Служба поддержки+7 (496) 255-40-00
IForum (Открыто временно, в тестовом режиме, не поддерживается.)

   RSS
Задачка для 1-го класса, (тема для умных докторов наук и одного одаренного кандидата)
 
Долго думал, этично ли для высокоученых сетевиков наукограда предлагать такое, но все же решил рискнуть, надеясь что не очень на меня обидятся. Итак, задача.
 
На книжной полке стоит собрание сочинений А.С. Пушкина. Тома располагаются слева направо (в порядке номеров) и стоят вплотную, без зазоров. Все тома с точки зрения геометрии идентичны - состоят из картонных обложек толщиной 2 мм и бумажных страниц общей толщиной 20 мм (ну и переплета). На эти тома напал книжный червь (говорят есть такие, хотя сам встречал только иносказательных), который прогрыз часть книг, начиная с первой страницы 1-го тома и кончая последней 2-го тома. Червь двигался перпендикулярно плоскостям страниц и обложек без зигзагов. Вопрос. Сколько миллиметров он прогрыз?
 
Кто смелый?

Задачка про числа
Скрытый текст

Страницы: Пред. 1 ... 120 121 122 123 124 ... 316 След.
Ответы
 
Да , перед тем , как прилечь поспать , хочу напомнить , что в проводящих сфере и шаре заряды вытеснены на поверхность вследствие электростатической индукции и распределены по поверхности равномерно. Как совершенно справедливо отметил Камус (его выпады в мой адрес на этот раз проигнорирую) , случай применения теоремы Гаусса к гравитации отличаются еще и тем от случая электростатики, что элементарные массы в твердом теле не могут смещаться.
 
Цитата
Gierus написал:
Это сильно. Остается только раскрыть рот и поднять лапы вверх.
А вы никогда и не признаете свои ошибки. У вас такой менталитет. Нужно понимать физику, а не слепо играться формулами. Закон Гаусса - это закон. И учебник Сивкова неплох , не хуже и не лучше других учебников по общей физике , но нельзя же слепо применять формулы , когда это противоречит рассматриваемой модели.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
выпады в мой адрес
Примите извинения
 
Продолжим , постепенно усложняя модель, с целью приведения ее к нашему случаю. Двигаться будем малыми шажками , чтобы сомневающемуся было понятнее. Пока на примере электростатики.
Итак , рассмотрим заряженный шар , все еще проводящий. Для приближения к нашему случаю заряд пусть будет отрицательный. Ясно , что заряд  вытеснен на поверхность. Напряженность на поверхности рассчитывается как от заряда , сосредоточенного в центре, на расстоянии радиуса от центра. Окружаем наш шар сферическим слоем , тоже проводящим , но пока не заряженным. Шар и шаровой слой разделены вакуумным или воздушным промежутком. Поскольку проводящая незаряженная  шаровая оболочка находится в электростатическом поле шара , в ней происходит процесс электростатической индукции. Оболочка остается в целом нейтральной ,но на ее внутреннюю поверхность вытесняется положительный заряд , равный по модулю отрицательному заряду центрального шара , а на внешнюю поверхность , такой же по модулю , но отрицательный. Для внешней области всей этой конструкции напряженность рассчитывается по известной формуле , при этом заряд считаем сосредоточенным в центре и равным алгебраической сумме всех первичных и индуцированных зарядов. Закон Гаусса в действии. Но внешняя область нас не интересует. Нас интересует зазор между центральным шаром и шаровым слоем. Согласны , что мы слегка приблизились к модели земного шара , окруженного шаровым слоем? Так вот , напряженность поля внутри зазора вовсе не нулевая. Поле образовано отрицательным зарядом на поверхности центрального шара и положительным зарядом на внутренней поверхности шарового слоя. Пробный положительный заряд , внесенный в эту область, не будет находиться в состоянии безразличного равновесия , он будет притягиваться к Земле (что-то я заторопился, К ЦЕНТРАЛЬНОМУ ОТРИЦАТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОМУ ШАРУ). В принципе , Gierus должен уже все понять , но я могу продолжить.
 
Еще немного усложняем модель. Заряжаем шаровую оболочку отрицательным зарядом. Электростатическая индукция усугубляет ситуацию - индуцированный на внутренней стороне оболочки заряд остается прежним положительным, а отрицательный заряд шаровой оболочки вытесняется на внешнюю поверхность , добавляясь к отрицательному ранее индуцированному заряду. По отношению к внешней для всей конструкции области поле теперь создается суммой двух отрицательных зарядов (шара и шарового слоя) , расположенных в центре. Но нас по прежнему внешнее поле не интересует. Нас интересует поле в зазоре между шаром и шаровым слоем , а оно тянущее , пробный заряд опять притягивается к шару.
 
