2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 14:48 


20/05/13
261
Если взять ёмкость с водой и поставить на весы, измерив вес, а затем в эту ёмкость с водой погрузить предмет, который легче воды, скажем другую, пустую ёмкость поменьше, то вес ёмкости с водой будет равен весу этой ёмкости плюс вес предмета. Если же не просто погрузить предмет, так чтобы он свободно плавал, а был именно погружён хотя бы на половину, т.е. держать его сверху чем-то, то вес ёмкости станет равным весу только этой самой ёмкости, без предмета, потому что на предмет будет действовать гидростатическая сила, которая вычитает вес этого предмета из обещего веса ёмкости. Если к ёмкости пределать крышку, так чтобы крышка держалась за ёмкость, а предмет упирался в крышку, то вес ёмкости как и в первом случае станет равным весу ёмкости плюс вес предмета. Но почему? Ведь гидростатическая сила по-прежнему давит на предмет, а значит и на крышку, а значит должна вычитать вес предмета из общего веса ёмкости.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатитческая сила
Сообщение12.01.2018, 14:56 


05/09/16
12066
dump в сообщении #1283493 писал(а):
Если же не просто погрузить предмет, так чтобы он свободно плавал, а был именно погружён хотя бы на половину, т.е. держать его сверху чем-то, то вес ёмкости станет равным

Показания весов, на которых стоит ваша емкость, станут равными сумме:
1. Веса емкости
2. Веса предмета.
3. Внешней силы с которой вы давите на предмет.

С учетом знаков, естественно. Для силы под нумером три знак "плюс" -- это направление такое же как у силы тяжести.

-- 12.01.2018, 15:04 --

dump в сообщении #1283493 писал(а):
Но почему? Ведь гидростатическая сила по-прежнему давит на предмет, а значит и на крышку, а значит должна вычитать вес предмета из общего веса ёмкости.

К сожалению, подвиг барона Мюнхгаузена по вытягиванию себя из болота вместе с конем путем приподнятия за волосы, является художественным вымыслом...

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 15:31 
Заслуженный участник


01/06/15
1149
С.-Петербург
dump в сообщении #1283493 писал(а):
на предмет будет действовать гидростатическая сила, которая вычитает вес этого предмета из обещего веса ёмкости.
К сказанному в предыдущем ответе добавлю, что гидростатическая сила, направленная вверх, будет действовать на погружённый предмет (что Вы сами и указали), а не на ёмкость с водой. Она компенсирует приложенную к предмету внешнюю "погружающую" силу (и поэтому предмет неподвижен). Но гидростатическая сила направлена во все стороны, в том числе и вниз. И тут она уже приложена к дну ёмкости с водой, т.е. добавляется к силе тяжести и увеличивает общий вес. Можете сами проверить на бытовых весах: от надавливания на поплавок показания весов увеличиваются, а не уменьшаются.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 15:51 
Заслуженный участник


28/12/12
7931
Тут уместно вспомнить "гидростатический парадокс":
сила давления на плоское дно сосуда зависит от площади дна и уровня жидкости и не зависит от формы сосуда.

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 16:50 


20/05/13
261
Цитата:
3. Внешней силы с которой вы давите на предмет.

Я не указал что я давлю на него. Если просто его чем-то заблокировать, чтобы он не всплывал, то вес всей этой системы станет меньше на гидростатическую силу, которая давит на этот предмет. И всё это я уже проверил, поэтому и спрашиваю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 17:14 
Заслуженный участник


01/06/15
1149
С.-Петербург
dump в сообщении #1283546 писал(а):
Я не указал что я давлю на него. Если просто его чем-то заблокировать, чтобы он не всплывал, то вес всей этой системы станет меньше на гидростатическую силу, которая давит на этот предмет. И всё это я уже проверил, поэтому и спрашиваю.
Что значит "просто заблокировали"? Чем? Тут всего три варианта:
1. Вы его прикрепили к стенкам ёмкости (хоть крышкой придавили) - тогда вес не изменится.
2. Вы его придавили (пальцем, штативом или ещё чем-то, связанным с лабораторным столом, а не с платформой весов), т.е. погрузили на глубину большую, чем погружается предмет в свободном состоянии, - вес увеличится.
3. Вы его подвесили (на крючок/верёвку к штативу/потолку, зажали чем-то, связанным с лабораторным столом, а не с платформой весов, так что предмет не может погрузиться на ту глубину, на которую позволяет баланс между силой Архимеда и силой тяжести) - вес уменьшится.

В любом случае изменение веса в точности равно вертикальной составляющей силы, действующей между предметом и блокирующим устройством (естественно только в случаях 2 и 3, когда блокирующее устройство связано с чем-то внешним, не стоящим на платформе весов).

dump в сообщении #1283546 писал(а):
вес всей этой системы станет меньше
Уточняющий вопрос: как и что взвешивали, каким конкретно способом?

И ещё уточнение: плотность предмета какая, выше или ниже плотности налитой в сосуд жидкости?

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение12.01.2018, 17:58 


05/09/16
12066
dump в сообщении #1283546 писал(а):
Если просто его чем-то заблокировать, чтобы он не всплывал, то вес всей этой системы станет меньше на гидростатическую силу, которая давит на этот предмет.

