Двигатель работающий за счёт выброса магнитного поля

[чайник17]

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

Афон говорит про случай, когда центр масс сосредоточен в грузе (когда масса груза много больше массы веревки), груз не сможет висеть, посколько центр масс, который будет внутри груза, будет ускоряться в поле тяготения, если он не будет ускоряться, это будет нарушение 2го закона Ньютона.

Для реальных верёвок длиной 6 км это невозможно. Центр масс будет находиться вне груза и спокойно сможет двигаться вниз пока груз неподвижен в течение секунды.

[чайник17]

А почему не будет так как написал г-дин аФон включая все примеры без грав.поля (с пружинами).
Потому что сила приложеная к твердому телу будет передоваться со скоростью света (скорость взаимодействия в даной среде)
А если нам нужно передать энергию через среду (например 100км стальную стену) то это можно сделать не быстрее чем скорость звука в стали
ВОТ ТАК

Скорость распространения продольной волны механического напряжения есть скорость звука в данной среде. Это и есть скорость механического взаимодействия в данной среде, при условии малости напряжений. При достаточно малых напряжениях, изменение механического напряжения (давления), и если умножить на площадь, силы, и будет распространяться с скоростью звука. Никакого другого взаимодействия со скоростью света распространяться не будет.

При росте напряжений появятся нелинейные эффекты и ударные волны вместо звука. Ударные волны распространяются быстрее звука.

Касательно этой задачи, стержень/трос/верёвка на практике порвётся задолго до появления ударных волн, хотя небольшую нелинейность наверное можно будет заметить.

[чайник17]

Поднесите руку к лампочке на 220 вольт и ощутите давление фотонов. Потом поднесите два магнита друг к другу неправильными сторонами, и ощутите другое воздействие. Почувствуйте, так сказать, разницу.

А потом поднесите руку к месту, где магнитное поле примерно той же силы, что и у постоянного магнита, только меняется примерно миллиард раз в секунду. Выходной волновод промышленного размера магнетрона подойдёт.

И почувствуйте разницу.

Руку потом придётся отрезать, это небольшие издержки эксперимента.

[jettero]

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

Афон говорит про случай, когда центр масс сосредоточен в грузе (когда масса груза много больше массы веревки), груз не сможет висеть, посколько центр масс, который будет внутри груза, будет ускоряться в поле тяготения, если он не будет ускоряться, это будет нарушение 2го закона Ньютона.

Для реальных верёвок длиной 6 км это невозможно. Центр масс будет находиться вне груза и спокойно сможет двигаться вниз пока груз неподвижен в течение секунды.

если центр масс будет не в грузе, то тогда груз может повисеть, пока не дойдет упругая волна, я не против  
а если центр масс в нем, то тогда фигня получается

[аФон]

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

Афон говорит про случай, когда центр масс сосредоточен в грузе (когда масса груза много больше массы веревки), груз не сможет висеть, посколько центр масс, который будет внутри груза, будет ускоряться в поле тяготения, если он не будет ускоряться, это будет нарушение 2го закона Ньютона.

Для реальных верёвок длиной 6 км это невозможно. Центр масс будет находиться вне груза и спокойно сможет двигаться вниз пока груз неподвижен в течение секунды.

если центр масс будет не в грузе, то тогда груз может повисеть, пока не дойдет упругая волна, я не против  
а если центр масс в нем, то тогда фигня получается

Если Вы признаете, что груз узнает (что его отрезали) через звуковую волну в веревке, то Вам придется признать и что масса будет висеть, пока до нее дойдет звуковая волна

[аФон]

От звука в корпусе ракеты мы не можем уйти - это принципиальный момент, это суть проблемы.
Со скоростью звука  в корпусе ракеты передаются скорости в конец ракеты

корпус ракеты тут не причем, представьте, что она размером с атом, корпус не участвует в сути опыта, забудьте про него

если тащить один конец стержня (неважно ракетой или еще как-то) с ускорением 1 g, то это эквивалентно тому, что он подвешен за этот конец в поле тяготения Земли

