Способ измерения гравитации на Луне

[libra]

errnough в сообщении #304938 писал(а):

шприц 20 мл, полностью заполненный водой, был заткнут пальцем. Если потянуть за поршень, то поршень оказывает сопротивление, но оно спокойно преодолевается рукой. При этом объем без труда увеличивается в два раза, оказавшись разделенным на водяной пар и жидкую воду.

Вот даже такой эксперимент показывает, что интерпретация газа "пружинками" некорректна. Если бы газ был пружинами, при вытягивании поршня сила зависела бы от смещения по закону Гука, т.е. пропорционально смещению поршня. По "классике" в шприце образуется вакуум (с точностью до давления паров воды, а при комнатной температуре это меньше процента от атмосферного давления), а сила с которой вытягивается поршень не зависит от смещения. Для описанного шприца будет порядка 20-30Н (плюс трение), т.е. труда создать вакуум нет.
Еще проще проделать тоже самое не заливая в шприц воды. Ничего не изменится.

[Comanchero]

libra в сообщении #305567 писал(а):

Вот даже такой эксперимент показывает, что интерпретация газа "пружинками" некорректна. Если бы газ был пружинами, при вытягивании поршня сила зависела бы от смещения по закону Гука, т.е. пропорционально смещению поршня.

Я полагаю, это автора не удовлетворит. Закон Гука для пружины выполняется в ограниченном дипазоне мех. напряжений, дальше идёт неупругая деформация.

[vicont]

errnough в сообщении #305536 писал(а):

Заключение: причина поднятия-опускания кубика не разница сил давления наружного газа, но различный вес кубика.Противоречие с объяснением закона Архимеда через гидростатические разницы давлений.

Да нет никакого противоречия. Без разницы гидростатических давлений не будет никаких поднятий-опусканий. Будет сплошное опускание. Какой бы кубик вы на Луне не выпустили из рук, он благополучно упадет на Луну.

[errnough]

libra в сообщении #305567 писал(а):

интерпретация газа "пружинками" некорректна.

Можно было просто сказать, что снова меняется тезис в ходе рассуждений. Говорили о газе, вдруг скачок мысли на пружину из закона Гука, затем скачок назад, к газу, и готовое заключение о газе на основе рассуждений по закону Гука...

Объясню, зачем пружина. Конечно, пружина как модель некорректна. Пружинка это вспомогательный метод в рассуждении, как "метод маленьких человечков" в ТРИЗ. Практически, это аналогия. Пружинка представляется на определенном этапе исследуемого процесса с единственной целью — что-то противопоставить абсурдной модели с маленькими Вечными Двигателями (ВД), т.е. молекулами, типа шариков, упруго стукающихся лбами о друг друга и о стенки. В последующем пружинки так же не нужны, как не нужны "маленькие человечки" в ТРИЗ. Всё становится еще проще и прозрачнее.

Если кто-то считает, что модель прыгающих шариков для объяснения термина "давление" лучше, то вот мои рассуждения по этой модели:

[Фиг.39, Фейнмановские лекции по физике, т. 4, стр 8.]

Допустим, мы сжали газ в цилиндре поршнем. Когда эти ВД сжаты поршнем, то давление под поршнем относительно окружающей атмосферы объясняется как бесконечная бомбардировка ВД стенок поршня. Если температура внутри цилиндра с поршнем равна окружающей, то непонятна удивительная стабильность повышенного давления внутри. Причиной повышенного давления называют обычно либо более частые удары изнутри, либо более сильные.

Представим, что стенки цилиндра толщиной из пары слоев связанных на своих местах ВД.
1. Если удар о такие стенки упругий, больший суммарный импульс через упругую стенку должен передаться и рассеяться на сторону с меньшим суммарным импульсом, поскольку с внешней стороны огромная энергоемкость, обеспечивающая четкую стабильность меньшего уровня суммарного импульса. Давление внутри обязано падать, по мере рассеивания импульсов изнутри наружу. Пока не придет в равновесие с окружающей атмосферой.

