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 Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7  След.
 
 
Сообщение09.01.2006, 12:21 
http://www.exn.ca/video/?video=exn20040 ... domino.asx

  
                  
 
 
Сообщение09.01.2006, 12:41 
Экс-модератор
Аватара пользователя


30/11/05
1275
Аурелиано Буэндиа писал(а):
Сформулирую вопрос: какой механизм передачи угловой скорости при ударе?
Если исходить из того, что сила реакции костяшки домино перпендикулярна поверхности
(а это так, потому что я не знаю ни одного аргумента против этого), то напрашивается 2-а
варианта:
1) удар не мгновенный. В течении удара костяшка успевает отклониться на некоторый угол.
2) нужно учитывать взаимодействие костяшек со столом! Это может привести к частичной потере вращательной энергии.

Остается ещё первый вариант. То что удар не мгновенный видно из ролика discovery. Там это заметно, поскольку масса следующей плиты больше предыдущей! А в эксперименте незванного гостя это скорее всего не заметно, но тоже присутствует и играет роль. Осталось построить модель =)) Кому не слабо?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.01.2006, 21:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
Оставляя в стороне ролик Discovery Channel (у меня есть свое понимание происходящего, но мне трудно сказать доказательно что-либо без покадрового просмотра, а его сделать не дают), я хочу предложить участникам обсуждения более простую задачу. Может, хоть с ней справимся?

Одиноко и тоскуя падает одна костяшка домино на плоскости с трением. Дана начальная угловая скорость. Описать падение (до удара о плоскость). Доп. вопрос - как повлияет толщина костяшки? Желающие сделать анимацию -- будем очень благодарны...

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.01.2006, 22:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
Аурелиано Буэндиа писал(а):
А как Вы умудрились определить его в домашних условиях с такой потрясающей точностью?

Говорил же Козьма Прутков - "Смотри в корень!". В данном случае, корень слова умудрился. Мудр я :D. И скромен не по летам :P.

Схема эксперимента проста. Нам нужно измерить не силу трения, а коэффициент трения. Этим и воспользуемся:
Изображение
Черный треугольник - упор - не дает нижней костяшке двигаться. Блок приподнят так, чтобы нить была натянута горизонтально. И все. Находим $k$ такое, что $k$ костяшек скользят, а $k+1$ - нет. Тогда, очевидно, $\frac{m}{k+1} \le \mu \le \frac{m}{k}$. Теперь, чтобы уточнить границы интервала, повторим эксперимент с другим $m$. Очень видно, что $\mu$ находиться в пересечении интервалов. Ну, а дальше -- арифметика.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.01.2006, 12:36 
Экс-модератор
Аватара пользователя


30/11/05
1275
Незванный гость, я вот что думаю. Про коэффициент трения известно, что он не зависит от площади соприкасающихся поверхностей и от силы давления. Но зато зависит от состояния поверхностей. У меня возникла гипотеза, что коэффициент трения может быть другим, т.к. костяшки стоят под углом. Не могли бы Вы умудриться :lol: ещё разок и изменить $\mu$ для костяшек под углом? Возможно это будет выглядеть так
Изображение

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.01.2006, 18:32 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
Подумааю, но трудно. Представьте себе 18 костяшек в таком состоянии... И стопочкой-то было непросто.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.01.2006, 18:45 
Экс-модератор
Аватара пользователя


30/11/05
1275
незванный гость писал(а):
:evil:
Подумааю, но трудно. Представьте себе 18 костяшек в таком состоянии... И стопочкой-то было непросто.

Я Вас понимаю это не просто... Пока я даже не представляю какой должен быть эксперимент. Возможно существуют другие способы. Я тоже подумаю.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.01.2006, 19:04 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
Простите за въедливость, но это действительно так важно? Ну будет он 0.12 или 0.45. Ну и что? Я все-таки рассматриваю задачу чуть шире, как падению любого комплекта домино, а не только моего. И в этом смысле к.трения нужен только для сверки модели с экспериментом. Но у нас модели-то нет. А к.трения меняется от комплекта к комплекту. Я выбрал этот из двух соображений - эстетических, и близости формы костяшки к паралелепипеду (нет закруглений, декоративных утолщений et cetera), что упрощает сверку (согласование) с теорией. Но он не единственный во вселенной. По хорошему, надо было бы "домино" нарезать из дерева, сторого выверяя параметры. Много чего надо было бы по хорошему, да времени нет ни на что.

Из любопытства - а чем Вы картинки рисуете?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.01.2006, 19:49 
Экс-модератор
Аватара пользователя


30/11/05
1275
незванный гость писал(а):
:evil:
Простите за въедливость, но это действительно так важно? Ну будет он 0.12 или 0.45. Ну и что? Я все-таки рассматриваю задачу чуть шире, как падению любого комплекта домино, а не только моего. И в этом смысле к.трения нужен только для сверки модели с экспериментом. Но у нас модели-то нет. А к.трения меняется от комплекта к комплекту. Я выбрал этот из двух соображений - эстетических, и близости формы костяшки к паралелепипеду (нет закруглений, декоративных утолщений et cetera), что упрощает сверку (согласование) с теорией. Но он не единственный во вселенной. По хорошему, надо было бы "домино" нарезать из дерева, сторого выверяя параметры. Много чего надо было бы по хорошему, да времени нет ни на что.
Из любопытства - а чем Вы картинки рисуете?