и если в один момент времени перестать его тащить, то сам по себе он ускоряться не будет, его центр масс будет дальше двигаться с набраной скоростью и нулевым ускорением

если бы было иначе, то закон сохранения импульса бы не работал

Я Вам уже объяснил, что в стержне имеет место распределение скоростей вдоль длины стержня (в момент отрезания) от V до V-aL/c
Или V(x)=V-ax/c
Выравнивание этих скоростей даст эффект ускоренного движения стержня.
Закон сохранения импульса не нарушается, а стержень движется ускоренно за счет выравнивания скоростей его частей

[аФон]

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

Афон говорит про случай, когда центр масс сосредоточен в грузе (когда масса груза много больше массы веревки), груз не сможет висеть, посколько центр масс, который будет внутри груза, будет ускоряться в поле тяготения, если он не будет ускоряться, это будет нарушение 2го закона Ньютона.

Когда вы отрежете веревку держащую массу, то сила в веревке останется и это очень мощная сила. Эта сила будет исчезать со скоростью звука, при этом верхняя часть веревки с помощью этой дикой силы будет страшно ускоряться вниз.
У нас получится что-то типа реактивного движка, который из "сопла плюется веревкой"
То есть масса левитирует 3.3 сек за счет "выброса веревки вниз с высокой скоростью"

Это как если Вас выбросили из самолета вместе со столом, Вы изловчилиссь, оттолкнулись от стола и оказались опять перед люком самолета.
Вот так и массивный шар отталкивается от веревки, разгоняя ее вниз, и сам не падая

[jettero]

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

Афон говорит про случай, когда центр масс сосредоточен в грузе (когда масса груза много больше массы веревки), груз не сможет висеть, посколько центр масс, который будет внутри груза, будет ускоряться в поле тяготения, если он не будет ускоряться, это будет нарушение 2го закона Ньютона.

Когда вы отрежете веревку держащую массу, то сила в веревке останется и это очень мощная сила. Эта сила будет исчезать со скоростью звука, при этом верхняя часть веревки с помощью этой дикой силы будет страшно ускоряться вниз.
У нас получится что-то типа реактивного движка, который из "сопла плюется веревкой"
То есть масса левитирует 3.3 сек за счет "выброса веревки вниз с высокой скоростью"

Это как если Вас выбросили из самолета вместе со столом, Вы изловчилиссь, оттолкнулись от стола и оказались опять перед люком самолета.
Вот так и массивный шар отталкивается от веревки, разгоняя ее вниз, и сам не падая

на физическом форуме пара сотен постов уже, именно про эту задачу

а насчет "реактивного выброса" веревки – из чего следует, что веревка будет обладать большим импульсом? в условии задачи такого нет, можно взять нить, которая почти не растягивается и следовательно импульса от нее почти не будет, значит объяснение, что он висит за счет ее импульса не подходит

а насчет того, что центр масс может покоится - мне не нравится вот что:
если нить отрезают от ракеты, и центр масс системы нить+груз неподвижен относительно ракеты, то получается, что эта система ускоряется сама по себе, без приложения внешней силы, прямо вечный двигатель какой-то

[аФон]

а насчет "реактивного выброса" веревки – из чего следует, что веревка будет обладать большим импульсом? в условии задачи такого нет, можно взять нить, которая почти не растягивается и следовательно импульса от нее почти не будет, значит объяснение, что он висит за счет ее импульса не подходит

Если Вы возьмете почти не растяжимую нить, то в ней скорость звука почти равна скорости света. Значит висеть груз будет не 3.3 сек, а 2*10^-5 сек
За это время можно было бы упасть на gt^2/2=2*10^-9 м
Но верхние куски слабо сжимаемой веревки будут ускоряться и  не дадут упасть шару через эти 2*10^-5 сек
Потом эта веревка долбанет всем своим импульсом по шару.

[аФон]

а насчет того, что центр масс может покоится - мне не нравится вот что:
если нить отрезают от ракеты, и центр масс системы нить+груз неподвижен относительно ракеты, то получается, что эта система ускоряется сама по себе, без приложения внешней силы, прямо вечный двигатель какой-то

Он не покоится, а слабо смещается (покоится шар, а центр масс шар+веревка тоже в шаре, но чуть выше его центра)

[korund]

Сейчас мне уже начинает казаться что аФон прав  :?