Делаем следующий шажок. Пусть теперь и шар , и шаровой слой непроводящие , а заряд распределен в них равномерно. Всем понятно , как распределена напряженность внутри и вне центрального шара , для этого применяем закон Гаусса , но применяем по научному , правильно. Что изменилось? В шаровом слое теперь нет электростатической индукции , зато есть поляризация. Модули поляризационных зарядов не такие как в предыдущем случае , но общая картина прежняя. В интересующем нас зазоре между шаром и шаровым слоем нет условий для безразличного равновесия пробного заряда , там есть тянущее поле.
 
Делаем очередной шажок , переходим от электростатики к гравитации. Вместо отрицательных зарядов - массы шара (Земного) и шарового слоя , вместо электрической постоянной - гравитационная постоянная , вместо напряженности электростатического поля - ускорение свободного падения на соответствующей высоте. В зазоре не будет никакого безразличного равновесия для пробных масс , а действуют силы притяжения , в том числе и на шаровую оболочку. Все это связано с правильным , не жонглерским применением закона Гаусса. Надо было внимательнее слушать и читать Сивкова , у него все правильно.
 
Цитата
Gierus написал:

Цитата Александр Ильич  написал:
Надеюсь , что  Gierus  за это время сам поймет свои ошибки.

Gierus Это сильно. Остается только раскрыть рот и поднять лапы вверх
Хэнде хох. ...... капут.
Изменено: Александр Ильич - 03.11.2018 05:46:42
 
Цитата
Александр Ильич написал:
В зазоре не будет никакого безразличного равновесия для пробных масс , а действуют силы притяжения , в том числе и на шаровую оболочку.
Саша, Вы, кажется, увлеклись. Герус ведь не утверждал, что в зазоре нет никаких сил. Речь шла о том, что суммарная сила, действующая на сферическую оболочку, равна нулю.
 
Володя , он писал именно о зазоре. Только пробная масса у него равна массе Земли.  И сила притяжения Земли на шаровой слой никуда не девается. Равнодействующая на шаровой слой  в этой глупой модели равна нулю , но Третий закон Ньютона здесь совершенно не при чем. В третьем законе Ньютона силы всегда одной природы , но уравновесить друг друга не могут , т.к. приложены к разным телам. А здесь сила тяготения уравновешивается силами упругости сжатой из-за притяжения оболочки. А этот вопрос мы уже прояснили .
Цитата

Gierus  написал:
Откуда получаем P = ro*Rg. Рассмотрим кольцо вблизи поверхности Земли, которая, как известно, имеет радиус около 6 тыс. км. И рассмотрим кольцо из стали (ro = 7800 кг/куб.м). Откуда получим давление P ~ 500 Мпа. В справочниках приводится предельно допустимое давление для стали. Оно колеблется в пределах 300 - 900 Мпа в зависимости от марки. Для алюминия, которые почти в трое легче стали и имеющего близкие предельные давления, ситуация еще лучше, Так что, такое кольцо или сферу из стали и, тем более, из алюминия, создать, в принципе, можно.

Если я ничего не наврал.
Цитата
Александр Ильич написал:
Конечно же , опять наврали  . Попробуйте снова перемножить , но все физические величины взять в системе СИ. А конкретно , радиус Земли взять не 6 000 км , а 6 000 000 м.
И давление сразу станет не 500 МПа , а 500 000 МПа   .
А если взять вращение с первой космической скоростью вблизи поверхности Земли, то и еще больше.
Модель явно не укладывается в здравый смысл. Но , если даже рассмотреть ее , то именно шаровой слой является пробной массой и притягивается Землей . Так же как и пробные тела . находящиеся за пределами сферической оболочки.
Изменено: Александр Ильич - 03.11.2018 11:31:37
 
Цитата
Александр Ильич написал:
именно шаровой слой является пробной массой и притягивается Землей
Притягивается. Это приводит к возникновению напряжений в слое, но не проводит к его движению как целого при достаточной жесткости.
 
Цитата
Chaynic написал:
не проводит к его движению как целого при достаточной жесткости
Лемма 1: не существует материала, из которого может быть сделана тонкая (h << R) сферическая оболочка вокруг Земли, способная сохранить жесткость и не рухнуть на землю.

