57

Цитата:
Можно пальцами, если руку не жалко. Или совсем рядом с ними. Правильно?
Забавно. :)  Такого ответа вроде никто не давал. Да, можно, но это не совсем то, что нужно. Я бы свои пальцы об чужой тексталит пожалел. ;)  Так что принять можно, но "думайте ещё".

Цитата:
Отдача - некомфортное изменение скорости кисти в момент удара (вроде).




вся палка движется с одной скоростью или нет?

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #33 on: 20/08/2006, 14:07:58 »

Цитата:
тормозящюю роль воды мы не рассматриваем, равно как и действие ветра на корпус судна.
Просто я не уверен, что если мы так сделаем, то посудина поедет на самом деле. ;)

Цитата:
вся палка движется с одной скоростью или нет?
В условии не сказано. :)  Честно говоря, я сам позабыл решение. Но вроде да. То есть, если бы она еще и вращалась, то было бы слишком сложно для 9-ого класса. :-\

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #34 on: 20/08/2006, 14:41:58 »

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 14:07:58

Цитата:
тормозящюю роль воды мы не рассматриваем, равно как и действие ветра на корпус судна.
Просто я не уверен, что если мы так сделаем, то посудина поедет на самом деле. ;)


а это и не требуется

Цитата:
Отдача - некомфортное изменение скорости кисти в момент удара (вроде).

а чем некомфортное изменение скорости отличается от комфортного? или любое изменение скорости будет некомфортным? (в этом случае лучше бить свободным концом палки)

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #35 on: 20/08/2006, 15:08:05 »

Цитата:
а это и не требуется
Почему же? Мне как раз хотелось придумать что-то реально работающее.

Цитата:
а чем некомфортное изменение скорости отличается от комфортного? или любое изменение скорости будет некомфортным? (в этом случае лучше бить свободным концом палки)
В принципе слово "некомфортное" можно опустить. Я его напоследок туда написал. Там имелось в виду именно то, что любое изменение будет некомфортным. А почему концом? Как это можно обосновать? Почему не серединой? (А пока я вспоминаю решение первой задачи, предлагаю взяться и за вторую... :))

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #36 on: 20/08/2006, 16:05:01 »

Цитата из: Ethillen on 20-08-2006, 15:08:05

Цитата:
а чем некомфортное изменение скорости отличается от комфортного? или любое изменение скорости будет некомфортным? (в этом случае лучше бить свободным концом палки)
В принципе слово "некомфортное" можно опустить. Я его напоследок туда написал. Там имелось в виду именно то, что любое изменение будет некомфортным. А почему концом? Как это можно обосновать? Почему не серединой?


насколько я понимаю, необходимо, чтобы скорость того конца палки, за который держится рука после удара изменялась как можно меньше. если ударить по пальцам, скорость изменится крайне некомфортно, посередине - тоже изменится, при этом палка продолжит двигаться поступательно, если удар придется не по центру - палка начнет вращаться, направление вращения зависит от того, с какой стороны от центра по палке ударить (это если конечто действие руки не учитывать, а она по идее дейстововать не должна, ибо ей должно быть комфортно).

               

               

Mrrl

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #37 on: 20/08/2006, 23:15:39 »
Похоже, что бить надо самым концом палки. Тогда она просто затормозится, и дополнительной силы, воозникающей при вращении вокруг новой точки опоры, уже не будет. Пока я сам этого не понимаю, но когда подумаю - напишу подробнее.

               

               

Coordinator

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #38 on: 21/08/2006, 11:28:31 »
оне не должна просто затормозиться, если скорость руки останется такой же.

               

               

Ethillen

  • Guest
Re: Околофизические задачи
« Reply #39 on: 21/08/2006, 12:05:21 »
Раз уж задача вызвала определенный интерес, позволю себе следующий комментарий. Похоже, что ответы "рукой" и "самым концом" тоже могут считаться верными. Но до первого додумались только здесь, второй нашел в свое время я (вместе с правильным). Однако было и такое: двое людей, оба - будущие победители международной олимпиады по физике, независимо друг от друга указывали всего один ответ, который пока не был назван. Поэтому я буду считать его единственно верным.

Теперь приведу исходную формулировку. "Кавалеристы упражняются в рубке лозы. Каким местом шашки следует наносить удар, чтобы рука не чувствовала отдачи?" С учетом некоторых особенностей здешнего контингента можно надеяться на то, что ответ будет дан. :)  Что касается решения - там основные трудности с тем, чтобы построить модель. Математика не сложнее, чем при решении квадратного уравнения.