[korund]

Хотя скорее всего физика процесса чуть сложнее

[jettero]

В реальных телах скорость звука зависит от растяжимости, но не настолько, чтобы так быстро стремится к световой.

В каучуке продольная скорость звука – 1,5 км/с
Скорость звука в стали – 4.9 км/с

В общем я тут отошел от праздников, нарисовал схемки и посчитал, все нормально получается, шар будет висеть.  

При буксировки за ракетой нить запасает потенциальную энергию как раз на разгон шара за ракетой после отрезания, так что все сходится.

[jettero]

кроме того, на физическом форуме есть решение волнового уроавнения, для стрежня, который отпускают

[korund]

Да!!! пожалуй физика процесса намного сложнее и аФон все-таки не прав

[аФон]

а,j,

Вы оба частично правы и частично неправы (имея ввиду ваши мнения на текущий момент).

Груз будет висеть (в случае тяготения) или ускоряться (в случае ракеты) пока звук не дойдёт от места отреза до груза.

Но центр масс будет падать (в случае тяготения) или перестанет ускоряться (в случае ракеты) как только трос будет перерезан.

.

Если система после отрезания становится автономной, и ее центр масс должен мгновенно начать падать по закону gt^2/2, то можно передать информацию вниз мгновенно.

Вот схема такого прибора

Имеем нить массой m и шар массой M
Расчитываем положение центра масс системы когда шар висит на нитке (сверлим сквозное отверстие в шаре проходящее через эту точку), отрезаем нитку в точке подвеса, и в точке центра масс мгновенно знаем что это произошло по исчезновению тока в детекторе (световая батарея-детектор вырабатывала электро энергию от лазера.

[ДмитрийК]

Чет мне не спится, чем слонов считать дай-ка поиграю с детьми в песочнице

на физическом форуме пара сотен постов уже, именно про эту задачу

Позор. Детский сад, вторая четверть. Задачка то тривиальная.

Возьмем сначала ненапряженный стержень и нарисуем на нем шкалу от 0 до L с интервалом dl. Искомая функция y(l,t) - y-координата точки с меткой l в момент времени t.
Удобно ввести замену: y(l,t) = s(l,t) + l, где s(l,t) - смещение точки l относительно ненапряженного состояния.
Рассмотрим кусочек длины dl: масса dm = r dl (r - линейная плотность в кг/м), сила тяжести dFg = - g dm = - g r dl, сила упругости Fu = k ds/dl (k - коэффициент упругости, вроде бы называется модуль Юнга, хотя могу и перепутать) , разница сил упругости сверху и снизу кусочка dFu = k d^2s/dl.
2й закон Ньютона: dFg + dFu = dm d^2s/dt^2. Подставив и поделив на r dl получаем искомое ур-е:

d^2s/dt^2 = (k/r) d^2s/dl^2 - g

В момент времени t = 0 имеем дополнительные условия:
ds(l,0)/dt = 0 - цилиндр неподвижный
s(0,0) = 0 - смещение нижнего конца нулевое
Fu(0) = 0 - сила упругости у нижнего конца равна нулю.
Получаем: d^2s/dl^2 = g r/k
s(l,0) = 1/2 gr/k l^2

Рассмотрим динамический случай. Введем еще одну замену:
s(l,t)  = u(l,t) - g t^2/2 (фактически переходим в систему координат связанную с центром масс в свободном падении).  Подставим:

d^2u/dt^2 = (k/r) d^2u/dl^2 - ур-е волны в чистом виде.