Adobe Photoshop 7.0
Да модели нет. Точнее у нас сейчас есть 2-а варианта. Недостаток первого - отсутствие четких физических аргументов. Второго - неправдоподобный коэффициент трения (0.7 для скорости 1 м/с). А вы можете перечислить ваш список возможных объяснений механизма стабилизации скорости? Кстати, я не соглашусь с вами по поводу углов. Если бы они были бы закруглённые, то вопосов было бы меньше.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение12.01.2006, 01:24 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
Аурелиано Буэндиа писал(а):
Второго - неправдоподобный коэффициент трения (0.7 для скорости 1 м/с).

С моей точки зрения, основным недостатком Вашей модели является предположении о сохранении энергии при столкновении. Оно никуда не годиться. Кроме того, во время столкновения направление силы трения между домино скорее всего меняеется, что Ваша модель тоже не учитывает. Все это заметно завышает скорость.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение12.01.2006, 13:52 
Заслуженный участник


28/10/05
1368
Рыпалась туда-сюда, раз обсуждение в том или ином виде идет, то оставлю.

Аурелиано Буэндия писал(а):
То что удар не мгновенный видно из ролика discovery.


Пока не пишу уравнений, то работает только моя интуиция, которая основана на том, как я понимаю данное явление. Мне почему-то в первой модели без рассмотрения лезли в голову приблизительно такие мысли: "Доспутим есть такая теория. И что же это за теория? - Идеализированная. И что же в результате получится - такая же идеализированная скорость. А что это за скорость всем понятно."

LynxGAV первое сообщение писал(а):
Взаимодействие доминошек явно не мгновенное - это длительный процесс...


Да там же еще массы разные, это важно.


незванный гость писал(а):
Одиноко и тоскуя падает одна костяшка домино на плоскости с трением. Дана начальная угловая скорость. Описать падение (до удара о плоскость). Доп. вопрос - как повлияет толщина костяшки?


незванный гость писал(а):
Одинокое домино - падает. Удивительно, как оно нетривиально. Почему и какие ускорения. Почему и какие силы. Откуда берется момент инерции, если все силы вроде расписаны, и всюду - массы. Оценка, когда начинает проскальзывать. И как это все меняется, если взять "мало-толстое" домино, т.е. пренебрегать толщиной при вычислении момента инерции, но не во всех остальных расчетах.


Во-первых, до сих пор Вы описывали падение не без трения, а с бесконечным коэффициентом трения - ОБ СТОЛ, а не об другую доминошку. Теперь нужна его конечность. Но мне кажется, что в первую очередь, нужен ненулевой коэффициент трения об другую доминошку, в то время как до сих пор был нулевой. В таком случае падение как происходит. После начального толчка доминошка начинает поворачиваться (вначале допустим что так) вокруг своего нижнего конца, или соответствующего УГЛА этого конца, по направлению движения - если толщина конечная. Как именно она поворачивается, Вы знаете - умеете записывать уравнения для моментов относительно этой точки. Так как это Вы знаете, то наверное можно посчитать и силу, с которой стол посредством силы трения должен удерживать ось поворота доминошки в одной точке - по горизонтали F_hor. Силу реакции F_vert Вы тоже знаете, зная характер движения доминошки (при малых углах это должно быть mg, а вот при больших не знаю - можно ли пренебрегать отличием от mg). Когда
F_hor<\miu*F_vert все в порядке - движение происходит именно так, как было описано.
Если же F_hor<\miu*F_vert, то на самом деле, конечно, доминошка проскальзывает относительно стола, и на самом деле F_hor=\miu*N. Тогда у Вас все то же самое, только движение не есть только поворот, а доминошка как целое скользит + поворачивается вокруг центра тяжести.
Короче, есть два режима таким образом, для каждого из которых можно, по-видимому, записать полную систему уравнений движения. Доминошка переходит из одного режима в другой при том равенстве F_hor=\miu*N. Оно должно как-то переписываться через угловую скорость (?) - в режиме поворота - и давать следовательно граничную угловую скорость этого режима. Как там в режиме с проскальзыванием - сразу так не приходит в голову. Другой вопрос - когда на самом деле доминошка переходит из одного в другой.
1) Когда угол наклона большой (->\pi/2) доминошка должна проскальзывать (мне так кажется, наверное, можно показать) независимо от своей угловой скорости (переход непроскальзывание -> проскальзывание про больших углах; возможно не имеет значения если учесть что там рядом стоит вторая доминошка).
2) Когда угол маленький, должна быть некоторая предельная угловая скорость (или соотношение на переданный импульс и момент импульса), начиная с которой доминошка должна проскальзывать (возможный переход непроскальзывание -> проскальзывание при конечный углах за счет ускорения поворота силой тяжести).
3) Когда доминошка проскальзывает достаточно долго, очевидно скорость ее гасится и проскальзывание ее прекращается (возможный переход проскальзывание -> непроскальзывание за счет диссипации). Казалось бы, что это неважно - нужны большие времена для такого замедления. Но не знаю, смутно как-то. Наверное, можно выбросить для начала.

