Природа импульса

[AlexKyiv]

Меня интреует природа импульса. Ситуация: В поле сил тяжести (на замле) происходит сталкновение двух предметов. Видимой деформации не происходит. Предметы разлетаются в стороны оставаясь визуально целыми. Что в этом случае происходит на уровне вещества ? Чем выражаеться энергия (импульс) которая передаеться от одного предмета другому на уровне вещества ?

[BISHA]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Что в этом случае происходит на уровне вещества ?

Если механическая деформация, то изменение расстояния между молекулами или атомами.

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Чем выражаеться энергия (импульс) которая передаеться от одного предмета другому на уровне вещества ?

Вычисляем скорости тел по законам сохранения импульса и энергии, а затем можем посмотреть как изменилась первоначальная энергия тел.

[мат-ламер]

Закон сохранения импульса справедлив на разных уровнях - как на уровне двух макротел, так и на уровне атомов.

[ivanhabalin]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Что в этом случае происходит на уровне вещества ?

Наверное, ни чего не происходит. Но относительное изменение. всё таки есть.
Я сам толком не пойму. Я думаю, как раз этот вопрос интересует ТС. Импульс, всё таки подразумевает точку отсчёта. Кто может поясните пожалуйста.

[Xey]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Что в этом случае происходит на уровне вещества ?

Вещество, это молекулы касающиеся друг друга электронными оболочками. При ударе тел, оболочки упруго деформируются и должны смещаться относительно друг друга. При смещении оболочки трутся. Коэффициенты трения электронных оболочек измеряют экспериментально (на атомносиловых микроскопах). Трение оболочек ввидимо приводит к потере энергии ,она тратится на возбуждение электронов атома.
Наверно этим(потерей знергии) столкновения тел отличаются от столкновения атомов. С учетом того, что в теле электронные уровни атомов размыты и они могут поглощать любые порции энергии.

[мат-ламер]

Xey в сообщении #655834 писал(а):

Трение оболочек ввидимо приводит к потере энергии ,она тратится на возбуждение электронов атома.

А если удар упругий? Мне кажется, что можно воспользоваться одномерной моделью из шариков, соединёнными пружинками. Тут любопытно, что после того, как тела разойдутся, колебания пружинок прекращаются.

[Munin]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Меня интреует природа импульса. Ситуация: В поле сил тяжести (на замле) происходит сталкновение двух предметов. Видимой деформации не происходит. Предметы разлетаются в стороны оставаясь визуально целыми. Что в этом случае происходит на уровне вещества ? Чем выражаеться энергия (импульс) которая передаеться от одного предмета другому на уровне вещества ?

В конечном счёте всё выражается в изменениях волновых функций и квантовых полей. Например, волновые функции неподвижного и движущегося электрона - разные. Глядя на волновую функцию, можно понять, какой импульс у частицы, и какая энергия. То же относится к электромагнитному полю между частицами в твёрдом теле. Когда тело неподвижно, это поле имеет один вид, а когда тело движется - другой.

Всё это изучается в теоретической физике, и требует знания математики (линейной алгебры и векторного и тензорного исчисления).

-- 08.12.2012 20:35:52 --

ivanhabalin в сообщении #655771 писал(а):

Наверное, ни чего не происходит.

Неверно.

ivanhabalin в сообщении #655771 писал(а):

Импульс, всё таки подразумевает точку отсчёта.

Неверно.

Xey в сообщении #655834 писал(а):

Вещество, это молекулы касающиеся друг друга электронными оболочками.

Да. И законы этих оболочек, их движения и взаимодействия, таковы, что движущиеся оболочки отличаются от неподвижных, а прижатые одна к другой - от свободных.

Xey в сообщении #655834 писал(а):

При смещении оболочки трутся. Коэффициенты трения электронных оболочек измеряют экспериментально (на атомносиловых микроскопах). Трение оболочек ввидимо приводит к потере энергии ,она тратится на возбуждение электронов атома.

Охосподи... Тереться они не умеют!!! :-) Они умеют притягиваться, отталкиваться, слипаться (это когда возникает химическая связь). На атомносиловых микроскопах измеряют притяжение и отталкивание. А трение - это макроскопический процесс, состоящий в том, что неровности одной поверхности зацепляются за неровности другой поверхности (и другие варианты), и сводящийся на микроуровне к тем же самым притяжению, отталкиванию, слипанию, столкновениям.

