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 ... 122 123 124 125 126 ... 316 След.
Ответы
 
Чайник. Загляните в личку. Тему послания я назвал: Напряженность и потенциал.
 
Цитата
Chaynic написал:
экранируется внешнее пространство от зарядов внутри или наоборот? Но, видимо, это и не очень важно. Важнее другое. Вы забыли упомянуть: сфера заземляется или нет?
Ес-но, речь может идти только об экранировке внутри. На счет заземления сферы. А что, по-Вашему, будет в одном и в другом случае? Ведь в обоих случаях  сфера эквипотенциальна. Заземление меняет только величину этого потенциала. Так каков будет Ваш ответ - будет ли иметь место отсутствие сил на реальный (не маленький) заряд, помещенный внутрь проводящей сферы вне ее центра? Хоть заземленной, хоть нет. И почему?
 
Цитата
Gierus написал:
Хоть заземленной, хоть нет. И почему?
Упростим вопрос.
Классическая школьная задачка -- заряд на некотором расстоянии от бесконечной проводящей плоской пластины. С какой силой заряд притягивается к этой пластине? И зависит ли поле с другой стороны пластины от того, заземлена она или нет?
Как мне интуитивно кажется, сила притяжения не зависит, а поле с другой стороны -- зависит, т.е. не заземленная пластина экранировать заряд не будет.
 
Цитата
Gierus написал:
Однако, всем известно, что электрическое поле внутри любой замкнутой проводящей поверхности отсутствует. Такая поверхность является экранирующей
Мне известно только, что отсутствует поле только внешних зарядов. Сфера -- экран от внешних источников. Даже при симметричном расположении заряда в центре не внутренней поверхности сферы индуцируется заряд противоположного знака, т.е. просто получается сферический конденсатор.
Мне кажется, в данном случае вы зря проводите аналогию между электростатикой и гравитацией. В электростатике есть заряды разного знака, а в гравитации только одного. И в гравитации обычно невозможно перераспределение масс.
 
Цитата
Chaynic написал:
Упростим вопрос.
Классическая школьная задачка -- заряд на некотором расстоянии от бесконечной проводящей плоской пластины. С какой силой заряд притягивается к этой пластине? И зависит ли поле с другой стороны пластины от того, заземлена она или нет?
Как мне интуитивно кажется, сила притяжения не зависит, а поле с другой стороны -- зависит, т.е. не заземленная пластина экранировать заряд не будет.
Давайте включим логику , а не интуицию. Случай первый - пластина незаземленная. Силовые линии напряженности поля , порожденные зарядом , подходят к пластине перпендикулярно , т.к. пластина- эквипотенциальная поверхность и градиента потенциала вдоль пластины нет. Включается механизм электростатической индукции , в незаряженной пластине происходит а) разделение зарядов и подтягивание зарядов противоположного знака к передней поверхности пластины ; б) выталкивание такого же количества одноименных зарядов на противоположную поверхность пластины. С передней стороны конфигурация поля такая , как будто за пластиной находится заряд противоположного знака. Внутри проводящей пластины напряженность равна нулю , потому что внутри пластины происходит суперпозиция внешнего и равного ему противоположного поля зарядов , порожденных электростатической индукцией. Электростатическая индукция продолжается до тех пор , пока внутри пластины напряженность поля не станет равной нулю , это говорит о том , что распределение зарядов на противоположной стороне такое же  как и на передней. Значит , за пластиной будет такое же расположение силовых линий , как и на передней, как будто бы за пластиной находится такой же по модулю , но противоположного знака заряд. Экранировки нет.
Второй случай - пластина заземлена. Перед передней плоскостью пластины картина такая же как и в первом , незаземленном случае. А за пластиной напряженность равна нулю , т.к. разделенные электростатической индукцией одноименные заряды вытесняются подальше  в землю , а не на противоположную сторону. Происходит экранировка.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Давайте включим логику , а не интуицию.
Пока моя "интуиция" Вашей "логике" не противоречит.
 