Вы, вероятно, забываете, что по третьему закону Ньютона силы действия и реакции всегда возникают парами и их сумма всегда равна нулю. Если бы это было не так, то барон Мюнхгаузен смог бы вытащить себя за волосы из болота.
1. Допустим у вас есть цилиндрический сосуд с килограммом (литром) воды с невесомыми стенками. Вы ставите его на весы и весы показывают, как и положено, 10 Ньютонов.
2. Вы берёте поплавок массой в 100 грамм и объемом 200 миллилитров, опускаете в сосуд чтобы поплавок свободно плавал и взвешиваете сосуд. Теперь весы показывают 11 Ньютонов.
3. Вы погружаете поплавок полностью в ваш сосуд с водой, после чего привязываете его невесомой веревкой к дну сосуда чтобы поплавок не всплывал. Теперь поплавок за веревку тянет дно сосуда вверх с силой 1 Ньютон, но количество воды не уменьшилась, её по-прежнему в сосуде 1 литр, т.е. масса 1 килограмм и вес 10 Ньютонов) и поэтому вам кажется, что вес всего сосуда с водой и привязанным ко дну поплавком теперь стал 9 Ньютонов.

Вы это имели в виду?

Давайте я вам нарисую еще одну картину.
1. На чаше весов вертикально стоит пружина, весы показывают вес пружины 10 ньютонов.
2. Вы привязываете невесомую веревку к верху пружины, сжимаете пружину и привязываете второй конец к чаше весов.
3. Измеряя натяжение веревки, вы видите, что веревка тянет чашу весов вверх с силой 3 Ньютона.
4. Теперь весы, по вашей логике, должны показать 7 Ньютонов, так? (от сжатия масса пружины не изменилась, а веревка тянет вверх).
5. Хорошо, вы отвязываете веревку от чаши весов и привязываете к низу пружины, теперь верх и низ пружины связаны веревкой, натяжение веревки 3 Ньютона, и ставите такую связанную и сжатую пружину на весы. Весы показывают 10 Ньютонов, так?
6. Так почему же тогда возникает разница между показаниями весов в 4 и 5 пунктах?

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение15.01.2018, 15:04 


20/05/13
261
Цитата:
3. Вы погружаете поплавок полностью в ваш сосуд с водой, после чего привязываете его невесомой веревкой к дну сосуда чтобы поплавок не всплывал. Теперь поплавок за веревку тянет дно сосуда вверх с силой 1 Ньютон, но количество воды не уменьшилась, её по-прежнему в сосуде 1 литр, т.е. масса 1 килограмм и вес 10 Ньютонов) и поэтому вам кажется, что вес всего сосуда с водой и привязанным ко дну поплавком теперь стал 9 Ньютонов.

Вы это имели в виду?
Да, именно это я имел ввиду.
Что касается пружины, то нет, если её привязать к весам, то они будут показывать одинаковый вес, что в сжатом состоянии, что в расслабленном, потому что пржина давит в оба конца. Почему гидростатическая сила работает в оба конца, мне не понятно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение15.01.2018, 15:28 


05/09/16
12066
dump в сообщении #1284275 писал(а):
Почему гидростатическая сила работает в оба конца, мне не понятно.

Так ясно почему концов два: вода давит на поплавок, поплавок давит на воду и это давление возвращается на дно. Ведь погрузив поплавок в воду в сосуде, вы подняли уровень воды в сосуде, а значит - подняли давление на дне сосуда. Причем ровно настолько, что скомпенсировать силу с которой веревка тянет дно сосуда вверх. В итоге сосуд с поплавком весят ровно столько, сколько весит сосуд плюс сколько /на воздухе/ весит поплавок.

/классический/ Пример. Вот есть герметичный вагон и в нем птицы. Вагон взвесили. После этого птицы взлетели и летают по вагону. Но вес вагона не уменьшается потому, что птицы гонят воздух вниз создавая давление на дно вагона как раз компенсирующее подъемную силу крыльев птиц.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение15.01.2018, 16:07 


20/05/13
261
А что если погрузить предмет в магнитную жидкость, а снизу будет магнит, то гидростатическая сила уменьшит вес?

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение15.01.2018, 17:00 


05/09/16
12066
dump в сообщении #1284292 писал(а):
А что если погрузить предмет в магнитную жидкость, а снизу будет магнит, то гидростатическая сила уменьшит вес?

Барон Мюнхгаузен не может вытащить себя за волосы из болота без привлечения внешних сил, хоть магнитом, хоть как.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение27.01.2018, 14:58 


20/05/13
261
А если взять трубку с хорошей теплоизоляцией, один торец который закрыт. Внутрь трубки поместить нагревательный элемент так чтобы воздух внутри трубки разогрелся. А затем поставить этим закрытым торцом на весы. Уменьшиться ли вес трубки? Ведь давление внутри должно уменьшиться за счёт разогрева воздуха.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение27.01.2018, 18:38 


05/09/16
12066
dump
Уменьшится. По такому принципу делают воздушные шары: нагревают воздух внутри шара.
Только ставить надо закрытым концом кверху, иначе весь горячий воздух быстро выйдет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение28.01.2018, 13:59 


20/05/13
261
А при какой температуре внутри трубки будет держаться разряжение близкое к вакууму?

 Профиль  
                  
 
 Re: Сохранение импульса и гидростатическая сила
Сообщение29.01.2018, 11:04 
Заслуженный участник


28/12/12
7931
dump в сообщении #1287763 писал(а):
Ведь давление внутри должно уменьшиться за счёт разогрева воздуха.

Давление как раз останется равным окружающему. Уменьшится плотность.

dump в сообщении #1287991 писал(а):
А при какой температуре внутри трубки будет держаться разряжение близкое к вакууму?

В вакууме нет температуры. Поэтому вопрос некорректен.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 25 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Bing [bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group