2. Если же удар о стенки не упругий, то стенки нагреваются и излучают, и давление опять-таки, обязано падать, что связано с рассеянием энергии ударов на тепловое излучение.

1 и 2 противоречит действительности, давление под поршнем может сохраняться потенциально вечно.

Чтобы яснее представить себе абсурдность этой модели, упростим ее. Пусть вокруг стенок цилиндра глубокий вакуум, а внутри избыточное давление, скажем, в 1 атмосферу. Тогда начав сокращать количество шариков внутри, можно сократить их до одного, и следовательно, в окружении цилиндра можно считать достигнутым полный вакуум, без шариков. Заглядываем мы в эту избушку на курьих ножках и видим: ненормальный шарик, без устали прыгает и стукается об стенки. Пока шарик один на один со стенками, еще можно утверждать, что стенки абсолютно упруго возвращают импульс назад. Очень трудно в это поверить... хотя бы потому, что навскидку, в конце концов энергия прыгающего шарика уменьшится, распределившись равномерно в колебательные движения связанных между собой шариков стенки. Но допустим это.

Зададимся вопросом, а что может следовать из такой модели? Как мы можем отобрать энергию (снизить давление) у стукающегося в упругие стенки шарика? А как ему добавить энергию (поднять давление)?

Мы можем этот цилиндр задемпфировать с внешней стороны, например, погрузить в вязкую жидкость той же температуры, которая и отберет всю энергию колебаний от упруго колеблющейся внешней стенки цилиндра. Давление в цилиндре должно быстро упасть. Правдоподобный метод, ага...

А поднять давление мы можем, энергично встряхивая цилиндр с этим шариком. Поскольку однажды поднявшееся давление в цилиндре штука стабильная, то мы получаем заводную машинку с подзаводом от встряхивания, и можем довстряхиваться до взрыва этого цилиндра, наверное...

Объяснение внутреннего давления сумасшедшими шариками-молекулами, стукающимися об стенки цилиндра, может быть только одно, они, эти молекулы — вечные двигатели.

-----------

Моя же промежуточная(угу) модель более адекватна. Сколько ни встряхивай цилиндр с пружинистой структурой внутри, давления туда не добавишь. Температурой -- добавишь. Сжатием объема -- добавишь. А вот забрать, просто прислонив к внешней стенке демпфирующий материал — никак.

В вашей модели еще одна исходная посылка присутствует. Назначение энергетических характеристик механического процесса пляски шарика быть характеристикой "средняя температура" для целого ансамбля песни и пляски (имени сумасшедшего). Хотелось бы понять, что причина чего. Усиление пляски влечет увеличение температуры или наоборот?

Из того, что имеем симметричные посылки: а) энергия общего прыгания это температура; б) энергия общего прыгания это давление; в) повышенное давление стабильно;
должно следовать два симметричных заключения:
1. Повышенное стабильное давление в замкнутом пространстве влечет повышенную стабильную температуру. Очевидный абсурд.
2. Повышенная стабильная температура влечет повышенное стабильное давление в замкнутом пространстве. Проверено действительностью.

Противоречие.

----------
Кроме вспомогательного метода рассуждений с пружинками, Вы не заметили, что еще один вспомогательный метод используется, это процесс разрыва столба металла. Процесс разрыва не моделируется растягивающейся пружиной, и процесс растяжения не моделируется разрывающейся пружиной.

-- Пт апр 02, 2010 19:28:01 --

vicont в сообщении #305664 писал(а):

нет никакого противоречия. Без разницы гидростатических давлений не будет никаких поднятий-опусканий.

Разница гидростатических давлений есть. Одна и та же. Что для поднятия, что для опускания.

Опыт как ставится, вспомним (и мысленный, кстати, тоже)? Выясняют зависимость от параметра, исключив неоднозначность, вносимую от других параметров. Так и поступаем. Зафиксировано всё что можно. Объем и размеры кубика — константа. Под колпаком давление — константа. Режим газовых масс ожидаем установившийся. Меняем только массу кубика. И вуаля! кубик послушно имеет либо подъемную силу, либо тянущую к центру Земли силу. В четкой, прямой пропорциональности от массы. Всё чисто.

