Задача о цилиндре и приложенным к нему импульсе

[PapaKarlo]

ABV в сообщении #230837 писал(а):

Смущает только одно. При ударе дальше от центра массвращения - возрастает энергия.

Уточним: возрастает кинетическая энергия стержня. Однако больше, чем кинтеческая энергия пули до соударения, КЭ стержня не станет. Уточним еще больше: уменьшается доля кинетической энергии, преобразующейся во внутреннюю энергию стержня и пули (в тепло, иными словами). Почему так получается - я уже объяснял: потому что мы, рассматривая задачу, не задаемся вопросом о физических процессах, протекающих в процессе соударения, а просто постулируем в том числе некий результат соударения: пуля после удара остановилась. Вот как только Вы объясните, почему пуля после удара остановилась, сразу (ну, почти сразу ) прояснится причина Вашего смущения.

ABV в сообщении #230844 писал(а):

Исходя из поставленного опыта, я не могу согласится с решением этой задачи.

Этого я не понял. Какой опыт поставлен?

ABV в сообщении #230844 писал(а):

Но у меня закрадывается сомнение в правильности установки правил(законов) для сложных взаимодействий.

Тут я вряд ли смогу чем-нибудь помочь. Поскольку в этом и проявляется Ваша цель: убедиться в невыполнении некоторых законов. Правда, средства достижения этой цели неподходящи.

ABV в сообщении #230844 писал(а):

Классические законы записаны для одномерных взаимодействий.

Это - выражение еще одной причины, почему Вы вряд ли получите помощь в достижении Вашей цели на этом форуме (и на других - тоже), равно как и не найдете помощи где-нибудь еще: Вы неправильно понимаете классические законы. Об одномерности в их формулировке речи нет.

ABV в сообщении #230844 писал(а):

законы может быть выполняются по немножко другим правилам. Что собственно я и пытаюсь выяснить.

Если закрыть глаза на то, что законы и есть правила , то повторю: выбранные Вами средства негодны. Вы пытаетесь решить некую задачу теоретически (или получить от кого-нибудь теоретическое решение) и тем самым подтвердить/опровергнуть теорию? Вы понимаете, что это абсурд? Теорию можно проверить "теоретически" на внутреннюю непротиворечивость - но не более. Далее нужен эксперимент. На форуме не поэкспериментируешь - берите стержень, пулю, желательно удалиться от тяготеющих тел (а вдруг они вносят свои, еще неизвестные науке коррективы? ) и проводите эксперимент. Коль Вы не доверяете результатам, полученным многими поколениями экспериментаторов, и не верите своим глазам, которые наверняка имеют возможность наблюдать технические устройства, разработанные с учетом тех самых законов, которым Вы не доверяете - Вам ничего не остается, как вложить персты в раны.

Остальное - без комментариев.

[ABV]

PapaKarlo в сообщении #230847 писал(а):

ABV в сообщении #230837 писал(а):

Смущает только одно. При ударе дальше от центра массвращения - возрастает энергия.

Уточним: возрастает кинетическая энергия стержня. Однако больше, чем кинтеческая энергия пули до соударения, КЭ стержня не станет. Уточним еще больше: уменьшается доля кинетической энергии, преобразующейся во внутреннюю энергию стержня и пули (в тепло, иными словами). Почему так получается - я уже объяснял: потому что мы, рассматривая задачу, не задаемся вопросом о физических процессах, протекающих в процессе соударения, а просто постулируем в том числе некий результат соударения: пуля после удара остановилась. Вот как только Вы объясните, почему пуля после удара остановилась, сразу (ну, почти сразу ) прояснится причина Вашего смущения.

Почему же?
Соберём всю массу цилиндра в центр вращения. Получим цилиндр с неравномерно распределённой массой. При ударе о край цилиндра скорость вращения оного возрастёт во много раз. В зависимости как упакуете массу, можете и перекрыть энергию пули. Мне например видится, что энергия не должна возрастать.