 Для случая заряда внутри и вне незаземленной и заземленной сферы.  Я этот вопрос уже рассматривал подробно. Внутри поле порождено только внутренним зарядом и зарядом от электростатической индукции на внутренней стороне сферы.. Если заряд расположен в центре , то в сфере происходит электростатическая индукция , внутри получается заряженный сферический конденсатор , индукционный заряд , равный по модулю и знаку внутреннему вытесняется на внешнюю поверхность. Поле , создаваемое внешней поверхностью в окружающем пространстве будет таким , как будто заряд сосредоточен в центре. Если сферу заземлить , то с внешней поверхности заряды уйдут в землю и вклад во внешнее поле давать не будет . Произойдет экранировка внешней области поля от внутреннего заряда. Экранировка внутренней области сферы от внешнего заряда  происходит всегда , я устал уже Писать о теореме Гаусса.
Вывод: Поле внешнего заряда не влияет на поле внутри сферы всегда , заземлена сфера , или нет.
Поле внутреннего заряда в итоге создает поле снаружи сферы , если сфера заземлена , и не создает , если заземлена.
 
Цитата
Chaynic написал:
Пока моя "интуиция" Вашей "логике" не противоречит.
Я рад . У меня интуиция была такая же , но мне захотелось проверить ее логикой. Есть одно слабое место , но я о нем пока помолчу.
Цитата
Gierus написал:
Ес-но, речь может идти только об экранировке внутри. На счет заземления сферы. А что, по-Вашему, будет в одном и в другом случае? Ведь в обоих случаях  сфера эквипотенциальна. Заземление меняет только величину этого потенциала.
 Только внутри?;-) Н-да.
 
Цитата
Chaynic написал:
Мне известно только, что отсутствует поле только внешних зарядов. Сфера -- экран от внешних источников. Даже при симметричном расположении заряда в центре не внутренней поверхности сферы индуцируется заряд противоположного знака, т.е. просто получается сферический конденсатор.
В самом начале я проводил рассуждения для масс и зарядов для полей внутри сферы. Где показал, в частности что внутри массивной твердой сферы гравитационное поле отсутствует. Для электрических полей внутри проводящей сферы в любом учебнике (я ссылался уже на Д.В. Сивухина) об этом написано. Везде говорится о том, что силы, действующие на пробный заряд (который не приводит к перераспределению зарядов на сфере) равны 0. Доказывается это ровно так, как я делал двумя путями - показывая что при одинаковом малом телесном угле вклады от противоположных площадок в любой точке взаимно компенсируются; а также через теорему Гаусса. В сферическом конденсаторе поле есть между двумя сферами - внутренней и внешней. Внутри внутренней сферы поля нет.

Мой вопрос касался того, как меняется ситуация при переходе от пробных зарядов к реальным. Неважно, заряжена ли сфера изначально или нет. Из-за того, что заряды на проводнике имеют возможность двигаться (в отличие от масс), внутренний заряд при приближении к поверхности будет притягивать к себе заряды противоположного знака или отталкивать одноименного. Из-за этого будет происходить перераспределение зарядов по сфере, становясь неоднородным. И рассуждения об одинаковости вкладов от противоположных областей перестают быть справедливыми, поскольку вклад в поле будет зависеть не только от площади, но и от концентрации зарядов указанных областях. Если бы заряды были прибиты к своим изначальным местам, тогда компенсация имела бы место. Это означает, что при свободных зарядах ситуация должна быть иной, и сила должна появиться, в отличие от гравитационной задачи. Мой вопрос понятен?
Изменено: Gierus - 05.11.2018 21:08:45
 
Ну , что ж . Человек постепенно обучается. И даже опять говорит о теореме Гаусса  ;-) . Но еще очень- очень далек от истины.
Цитата
Gierus написал:
В самом начале я проводил рассуждения для масс и зарядов для полей внутри сферы. Где показал, в частности что внутри массивной твердой сферы гравитационное поле отсутствует.
Ну когда он поймет  , что гравитационное поле присутствует , но гравитационный потенциал  всюду одинаков , т.е ДИВЕРГЕНЦИЯ вектора напряженности гравитации ( ускорения свободного падения) , равна нулю.
Цитата
Gierus написал:
Для электрических полей внутри проводящей сферы в любом учебнике (я ссылался уже на Д.В. Сивухина) об этом написано.
То же самое. Вряд ли у Сивухина так написано. Кардинал и галантерейщик - великая сила.
Цитата
Gierus написал:
как я делал двумя путями - показывая что при одинаковом малом телесном угле вклады от противоположных площадок в любой точке взаимно компенсируются; а также через теорему Гаусса.
Где вы делали через теорему Гаусса  ;-) , если вы ее не знаете?
 