Решение волнового ур-я как всем известо имеет вид:
u(x,t) = F(x+ct) + G(x-ct) где с = sqrt(k/r)  - скорость звука а F и G - произвольные функции.
Добавив начальные условия (см выше)
s(l,0) = 1/2 gr/k l^2
ds(l,0)/dt = 0
и граничные условия:
Fu(0,t) = Fu(L,t) = 0 (концы не закреплены)
после несложных преобразований получаем:
Условие ds(l,0)/dt = 0 дает F = G
Условие Fu(0,t) = 0 дает F(x) = F(-x)
Условие Fu(L,t) = 0 дает F(x) = F(x+2L)
и начальное распределение дает
F(x) = 1/4 gr/k x^2 при 0 < x < L
F(2nL+x) = F(2nL-x) = F(x) для всех прочих x
u(l,t) = F(l+ct) + F(l-ct)

Т.е фактически имеем сумму двух волн равной амплитуды, профиль каждой волны повторяет профиль первоначального  растяжения стержня, одна бежит вверх, другая вниз со скоростью звука, зеркально отражаясь от концов стержня. (как в общем и ожидалось). Через интервал времени T = L/c распределение смещений меняется на зеркальное а через 2T возвращается в исходное положение.

А теперь самое интересное:
Поведение нижнего конца стержня:
u(0,t) = 1/2 g (t-2nT)^2 , для (2n-1)T < t < (2n+1)T
y(0,t) = 2 n g T ( nT-t), для (2n-1)T < t < (2n+1)T
скорость v(0,t) = -2 n g T

Поведение верхнего конца стержня:
u(L,t) = 1/2 g (t-(2n+1)T)^2, для 2nT < t < (2n+2)T
y(L,t) = (2n+1)/2 g T ( (2n+1)T -2t) + L, для 2nT < t < (2n+2)T
скорость v(L,t) = -(2n+1) g T

Т.е что получается:
0 < t < T:    v(0) = 0, v(L) =  gT
T < t < 2T:  v(0) = 2 gT, v(L) = gT
2T < t < 3T:  v(0) = 2 gT, v(L) = 3 gT
2T < t < 3T:  v(0) = 4 gT, v(L) = 3 gT
и т.д. т.е. концы стержня двигаются вниз равномерно в течении периода 2T а затем скорость скачком увеличивается на 2 gT, при этом верхний и нижний конец это делают со сдвигом по фазе. И да, действительно, нижний конец остается неподвижным до времени T.

Тот факт что скорость меняется мгновенно т.е. концы двигаются с бесконечным ускорением объясняется примитивностью модели а именно тем что профиль силы упругости имеет разрыв у верхнего конца в момент отделения. В реале процесс отцепления занимает конечное время и ускорение конца стержня будет конечное хотя и очень большое (как напр. при разрыве троса).

И последнее: скорость звука c = sqrt(k/r) уходит в бесконечность для невесомых и/или абсолютно жестких тел. Таких тел в природе не бывает.

PS: Если где в формулах напортачил - бывает, поздно уже.

Все, пошел обратно в берлогу.

[ДмитрийК]

Имеем нить массой m и шар массой M
Расчитываем положение центра масс системы когда шар висит на нитке (сверлим сквозное отверстие в шаре проходящее через эту точку), отрезаем нитку в точке подвеса, и в точке центра масс мгновенно знаем что это произошло по исчезновению тока в детекторе

При этом честная дырка стоит на месте и ждет пока до нее не дойдет возмущение а подлый трусливый центр масс удирает от нее вниз с ускорением g

[jettero]

Чет мне не спится, чем слонов считать дай-ка поиграю с детьми в песочнице

на физическом форуме пара сотен постов уже, именно про эту задачу

Позор. Детский сад, вторая четверть. Задачка то тривиальная.
...

Все, пошел обратно в берлогу.

а что вы хотите, праздники же были,
поболтать можно, а считать лень ,
кстати на том форуме решение волнового уравнения для скорости такое d

[аФон]

Имеем нить массой m и шар массой M
Расчитываем положение центра масс системы когда шар висит на нитке (сверлим сквозное отверстие в шаре проходящее через эту точку), отрезаем нитку в точке подвеса, и в точке центра масс мгновенно знаем что это произошло по исчезновению тока в детекторе

При этом честная дырка стоит на месте и ждет пока до нее не дойдет возмущение а подлый трусливый центр масс удирает от нее вниз с ускорением g

Да, дырка будет ждать 3.3 секунды (веревка 6 км)