Лемма 2:  не существует и не может существовать материала, из которого может быть сделана тонкая (h << R) сферическая оболочка вокруг Земли, способная сохранить жесткость и не рухнуть на землю.
 
Цитата
Chaynic написал:
Притягивается. Это приводит к возникновению напряжений в слое, но не проводит к его движению как целого при достаточной жесткости.
Похоже , Вы правы,  в случае абсолютной жесткости , идеальности геометрических размеров сферы и земного шара и однородности материала сферы. Случай нереальный.
Изменено: Александр Ильич - 03.11.2018 13:00:04
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Вы правы,  в случае абсолютной жесткости , идеальности геометрических размеров сферы и земного шара и однородности материала сферы. Случай нереальный.
Сфера должна быть абсолютно жесткой и идеальной, а земной шар (по Герусу) -- произвольной формы и положения внутри сферы -- по сути, это главное, что предложил Герус.
 
Цитата
Chaynic написал:
фера должна быть абсолютно жесткой и идеальной, а земной шар (по Герусу) -- произвольной формы и положения внутри сферы -- по сути, это главное, что предложил Герус.
Да , земной шар произвольной формы , но любое тело внутри сферы находится, по его мнению ,в безразличном равновесии. А это  противоречит теореме Гаусса , потому , что не учитывается поток гравитационного поля , создаваемого идеальной Землей. Любое тело , внесенное в зазор между сферой и Землей, ни в коем случае не будет в безразличном равновесии , оно будет притягиваться Землей. Из этого видно , что многое зависит от соотношения масс. Gierus был бы прав , если бы масса окружающей сферы была бы много больше массы Земли и других , помещенных в сферу тел. Но  масса этой гипотетической сферы на много порядков меньше массы Земли. Ведь идея о равновесии базируется на том , что сфера притягивает пробное тело и что при увеличение расстояния сила притяжения пробной массы падает в квадрат раз , но зато притягивающая масса кольца в данном телесном угле увеличивается во столько же раз , потому что площадь , вырезаемая этим же углом, увеличивается тоже пропорционально квадрату расстояния.  Т.е.  по  Gierusу процессом рулит массивная сфера , а это не так. Процессом рулит масса земного шара. А вот компенсируются ли упомянутые квадраты , надо подумать.
 
Думаю ,не компенсируются. Нужно еще учесть размеры зазора между земным шаром и упомянутой сферой. Он очень мал по сравнению с радиусом Земли. В этом зазоре  ускорение свободного падения на всех  участках одинаково , а Земля никак не материальная точка в этих условиях.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
прав , если бы масса окружающей сферы была бы много больше массы Земли и других , помещенных в сферу тел.
Это ещё почему?Разве где- нибудь говорится о каких-то пропорциях пропорциях?
Изменено: camus - 03.11.2018 17:39:18
 
Цитата
Александр Ильич написал:
, вырезаемая этим же углом, увеличивается тоже пропорционально квадрату расстояния.
А почему, собственно, телесный?Он Богом назначен?
Имеем сферу,имеем шар внутри (например в центре обеих масс).Берём проекцию этого шара на (условно )северный полюс и на южный.Получится некий цилиндр Площади на сфере будут одинаковые.
Напряжение  гравитационного поля будет одинаковая по объёму этого условного цилиндра. ,если совпадают центры масс. Если шар сдвинуть к югу или северу ,то вся одинаковость кончается.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Любое тело , внесенное в зазор между сферой и Землей, ни в коем случае не будет в безразличном равновесии , оно будет притягиваться Землей
Конечно будет. Я не помню точно, что писал Герус, но по логике его рассуждений: любая материальная точка внутри сферы  будет в безразличном равновесии. Если рассмотреть две (или больше) точек, то они, конечно, между собой взаимодействовать, конечно, будут, но сфера никакого влияния на это взаимодействие не оказывает.
Заметьте -- нельзя говорить, что силы гравитации (взаимодействия со сферой) куда-то пропали, они есть, но в сумме равны нулю для любой точки, причем от толщины сферы это не зависит, нужно только, чтобы она была равномерна.
 
Цитата
Chaynic написал:
любая материальная точка внутри сферы  будет в безразличном равновесии.
Только если внутри сферы , кроме этой материальной точки, нет других масс. Но внутри сферы находится тело , массой с Землю. Поэтому утверждение: "любая материальная точка внутри сферы будет в безразличном равновесии"- неверно. И это неверно, исходя из теоремы Гаусса.  Кроме того , Земля движется вокруг Солнца не по окружности , вокруг Солнца по эллипсу движется барицентр системы Земля- Луна.  А барицентр находится на расстоянии 4700 км от геометрического центра , т.е. геометрический центр Земли вращается вокруг барицентра по окружности радиуса  4700 км.   Поэтому Земля будет касаться сферы , если только ее радиус не будет больше 4700 км.  
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Поэтому Земля будет касаться сферы , если только ее радиус не будет больше 4700 км.
Лемма: всякое тело на Земле должно бултыхаться вокруг неё на расстояние до 4700 км туды-сюды.  
 