Таким образом, похоже что картина может быть такой:
а) Момент импульса большой, импульс маленький (условно - не знаю какие там на самом деле неравенства) <=>(?) нач угловая скорость маленькая:
вначале доминошка не скользит, потом ускоряется силой тяжести при повороте и начинает проскальзывать (если доминошки не слишком близко стоят, чтобы успела ускориться!) -> падает на соседнюю.
б) С самого начала удар "сильный" (момент большой? или что там) и она проскальзывает. Возможен переход к непроскальзыванию за счет гашения скорости нижнего конца треним (см. пункт 3), тогда после этого ее поворрот ускоряется силой тяжести (=> опять проскальзывание??), она падает на соседнюю доминошку.

При столкновении (в чем я лично сомневалась) совершенно все равно есть проскальзывание ОТНОСИТЕЛЬНО СТОЛА или нет, т.к. силы трения все равно конечные, в отличие от бесконечных сил между доминошками.

Вот так вот все запутано получилось.

Да, от толщины практически ничего не зависит, только ось чуть меняется, что сводится к тому, что как начальный угол (от оси к центру тяжести) так и конечный чуть-чуть меняются, в меру толщины.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение15.01.2006, 20:45 
LynxGAV писал(а):
Вот так вот все запутано получилось.


В развитие предложенных рассуждений.

Уравнение для углового ускорение домино: 3g*sin( фи)/2l.
Фи - угол отклонения, l -длина домино.

Линейное ускорение центра тяжести - умножить на l/2.
a = 3 g sin ( фи)/4.

а_гориз = 3 g sin(фи)cos(фи)/4 = 3 g sin(2 фи)/8;
а_верт = 3 g sin(фи) sin(фи)/4.

Соответсвенно вес = g(1- 3 sin(фи) sin(фи)/4).
Сила трения = мю * вес = мю * g(1- 3 sin(фи)sin(фи)/4).

мю - коэффициент трения.

Теперь приравниваем силу трения и а_гориз.

мю * g(1- 3 sin(фи) sin(фи)/4) = 3 g sin(2 фи)/8.

К сожалению всю тригонометрию почти забыл после окончания средней школы, поэтому могу ошибиться.

sin(2 фи- тэта) = 5 мю / 3 sqrt(1 + мю * мю).

tan (тэта) = мю .


При мю > 0.75 решений нет, т.е. скольжения нет.

При мю = 0.75 одно решение фи = пи/4 + тэта/2.

При мю < 0.75 два решения , т.е. домино скользит в некотором диапазоне углов.

В период скольжения картина конечно меняется, но я думаю не сильно.

  
                  
 
 
Сообщение16.01.2006, 18:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
Я несколько не согласен с Вашими формулами для ускорений. Центр масс должен двигаться ускоренно даже для движения с постоянной угловой скоростью.

 Профиль  
                  
 
 Подведите итоги!
Сообщение20.05.2006, 12:45 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/05/06
668
куда, зачем, почему?
Я просмотрел ваши рассуждения по этой задаче. Все довольно запутанно. В итоге я сам склонялся к мнению что доминошки при столкновении не слипаются. Пока у меня руки до решения не дошли, но тут встает проблема , считать ли пол гладким или думать что доминошки закреплены на шарнирах. Понятно, что нужно считать что то с моментами импульса. И все таки считать, что пол гладкий! Если кому нибудь эта еще тема интересна, напишите список тезисов модели приближающей значение скорости к истине.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подведите итоги!
Сообщение21.05.2006, 11:13 
Экс-модератор
Аватара пользователя


30/11/05
1275
Хет Зиф писал(а):
Я просмотрел ваши рассуждения по этой задаче. Все довольно запутанно. В итоге я сам склонялся к мнению что доминошки при столкновении не слипаются. Пока у меня руки до решения не дошли, но тут встает проблема , считать ли пол гладким или думать что доминошки закреплены на шарнирах. Понятно, что нужно считать что то с моментами импульса. И все таки считать, что пол гладкий! Если кому нибудь эта еще тема интересна, напишите список тезисов модели приближающей значение скорости к истине.


список тезисов это сильно. Насколько я помню, окончательная модель так и не была найдена. Что касается вопроса считать ли пол гладким или нет, то я склоняюсь к тому, что домино можно считать закрепленным на шарнире, когда расстояние межну домино меньше длины домино. Если расстояние примерно равно длине, то нужно учитывать, что при ударе доминошки могут скользить. Но это только предположения, которые нужно исследовать.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 95 ]  На страницу Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7  След.

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



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


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