Цитата:

Этого я не понял. Какой опыт поставлен?

Цитата:

Если закрыть глаза на то, что законы и есть правила , то повторю: выбранные Вами средства негодны. Вы пытаетесь решить некую задачу теоретически (или получить от кого-нибудь теоретическое решение) и тем самым подтвердить/опровергнуть теорию? Вы понимаете, что это абсурд? Теорию можно проверить "теоретически" на внутреннюю непротиворечивость - но не более. Далее нужен эксперимент. На форуме не поэкспериментируешь - берите стержень, пулю, желательно удалиться от тяготеющих тел (а вдруг они вносят свои, еще неизвестные науке коррективы? ) и проводите эксперимент. Коль Вы не доверяете результатам, полученным многими поколениями экспериментаторов, и не верите своим глазам, которые наверняка имеют возможность наблюдать технические устройства, разработанные с учетом тех самых законов, которым Вы не доверяете - Вам ничего не остается, как вложить персты в раны.

Самый простой визуальный опыт с карандашом. Я понимаю, что нужно делать измерения и т.д. По визуальное наблюдению и тактильныйм ощушениям видно, что в теории не всё гладко. Можно предположить, что это оптический и сенсетивный обман. Как хотите

Средства для доказательства я использую простые. Понятие физической сущности через мысленные и реальные визуальные опыты. Далее задачка. Попробую на симуляторе, если есть в нём такие возможности. Поглядим

====
И чем Вам разложение вектора импульса не нравится

[PapaKarlo]

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Соберём всю массу цилиндра в центр вращения.

Это - математическая абстракция или предложение рассмотреть физическую задачу? Давайте скажем так: если собрать всю массу в центр вращения, то получится материальная точка. Поэтому единственно возможным значением для $r$ будет 0. Получим просто взаимодействие материальных точек, условие "пуля останавливается" может реализоваться лишь в двух случаях: $M=m$ либо $M=\infty$. Впрочем, второе условие - тоже математическая абстракция.

Если же Вы предложите не пренебрегать размерами стержня, то либо Вы пытаетесь описать физическими методами не объект физики (он не может существовать), либо предложение собрать всю массу в одну точку некорректно - оно подразумевает попытку пренебречь тем, чем пренебрегать нельзя.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Получим цилиндр с неравномерно распределённой массой.

Если говорить о неравномерном распределении массы по объему цилиндра, не прибегая к экстремальным случаям - иными словами, задать функцию распределения плотности, - тогда решение, естественно, получится другим. За пару сообщений до того, где я привел решение, я оговаривал равномерное распределение плотности, но не повторил это в решении - мое упущение. Но это принципиально ничего не меняет - законы сохранения все равно будут выполняться.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

В зависимости как упакуете массу, можете и перекрыть энергию пули.

Нельзя. Закон сохранения энергии выполняется. Поупражняйтесь в математике: возьмите понравившуюся Вам функцию распределения массы и решите задачку, проверьте.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Мне например видится, что энергия не должна возрастать.

Мало ли что Вам или мне видится... Это не является аргументом в физике. Экспериментальные данные и/или правильные расчеты, основанные на экспериментально проверенных теориях - вот что заслуживает доверия. Все остальное делится на две категории: выводы непроверенных и не противоречащих опыту теорий, которые следует проверять экспериментально, и выводы из "теорий", противоречащих опыту - такие выводы следует отправить вместе с "теориями" в мусорку.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Я понимаю, что нужно делать измерения и т.д.

Вот и хорошо, что понимаете. Поставьте опыт, выполните измерения, обработайте статистически результаты. Только заранее Вас предупреждаю: не огорчайтесь, если никаких сенсационных результатов не получится. А они не получатся - не считаете же Вы в самом деле сотни экспериментаторов дураками или неумехами?

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Средства для доказательства я использую простые.