Гидростатические давления не трогали, значит, они не параметр для этого эксперимента, и не причина происходящего.

[vicont]

errnough в сообщении #305670 писал(а):

1. Если удар о такие стенки упругий, больший суммарный импульс через упругую стенку должен передаться и рассеяться на сторону с меньшим суммарным импульсом, поскольку с внешней стороны огромная энергоемкость, обеспечивающая четкую стабильность меньшего уровня суммарного импульса. Давление внутри обязано падать, по мере рассеивания импульсов изнутри наружу. Пока не придет в равновесие с окружающей атмосферой.

На самом деле этот больший импульс погасится за счет растягивания стенок. В результате он до внешнего газа просто не дойдет. Вы не забывайте, что удары изнутри сосуда одновременно наносятся во всех направлениях. Вот если бы речь шла о поршне, перемещающемся в цилиндре, тогда ваши рассуждения были бы корректны.

errnough в сообщении #305670 писал(а):

2. Если же удар о стенки не упругий, то стенки нагреваются и излучают, и давление опять-таки, обязано падать, что связано с рассеянием энергии ударов на тепловое излучение.

А кто вам сказал, что наличие теплового излучения чему-то противоречит? Выбросьте газовый баллон в открытый космос, подальше от звезд и вы увидите, что все именно так и происходит. Энергия с тепловым излучением уходит, давление в баллоне падает. До какой температуры таким образом может охладиться баллон? До температуры реликтового излучения. А потом наступит равновесие. Сколько излучилось, столько и поглотилось.
Именно в таком равновесии и находится вещество и тепловое излучение в земных условиях. Только температура повыше.
И опять же, силы взаимодействия между атомами сосуда поглотят большую часть энергии передающейся с импульсом, не дав ей перейти в тепловую. А потом наступит равновесие.
Кстати, если вы слышали про адиабатические процессы, то должны знать, что когда газ сжимается в таком режиме, то при этом растет и давление и температура. (обычно это реализовывается, когда газ сжимают быстро, при этом теплообмен не успевает произойти) А вот дальше уже и остывание и уменьшение давления при этом.
И еще один момент вы не учитываете. Давление связано с силой. Сила равна изменению импульса в единицу времени, а импульс пропорционален скорости.
А вот температура мера кинетической энергии. А она пропорциональна квадрату скорости.

[errnough]

Цитата:

1. Если удар о такие стенки упругий,

vicont в сообщении #305740 писал(а):

этот больший импульс погасится

И тогда к первому пункту это не относится. Про упругий удар не говорят "гасится".

Если удар не упругий,

vicont в сообщении #305740 писал(а):

На самом деле этот больший импульс погасится за счет растягивания стенок. В результате он до внешнего газа просто не дойдет.

Останется в колебаниях молекул стенок, которые как бы на растяжках? "Не дойдет" это лишь полфразы. Договаривайте ;)

vicont в сообщении #305740 писал(а):

Выбросьте газовый баллон в открытый космос

Тоже ведь не аргумент в этом контексте... Можно просто облить цилиндр жидким азотом. И сразу выпасть из контекста обсуждения причины стабильности давления в баллоне, с температурой, равной окружающей среде.

vicont в сообщении #305740 писал(а):

Сила равна изменению импульса в единицу времени

Можно допустить это в качестве довода, если покажете, как простой феномен неподвижного груза на опоре через такое определение количественно записывается.

Вы доводы в защиту давления как энергетической характеристики механического движения частиц приводите количественные, а проблема в том, что назначив разным процессам (давлению и температуре) одинаковую причину, а именно, энергию механического движения частиц, Вы не можете пояснить несимметричность следствий.
1. Изменили давление в замкнутом объеме, по этой характеристике не происходит обмена количеством энергии через стенки с окружающей средой. Окружающая среда также не влияет давлением на давление в замкнутом объеме.
2. Изменили температуру, и через эти же стенки обмен количеством энергии уже не удержишь, открытые ворота да и только...