Цитата
camus написал:
А почему, собственно, телесный?
Смотрите рисунок. При удалении сила гравитации уменьшается пропорционально квадрату расстояния , но во столько же раз возрастает площадь , а значит и притягивающая масса .  
Изменено: Александр Ильич - 03.11.2018 20:16:17
 
Цитата
Александр Ильич написал:
гравитации уменьшается пропорционально квадрату расстояния
Но тут утверждается ,что напряжённость гравитационного поля внутри сферы одинаковая во всех точках.
 
Цитата
camus написал:
Но тут утверждается ,что напряжённость гравитационного поля внутри сферы одинаковая во всех точках.
Если это уединенная массивная сфера , то силы притяжения внутри каждого телесного угла равны и противоположно направлены. Нулю равны не сами силы . а равнодействующая всех сил.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
силы притяжения внутри каждого телесного угла равны и противоположно направлены
Лемма 4: каждый телесный угол внутри уединенной массивной сферы противоположен и равен любому другому телесному углу.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Если это уединенная массивная сфера
Лемма 5: уединенная не массивная сфера может иметь в своей внутренности несколько не равных противоположных телесных углов.

Лемма 5а: уединенная не массивная сфера может иметь в своей внутренности несколько равных, но не противоположных телесных углов.
 
Цитата
camus написал:
Имеем сферу,имеем шар внутри (например в центре обеих масс).Берём проекцию этого шара на (условно )северный полюс и на южный.Получится некий цилиндр Площади на сфере будут одинаковые.
Напряжение  гравитационного поля будет одинаковая по объёму этого условного цилиндра. ,если совпадают центры масс. Если шар сдвинуть к югу или северу ,то вся одинаковость кончается.
А теперь заполним всё пространство сферы такими "цилиндрами". При совпадении центров масс гравитационное воздействие со стороны сферы будет одинаковое во все стороны. Шар находится в устойчивом положении в центре сферы.
А если шар будет исходно размещён на пол-радиуса  к югу от центра? Цилиндры будут располагаться по хордам сферы ,причём цилиндр ,направленный вдоль хорды в южную сторону, будет короче ,чем в северную. Применим закон Ньютона и получим ,что южное полушарие будет сильнее воздействовать на шар ,чем северное.Шар упадёт.
Изменено: camus - 03.11.2018 22:00:00
 
Позволю себе повторить выводы на каждом из шагов рассуждений.

1. Величина гравитационного потенциала внутри пустой сферы является постоянной. В любой точке.То есть, суммарная сила на точечное тело, помещенное туда в любое место равна 0.

2. Точечная масса, помещенная внутрь сферу, никак не сможет определить, есть сфера или нет.

3. Две точечные массы также не смогут узнать наличие сферы никаким экспериментом. N точечных масс, соединенных вместе также этого не смогут сделать. Они будут чувствовать только друг друга. Никакой малой константы типа отношения масс внутреннего тела к массе сферы здесь не просматривается. Принцип суперпозиции дает однозначный ответ, что поле в любой точке внутри сферы равен геометрической сумме полей внутренних масс и поля сферы, которое равно 0!

4. Раз внутреннее тело или тела не испытывают результирующую силу со стороны сферы, значит по 3-му закону Ньютона и сфера не испытывает результирующего воздействия со стороны внутреннего тела (или тел). То есть, сфера будет находиться в состоянии безразличного равновесия в инерциальной системе отсчета. Конечно Луну, Солнце и пр. мы в этой модели не рассматриваем.
Александр Ильич,
Вы утверждали, что я здесь ошибаюсь. Не могли бы указать, в каком пункте?
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Нулю равны не сами силы
Конечно.
 
Забавно то, что вопрос о гравитационном потенциале внутри массивного шара уже рассматривался аж на 3-й странице этой темы. Чайник, в качестве примера приводил эту задачку, указывая, что на тело внутри Земли действуют силы только со стороны внутренних слоев. И тогда это возражений ни у кого не вызвало. Это было для большинства (включая меня) очевидным.  
Страницы: Пред. 1 ... 120 121 122 123 124 ... 316 След.