Теорема Гаусса в дифференциальной форме


дивергенция - скалярное применение оператора набла к вектору. В одномерном случае - градиент.

Изменено: Александр Ильич - 05.11.2018 23:31:19
 
Chaynic,
Что-то никто, и Вы, в том числе, не ответили на мой последний вопрос - будет ли возникать сила притяжения реального заряда к сфере при произвольном его расположении внутри, и как будет происходить экранировка от внешних зарядов? Ответ таков. Если заряды на сфере не имеют возможности двигаться (сфера не проводящая) или речь идет о задаче притяжения реальной массы к стенкам массивной твердой сферы, то никаких сил, действующих на реальный заряд (реальную массу), внутри сферы нет (я это уже доказывал двумя способами - пост #3936 и #3955). При этом экранировки от внешних зарядов (масс) нет. Если же сфера проводящая или для гравитации - жидкая, то все наоборот: силы взаимодействия заряда (массы) со стенками есть, но зато имеет место экранировка от внешних зарядов (масс). Внутренний заряд (масса) не чувствует наличие внешнего заряда - заряды (массы) на сфере перераспределяются так, чтобы полностью скомпенсировать силу от внешнего заряда (массы).  
 
Цитата
Gierus написал:
Что-то никто, и Вы, в том числе, не ответили на мой последний вопрос
Вроде бы, я отвечал, и Александр Ильич тоже.
Но повторю кратко.
1. Гравитация (без всяких жидких масс). Никаких сил, действующих на внутреннюю массу, внутри сферы не возникает, независимо от размеров и положения внутреннего объекта. Главное условие -- однородность сферы, в частности одинаковая толщина. Из этого условия прямо следует, что экранировки от внешних масс нет.
2. Электростатика (проводящая сфера). Внутренние заряды со сферой взаимодействуют. Внешние будут экранироваться, если потенциал сферы фиксирован (заземление). Если потенциал не фиксирован, возможно будет частичная экранировка, а может, и нет. Точно ответить не готов.
 
Цитата
Gierus написал:
Если же сфера ... для гравитации - жидкая
Неужели и у вас мыльный пузырь?

Цитата
Gierus написал:
Если же сфера жидкая, силы взаимодействия массы со стенками есть, но зато имеет место экранировка от внешних масс
Ура! Идея транспортировки посылок, заключенных в мыльный пузырь, принимается. Этот новый вид транспорта будет покруче голубиной почты. Почетная премия короля Бальнибарби вам!
 
А центр масс системы сфера-шар где будет находиться? У сферы он сместится, если в неё внести шар?
Изменено: camus - 06.11.2018 14:04:54
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Теорема Гаусса в дифференциальной форме      
Очень красиво! А почему у вас E во 2-й формуле превратилось в F?

Цитата
Александр Ильич написал:
дивергенция - скалярное применение оператора набла к вектору. В одномерном случае - градиент.
Кроме всего прочего, вы очень изящно выражаетесь, ну, как примерно бы в романе Л.Н.Толстого "Война и мир" разговаривали о сотовой связи что ли. Они бы там не перемножали наблу, а применяли, и вместо скалярного поля писали "одномерный случай".
 
ili...ili, Обращаю Ваше внимание, что гравитационное поле по Ньютону -- скалярное. Электрическое поле, если нет быстродвижущихся зарядов, -- тоже скалярное.
 
ili...ili Польщен вашим вниманием , но ответить длительной взаимностью не могу - перерыв между шестым уроком второй смены и занятием кружка.
Цитата

А почему у вас E во 2-й формуле превратилось в F?
Первая формула- закон Гаусса в дифференциальной форме. Во второй формуле уже не Е . F -это функция , к которой скалярно применен вектор набла. Что не нравится? Говорят "скалярное произведение"? Может быть. Я не спорю.
Изменено: Александр Ильич - 06.11.2018 18:46:53
 
Цитата
Chaynic написал:
Вроде бы, я отвечал, и Александр Ильич тоже.
Что касается Вашего ответа, то я вообще его не видел. Вопрос был простой. На пробный заряд силы внутри сферы не действуют. А действуют ли на реальные заряды? В теме обсуждались два разных варианта сфер - проводящие и не проводящие. Во втором случае, с которого все, собственно и началось, рассмотрение делалось для гравитационного взаимодействия. Вы попросту не ответили на вопрос, а Александр Ильич ответил неверно, даже для более простого случая с гравитацией. Вы же сами ему возражали. У него в случае гравитации (или неподвижных зарядов) поле внутри было. Если вспомните он вообще ухитрялся, уподобляясь Мюнхгаузену, для всей сферы целиком уравновешивать внутренние силы сжатия с внешними - гравитацией. И фантазировал по поводу несоизмеримости масс внутреннего шара и сферы.