[Gravist]

Физики, вы в "Матрице"!
Уважаемый Еrrnough, своим неадекватным участием в созданной Вами теме Вы вынудили меня потратить драгоценное время на повторение предмета, не входящего в круг моих интересов, а также на внимательную разборку вашего опыта по мат.логике, дабы этим же инструментом возразить Вам здесь. В теме "Есть ли синтаксис в математике?" Вы даже конкретно привели

errnough в сообщении #303882 писал(а):

... пример результата работы алгоритма в физике. Общее время работы примерно 3 часа за два дня... .

доказательство постановки опыта над людьми без их на то согласия.
Кстати будь замечено - мат.логическая тема проводится на достаточно высоком проф.уровне.
Предлагаю Вам публично извиниться перед участниками настоящей "темы", а модераторам обеих тем принять административные меры

[errnough]

(Оффтоп)

Gravist в сообщении #305805 писал(а):

доказательство постановки опыта над людьми без их на то согласия.

Доказательств не существует, это предмет веры. :) Возникает она с момента, когда в основу рассуждений кладутся предположительно истинные высказывания. Если не нравятся мои рассуждения, есть свобода не читать эту тему. Все мои утверждения вполне серьёзны, я вот сейчас собираюсь в Практикер поискать вакуумный насос. Или что-то вроде. Обещал же опыт поставить...

Что в парадоксе с кубиком под колпаком неприличного или нефизического? Коммуникация между людьми, в том числе между физиками, заключается в том, чтобы предоставить возможность корреспонденту максимально точно воспроизвести картину происходящего. Настолько точно, что проверить это можно даже восстановив опыт. При этом ошибочно думается, что эта картина и есть исходные посылки для рассуждений. Ошибка в том, что выпускается из виду, что картина рисуется в воображении с помощью терминов-образов. А они вовсе не буквы алфавита. Это осмысленные высказывания, построенные на более глубоких посылках, которые, опять-таки, принимаются за истинные. А те в свою очередь, снова высказывания. И так до бесконечности. За картиной не видны мои исходные посылки, а у корреспондента они свои.

Поскольку чужие модели навязывают что-то, и это отвлекает, (начались хихикания), решено было сделать традиционно-привычный шаг, и были предоставлены голые рассуждения над картиной с кубиком под колпаком, аккуратно сведенные в противоречие.

Поскольку возразить на противоречие нечего, придется порвать картину, на которой нарисован очаг ((с)Буратино), и порыться в своих посылках и взглядах на физическую действительность.

Но сделав так, мы подписываемся под приговором аксиоматическому методу в физике. Картина с очагом это аксиоматический метод.

[Gravist]

errnough в сообщении #305910 писал(а):

Коммуникация между людьми, в том числе между физиками, заключается в том, чтобы предоставить возможность корреспонденту максимально точно воспроизвести картину происходящего.

Еrrnough, не уводите респондентов данной темы "за корягу" своей основной темы мат.логики. Жду прямого ответа!

[errnough]

Возвращаясь к зеленым стрелочкам сил давления на кубик под колпаком... Мной замечены еще некоторые странности их изображения, например, у Ландсберга (рисунок дан в самом низу). Появились они в близком контексте для этой темы. Сначала сам контекст:

«...Стевин доказывает далее путем логических рассуждений и подтверждает экспериментом, что весовое давление жидкости на дно сосуда определяется площадью дна и высотой уровня жидкости и не зависит от формы сосуда. Значительно позже этот гидростатический парадокс был открыт Паскалем, не знавшим сочинения Стевина, написанного на мало распространенном голландском языке.» [Кудрявцев П. С. Курс истории физики]

«Из исследования равновесия жидкости в двух вертикальных сообщающихся сосудах различного сечения Бенедетти выводит «гидростатический парадокс» (т. е. одинаковость давления жидкости на основание при равных высотах независимо от формы сосуда), примыкающий к гидравлическому принципу Торричелли, который в следующем столетии был вновь рассмотрен Мерсенном и широко распространен Паскалем.» [Льоцци М. 'История физики' ]

Собственно, сам парадокс:


На левом рисунке:

Площадь $S_1$ равна единице.
1. вес гири $F_m=10\text{кгс}$ считается приложенным к рычагу слева.
2. вес воды $F_w=10\text{кгс}$ приложен к рычагу справа.
3. весы уравновешены
4. вода давит на дно с силой $F_w=10\text{кгс}$
5. Формула расчета $P=\rho g h S_1$ дает те же 10кгс.

