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
11468
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
7740
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
11468
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
11468
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
11468
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
11468
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
7740
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: 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