Xey в сообщении #655834 писал(а):

Наверно этим(потерей знергии) столкновения тел отличаются от столкновения атомов. С учетом того, что в теле электронные уровни атомов размыты и они могут поглощать любые порции энергии.

Электронные уровни атомов не размыты. Просто никаких уровней атомов в твёрдом теле уже нет, а есть коллективные возбуждения многих атомов. Их можно понять на уровне волн возбуждения (например, звуковых волн), расходящихся в среде твёрдого тела от той точки, в которую была передана энергия. Раз волна разошлась, то энергию обратно не вернуть, она оказывается потеряна.

[Xey]

Munin в сообщении #655911 писал(а):

Охосподи... Тереться они не умеют!!! Они умеют притягиваться, отталкиваться, слипаться (это когда возникает химическая связь). На атомносиловых микроскопах измеряют притяжение и отталкивание.

Измеряют и поперечную силу. Другое дело, что кантилевер , гнется и поэтому перескакивает из одной ямки в другую. Но со временем измерят и трение атома по атому.

Здесь пытаются подойти к этому.

Цитата:

Ученым из университета Аугсбурга (Германия) удалось достичь значительного прогресса в технике экспериментальных исследований, позволившего им с помощью специального микроскопа измерить силу трения, создаваемую отдельным атомом вольфрама при перемещении по кремниевой подложке.
Атомно-силовая микроскопия позволяет измерить силы электростатического взаимодействия между высокочувствительным щупом, вольфрамовое острие которого имеет ширину всего в один атом, и поверхностью. С помощью таких измерений можно построить трехмерную карту сил взаимодействия, действующих между атомами. Трение вызывается диссипацией энергии при смещении атомов друг относительно друга, когда макроскопические объекты скользят один по поверхности другого.
Еще в 1929 году британский физик Г. А. Томлинсон (G. A. Tomlinson) характеризовал трение как явление, вызываемое "перемещением одного атома по другому". Экспериментально доказать его правоту удалось только сейчас.
Немецким физикам с помощью одной из разновидностей методики атомной силовой микроскопии, получившей название "частотно-модулированная микроскопия поперечных сил", удалось перемещать острие щупа по поверхности, произведя при этом высокоточные измерения возникающей силы трения. http://old.college.ru/chemistry/article ... le013.html

[Munin]

Xey в сообщении #662940 писал(а):

Измеряют и поперечную силу.

Ага. В смысле, поперечную для кантилевера. Но не для атомов!

Xey в сообщении #662940 писал(а):

Но со временем измерят и трение атома по атому.

Этого не будет никогда, потому что атомы не трутся! Они этого не умеют! Нету у них такого свойства в запасе!

В цытате речь идёт о том, что смещаясь от одного атома к другому, острие смещает сами атомы, причём так, что они не успевают сместиться обратно, когда острие уже уходит вперёд. Таким образом, энергия теряется безвозвратно (диссипируется).

[grishenka]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Меня интреует природа импульса. Ситуация: В поле сил тяжести (на замле) происходит сталкновение двух предметов. Видимой деформации не происходит.

Отменная тема,
рассмотрите столкновение тел, без деформации, т.е. без потенциальной энергии, так вы придете к тому, что можно рассматривать и одно тело.
В итоге вам необходимо последовательно и ясно описать поведение вектора силы инерции в теле, могу лишь сказать, что вектор силы инерции не зависит от времени, но повышается последовательно,
Представьте что тело может находится с состоянии покоя но иметь импульс, это своего рода состояние не реализованного импульса, ведь деформации нет, и нет потенциальной энергии.
Инерция обусловлена поведением электромагнитного поля вокруг тела.
Конечный итог, если уразумеете, направление имеет энергию, это главное, соответственно отсюда выводы.

Для многих это чушь, но для тех кто вникает в суть, тот будет ооочень рад это читать.

[rustot]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Меня интреует природа импульса. Ситуация: В поле сил тяжести (на замле) происходит сталкновение двух предметов. Видимой деформации не происходит. Предметы разлетаются в стороны оставаясь визуально целыми. Что в этом случае происходит на уровне вещества ? Чем выражаеться энергия (импульс) которая передаеться от одного предмета другому на уровне вещества ?