На правом рисунке:

Площадь $S_1$ равна единице.
1. вес гири $F_m=5\text{кгс}$ считается приложенным к рычагу слева.
2. вес воды $F_w=5\text{кгс}$ приложен к рычагу справа.
3. весы уравновешены
4. вода давит на дно с силой $F_w=5\text{кгс}$
5. Однако, формула расчета $P=\rho g h S_1$ дает те же 10кгс.
Откуда взялись дополнительные 5 кгс?

«Галилей пришел к поразившему его выводу: сила давления на дно сосуда могла превышать массу налитой в сосуд воды (рис. 1). Ошибки в рассуждениях быть не могло, ибо эти рассуждения опирались на законы логики и, конечно же, на повседневный опыт.» [Фрадкин Б.З. 'Белые пятна безбрежного океана' - Москва: Недра, 1983]

Что произошло в дальнейшем с этим парадоксом. Считается, что его легко разрешили, цитирую того же Ландсберга:

«Как объяснить, что сила давления на дно сосуда может быть, в зависимости от формы сосуда, больше или меньше веса жидкости, содержащейся в сосуде? Ведь сила, действующая со стороны сосуда на жидкость, должна уравновешивать вес жидкости. Дело в том, что на жидкость в сосуде действует не только дно, но и стенки сосуда. В расширяющемся кверху сосуде силы, с которыми стенки действуют на жидкость, имеют составляющие, направленные вверх: таким образом, часть веса жидкости уравновешивается силами давления стенок и только часть должна быть уравновешена силами давления со стороны дна. Наоборот, в суживающемся кверху сосуде дно действует на жидкость вверх, а стенки — вниз; поэтому сила давления на дно оказывается больше веса жидкости. Сумма же сил, действующих на жидкость со стороны дна сосуда и его стенок, всегда равна весу жидкости. Рис. 252 наглядно показывает распределение сил, действующих со стороны стенок на жидкость в сосудах различной формы.»[Ландсберг. Элементарный учебник физики. т.1, стр. 302]

Нет ли здесь каких-то странностей, и действительно ли парадокс разрешен? Сила давления от стенок в расширяющемся кверху сосуде как будто выталкивает столб жидкости. В сужающемся кверху сосуде сила давления от стенок как будто прижимает под собой жидкость. Это действительно имеет место?

[DRG]

errnough в сообщении #305910 писал(а):

поискать вакуумный насос

зачем? обычный пылесос 2-3кват создаст неплохое разрежение (почти вакуум), возьмите 3л банку в качестве камеры, полиэтилен, скотч и пылесос.

[whiterussian]

gris,
отвечаю вам, как и обещала.

gris в сообщении #304396 писал(а):

Вот выдалась минутка. Я ещё раз более подробно постараюсь разъяснить самому себе Опытъ.
Итак, имеем стакан с некоторым содержимым и бумажку снизу. Почему бумажка не падает? А как она может упасть? Предположим, что в стакане вода. Для того, чтобы бумажка отвалилась, ей надо двинуться вниз. Вода сверху давит на бумажку, но снизу давит Атмосфера, причём с огромной силой. Сколько там на квадратный см? Во-о-от. 200 г воды это 2 н. Мелочь. Правда на воду сверху ещё давит воздух, который внутри. Вода чуть-чуть отогнёт бумажку или выгнет её. Но она несжимаема и нерастяжима. Объём воздушного кармана увеличится, но давление по Б-М упадёт. И разность давлений вновь прижмёт бумажку и загонит воду на место. А вот если при этом юрким молекулам воздуха удастся проникнуть внутрь стакана, то беда. Давление уравновесится. И положение снова стабилизируется. А когда-то вода вырвется на свободу.
Почему с песком не получается? Потому что при малейшем отклонении листка воздух проникает в стакан.