Я уже объяснил Вам, что теоретические рассуждения, основанные на предположении неверности некоей теории и призванные эту теорию опровергнуть, являются по сути своей ненаучным подходом: "Предположим, что утверждение А неверно. Тогда проведем рассуждения..... и получаем вывод: А неверно". Это - негодные средства. Правильно так: "Предположим, что утверждение A неверно, а верно B. Из A следует, что в эксперименте получится C, а из B следует, что получится $D\ne C$. Ставим опыт в условиях, описываемых как A, так и B, получаем D. Делаем вывод: верно B, а не A. Или есть ошибка в эксперименте, поэтому его следует проверить, например, альтернативной постановкой, повторением и т.д."

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Понятие физической сущности через мысленные и реальные визуальные опыты.

Этого недостаточно. Физика оперирует не только и не столько впечатлениями, сколько числами, полученными из расчетов и экспериментов, и занимается сравнением этих чисел (грубо, конечно, и только одна сторона физики). "Опыт впечатлений" оставьте лирикам.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

Попробую на симуляторе

Симулятор - это прежде всего заложенная модель (в отличие от эмулятора). Ничего другого, кроме выводов, вытекающих из заложенной в симулятор модели, получить не удасться - если, конечно, симулятор реализует модель без ошибок, а результаты симуляции правильно интерпретируются.

ABV в сообщении #230867 писал(а):

И чем Вам разложение вектора импульса не нравится

Разложение вектора на составляющие? Да сколько угодно. Но если Вы раскладываете таким образом: $\vec a=\vec a+\vec b$, то надо отдавать себе отчет, что $\vec b\equiv\vec 0$.

[ABV]

Никто действительно не видит кризиса в физике?
Ещё пример.
Бильярдный шар разбивает зайцы на столе. Эти два шара обладают определённым импульсом. Сумма их импульсов должна быть равна импульсу шара который их разбил. Очевидно.
Так почему классическая физика считает, что для цилиндра, который начал вращательно-поступателное движение весь импульс должен перейти на поступательное движение? Импульс как в примере с шарами должен разделится на две составляющие.

Законы классической физики были написаны для одномерных взаимодействий. Пора переписывать для многомерных.

[venco]

Безнадёжный случай...

[ABV]

venco в сообщении #230985 писал(а):

Безнадёжный случай...

Вы о чём?

Если Вы мне обьясните откуда берётся момент импульса и энергия на вращение цилиндра без потерь в поступательном движениии, тогда я изменю свою точку зрения. А так, из решения задачи вечный двигатель получается. Потерь в поступательном движении нет, а вот вращение увеличивается, от одного и того же импульса.

[venco]

ABV в сообщении #230992 писал(а):

venco в сообщении #230985 писал(а):

Безнадёжный случай...

Вы о чём?

Если Вы мне обьясните откуда берётся момент импульса и энергия на вращение цилиндра без потерь в поступательном движениии, тогда я изменю свою точку зрения. А так, из решения задачи вечный двигатель получается. Потерь в поступательном движении нет, а вот вращение увеличивается, от одного и того же импульса.

Вам уже несколько раз указали, что дополнительная энергия берётся из вот этого искусственного условия задачи:

Цитата:

После удара пуля полностью останавливается.

Для выполнения этого условия приходится использовать разную часть кинетической энергии пули. Излишек энергии переходит в другой вид, например тепло. Исходной кинетической энергии может даже не хватить для выполнения этого условия, т.е. надо будет либо обеспечить приток недостающей энергии (например от взрыва заряда в пуле или от взведённой пружины), либо условие задачи просто невыполнимо.

[Утундрий]

ABV в сообщении #230976 писал(а):

Никто действительно не видит кризиса в физике?

Улыбнуло.

[ABV]

venco в сообщении #230996 писал(а):

Для выполнения этого условия приходится использовать разную часть кинетической энергии пули. Излишек энергии переходит в другой вид, например тепло. Исходной кинетической энергии может даже не хватить для выполнения этого условия, т.е. надо будет либо обеспечить приток недостающей энергии (например от взрыва заряда в пуле или от взведённой пружины), либо условие задачи просто невыполнимо.