передается на уровне изменения скорости этого вещества. первое тело приложило ко второму силу и изменило его скорость, второе тело приложило к первому силу и изменило его скорость. больше ничего не произошло

если в выбранной системе отсчета скорость первого тела уменьшилась, а второго увеличилась, то выглядит так, что первое передало нечто другому. но в другой системе отсчета наоборот у второго тела скорость уменьшилась и выглядит уже так, что второе передало нечто другому. на самом деле они совершенно равноправно поменяли друг другу скорость приложив друг к другу равную силу. нельзя сказать кто из них был инициатором, а кто объектом этого столкновения. просто так сложилось

поскольку изменение скорости не только пропорционально приложенной силе но и обратно пропорционально массе объекта, то удобно ввести отдельное понятие их произведения - импульса, скорость изменения которого как раз ровно равна (а не просто пропорциональна, как скорость изменения скорости) силе. это удобно

[VPopov]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Что в этом случае происходит на уровне вещества ?

Эту ситуацию следует рассматривать одновременно с позиции 2-го и 3-го законов Ньютона.
Второй закон. Действующая на тело сила определяется через произведение массы тела на его ускорение: $\mathbf{F}^{out}=m \mathbf{a}$ и речь здесь идет о внешней силе.
Третий закон. При любом взаимодействии двух тел сила, с которой первое тело действует на второе, равна по величине и направлена противоположно силе, с которой второе тело действует на первое: $\mathbf{F}^{in}_{12}=-\mathbf{F}^{in}_{21}$ и речь здесь идет о внутренних силах:

Главным условием здесь выступает сохранение «вещества», т. е. $m=m_1+m_2$ до столкновения и после, неважно какое оно – упругое или вязкое. Саму же динамику столкновения описывает график импульсов сил действия и противодействия:

При этом суммарный импульс тел сохраняется только при абсолютно упругом столкновении, который, как очевидно, является идеализацией. В общем случае следует говорить о сохранении энергии. На сложный характер процесса столкновения, характеризующегося как внешними, так и внутренними силами, впервые обратил внимание Лейбниц: «При ударе… часть силы поглощается маленькими частицами, из которых состоит масса, а не передаются целому телу. И это происходит всякий раз, когда сжатая масса не вполне восстанавливается… Итак, когда части тела поглощают силу или совсем, как это бывает при столкновении двух кусков глины, или частично, как это бывает при ударе двух деревянных шаров, которые гораздо менее упруги, чем шары из яшмы или закаленной стали, когда, говорю я, часть силы поглощается частями тел, то при этом теряется не только абсолютная сила, но и относительная скорость… Однако, несмотря на все это, потеря части силы нисколько не затрагивает непоколебимой истинности закона сохранения силы в природе: та часть суммарной силы соударяющихся тел, которая видимым образом теряется, поглощаясь частицами тела, вовсе не теряется в абсолютном смысле…» (Лейбниц Г. В. Сочинения по механике. М.; Ижевск. 2001. С. 70.).

[Munin]

Во времена Лейбница терминология была другая, что видно по выражению "закон сохранения силы": сегодня это законы сохранения импульса и энергии, а сила не сохраняется. Читать древние физические и математические трактаты надо с серьёзной предварительной подготовкой.

[Shamin]

AlexKyiv в сообщении #655723 писал(а):

Видимой деформации не происходит. Предметы разлетаются в стороны оставаясь визуально целыми. Что в этом случае происходит на уровне вещества ?

Стукните потихоньку вилкой по бокалу с шампанским, услышите и увидите: пойдут возмущения по межмолекулярым связям которые будут иметь вид затухающей волны

[VPopov]

Munin в сообщении #666510 писал(а):

сегодня это законы сохранения импульса и энергии, а сила не сохраняется.

Именно это я и имею в виду, что непосредственно видно из одновременного привлечения к описанию столкновения 2-го и 3-го законов. Импульс в чистом виде для макротел никогда не сохраняется, это идеализация для так называемых абсолютно твердых тел. Всегда сохраняется удвоенная кинетическая энергия сталкивающихся тел, что Лейбниц, споря с картезианской оппозицией (к ней, кстати, принадлежали Ньютон и Гюйгенс) называл "живой силой" - $mv^2$. Вопрос к желающим занять избыток свободного времени в новогодние каникулы: что есть в этой формуле Лейбница $v$ и какая масса берется в расчет,когда $m_1 \ne m_2$?