Потому, что изначально давление воздуха , который спрятался между песчинками - все та же атмосфера. Выход из ситуации - залейте в песок воду. Имейте ввиду, что законы Ньютона должны соблюдаться, а это означает, что геометрия стакана (читай - площадь сечения) и количество песка должны позволять равновесие. Хороший компромисс - чашка Петри...

Цитата:

Да ещё и поры в бумаге. Поверхностный слой воды затыкает все поры и крошечные отверстия у краёв стакана.

Поры есть всегда, не важно - вода или песок.

Цитата:

А вот я тут наливал жидкий гелий и дно отваливалось запросто. Малейшей неровности достаточно, чтобы он вылился в коллайдер наружу и впустил воздух.

А вы не забыли, что гелий у вас постоянно кипел - тем самым нагнетая давление сверху?!.

Цитата:

Кажущаяся парадоксальность опыта со стаканом и водой состоит в том, что результирующая сила, действующая на листочек, в условиях опыта действительно направлена вниз. Но при малейшем его движении положение кардинально изменяется. Тому виной вязкость и практическая нерастяжимость воды. (Изменение плотности, конечно, происходит при изменении давления, но в нашем случае им можно пренебречь).

Насчёт левитации стакана. На него же сверху тоже давит атмосфера. Но левитацию легко устроить. Сделать стакан пустой внутри стенок. Чтобы его средняя плотность была меньше плотности воздуха. Полетит, как миленький.

Насчёт пробки может нужно нагреть бутылку и пробка затянется? Или делать это в вакууме.

Надеюсь, что это комментировать не надо...

-- Сб апр 03, 2010 16:12:53 --

errnough,
Отвечаю на ваш тезис исключительно потому, что вы ответили на мой вопрос.
Ваше допущение:

errnough в сообщении #305670 писал(а):

Тогда начав сокращать количество шариков внутри, можно сократить их до одного, и следовательно, в окружении цилиндра можно считать достигнутым полный вакуум, без шариков.

абсолютно неверно. Количество шариков - это количество вещества, т.е. газа.
При постоянной температуре и постоянном объеме сокращение количества газа ведет к пропорциональному сокращению давления.
Все это описывается законом для идеального газа:
$PV=\nu RT$
Где $\nu$ - количество молей газа...

[ewert]

whiterussian в сообщении #306200 писал(а):

Потому, что изначально давление воздуха , который спрятался между песчинками - все та же атмосфера.

Это как раз несущественно: какая разница -- воздух между песчинками или просто сверху. А существенен вот именно водяной запор в "бесконечно узкой" щели между бумажкой и краем стакана. Через которую воде не вылиться -- да, именно из-за капиллярных явлений.

[errnough]

2 whiterussian:

Сокращение количества шариков это всего лишь процедура построения модели. О ней спорить не нужно. Меня больше интересовал Ваш вопрос о зеленых стрелках давления $P$, о котором Вы оставили замечание, что он очень важен. Стрелочками я попытался отобразить то, что имелось в виду в Ваших формулах. В зависимости от цитируемого источника эти стрелки могут быть нарисованы и в другую сторону, БСЭ:

Соответственно, и объяснение БСЭ противоположное Ландсбергу: «Объясняется Гидростатический парадокс тем, что поскольку гидростатическое давление $p$ всегда нормально к стенкам сосуда, сила давления на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую $p_1$, которая компенсирует вес излишнего против цилиндра 1 объёма жидкости в сосуде 3 и вес недостающего против цилиндра 1 объёма жидкости в сосуде 2.» У Лансберга вертикальная составляющая направлена от "сил давления со стороны дна".

Вам в какую сторону больше нравится?

[ewert]

errnough в сообщении #306312 писал(а):

Вам в какую сторону больше нравится?

В любую, они эквивалентны. Просто БСЭ рассматривает силы давления, а Ландсберг -- наоборот, реакции стенок.