Меня не убеждают такие отговорки о неправильном условии задачи. Надо подкоректировать условие? Какие проблемы?
От цилиндра отталкивается тело с массой m. В одном случае от центра масс цилинра, в другом случает от его края. Так лучше? Никаких взрывов и пружин.

====
В классической физике нет законов, которые бы описывали сразу два вида движения от полученного одного импульса. Иначе у нас бы был общий закон для ЗСИ и ЗСМИ. Не пора ли его ввести?
Поэтому и возникают такие казусы с дополнительной энергией. Неужели вечный двигатель реален в постулатах классической физики;) ?

-- Пт июл 24, 2009 21:52:44 --

Утундрий в сообщении #231012 писал(а):

ABV в сообщении #230976 писал(а):

Никто действительно не видит кризиса в физике?

Улыбнуло.

Вы видите? Какое Ваше мнение?

[R-o-m-e-n]

ABV в сообщении #231035 писал(а):

В классической физике нет законов, которые бы описывали сразу два вида движения от полученного одного импульса. Иначе у нас бы был общий закон для ЗСИ и ЗСМИ. Не пора ли его ввести?

Ну так введите. А смысл?

ABV в сообщении #231035 писал(а):

Поэтому и возникают такие казусы с дополнительной энергией.

Казус, насколько я понял, возник из неправильной интерпретации условия. Одно высказывание: телу сообщили импульс (сила должна иметь точку приложения) и совсем другое - тело получило импульс.
Если мы говорим, что тело получило импульс P, то это относитс к центру масс. И в любом случае его скорость будет одинакова.

[PapaKarlo]

ABV в сообщении #230992 писал(а):

Если Вы мне обьясните откуда берётся момент импульса и энергия на вращение цилиндра без потерь в поступательном движениии, тогда я изменю свою точку зрения. А так, из решения задачи вечный двигатель получается. Потерь в поступательном движении нет, а вот вращение увеличивается, от одного и того же импульса.

Предполагаю, я понял, в чем Ваши затруднения. Но прежде чем объяснять, хочу предложить Вам решить несколько простеньких задачек. Когда Вы их решите, возможно, многие Ваши вопросы разъяснятся сами собой. Недостающие условия (если таковые обнаружатся) сформулируйте на Ваше усмотрение.

1) Описанный Вами цилиндр вращается с угловой скоростью $\omega$. Центр масс цилиндра в той же ИСО покоится. Напишите выражение для импульса цилиндра.

2) Описанная Вами пуля (материальная точка) движется в ИСО, использующей декартову СК $Oxyz$, согласно уравнениям $x=vt, y=1, z=0 \; (v=const)$. Напишите выражение для момента импульса пули относительно начала СО (начала координат). То же задание - относительно точки $x=2;y=1;z=0$.

Чуть подлиннее, но ненамного сложнее:

3) Тело (материальная точка) массой $m=1$, движущееся с постоянной скорстью $v=1$ вдоль оси $Ox$ описанной в задаче 2 СО, сталкивается с таким же неподвижным телом. В течение процесса столкновения процесс теплообмена полностью завершается, так что температуры обоих тел как до столкновения, так и после него, равны. После столкновения оба тела движутся: первое - со скоростью $v=1$ в направлении оси $Oz$, второе - со скоростью $v=2$ в противоположном направлении. Считая теплоемкость тел $C=1$, определить, насколько нагреются тела из-за столкновения.

[Wild Bill]

Я предлагаю рассмотреть для простоты не цилиндр, а стержень длиной $l$ (радиус основания мал по сравнению с длиной), и решить для него две задачи:

1) тело массы $m_1$ со скоростью $v_1$ упруго ударяет покоящийся стержень массы $m_2$ в центр масс;

2) тело массы $m_1$ со скоростью $v_1$ упруго ударяет покоящийся стержень массы $m_2$ на расстоянии $r$ от центра масс;