Из-за чего в случае проводящей сферы появляется внутри поле (помимо собственного поля внутреннего тела)? Из-за того, что происходит перераспределение зарядов на сфере. Он тем сильнее, чем больше заряд внутреннего тела и чем сильнее тело смещено относительно центра сферы. Для твердых масс никакого перераспределения их нет, и никаких полей поэтому появиться не может.

В случае электростатики экранирование внешних зарядов внутри проводящей поверхности происходит не только в случае сферы, но и в случае любой замкнутой поверхности. В случае гравитации ситуация похожая. Если твердая поверхность имеет бесконечно малую толщину и бесконечно большую плотность, то тело внутри этой поверхности не сможет узнать о наличии или отсутствии сферы. Понятно,что бесконечных величин не бывает. Поэтому для реальных масс это решение будет осуществляться (с определенной точностью) при не слишком близком приближении к точкам сферы.
 
Цитата
Chaynic написал:
Обращаю Ваше внимание, что гравитационное поле по Ньютону -- скалярное. Электрическое поле, если нет быстродвижущихся зарядов, -- тоже скалярное.
Вы так написали, что, боюсь, совсем запутали человека. На самом деле поле - векторная величина и она никак не может быть скаляром. Другое дело, что этот вектор в ряде случаев может быть выражен в виде градиента некой скалярной функции, называемой потенциалом.
 
Цитата
Gierus написал:
а Александр Ильич ответил неверно, даже для более простого случая с гравитацией. Вы же сами ему возражали. У него в случае гравитации (или неподвижных зарядов) поле внутри было.
Опять чушь пишете. Поле обязательно есть , но гравитационный потенциал его во всех точках внутри указанной сферы будет одинаков. Заметьте , уединенной сферы. Если внутри сферы есть гравитирующая масса ,  то в области между сферой и Землей на пробное тело будет действовать сила притяжения.
Цитата
Gierus написал:
Если вспомните он вообще ухитрялся,
Это вы все время ухитряетесь и ухитряетесь. Выучите , наконец , материал.
Изменено: Александр Ильич - 06.11.2018 18:55:53
 
Цитата
Gierus написал:
Вы так написали, что, боюсь, совсем запутали человека.
У меня все большее подозрение , что этого человека не запутать . Судя по всему он очень хорошо разбирается в вопросе.
Цитата
Gierus написал:
На самом деле поле - векторная величина и она никак не может быть скаляром. Другое дело, что этот вектор в ряде случаев может быть выражен в виде градиента некой скалярной функции, называемой потенциалом
И что , смеяться , или рыдать? Что вы подразумеваете под термином "поле"? Судя по всему , напряженность? Все больше нет времени.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Если внутри сферы есть гравитирующая масса ,  то в области между сферой и Землей на пробное тело будет действовать сила притяжения.
Я уже давно понял, что Вам невозможно растолковать самые просты вещи. вы упираетесь как баран и слушаете только себя. Я уже раз десять писал, что между сферой и Землей на пробное тело будет действовать сила притяжения, но ровно такая, какая была бы в отсутствие сферы. А вот если бы поверх твердой сферы была налита жидкость, тогда ситуация была бы иной - сила была бы другая. Как и в случае электростатики - появляется добавок силы при рассмотрении трех тел из--за перераспределения зарядов. Больше попыток делать не буду в силу бессмысленности. И отвечать Вам также, тем более, с учетом Вашей невоспитанности.
 
Цитата
Chaynic написал:
 ili...ili , Обращаю Ваше внимание, что гравитационное поле по Ньютону -- скалярное. Электрическое поле, если нет быстродвижущихся зарядов, -- тоже скалярное.
Это уже апокалипсис какой-то! Просто гигантская благодарность to Gierus, который попытался вас спасти, переведя эту вашу эскападу в очередную шутку. Но если без шуток, то и гравитационное, и электрическое поля, конечно, векторные. Даже у Ньютона - яблоко у него не просто притягивается, а притягивается в направлении земли.

Таким образом, только на этой странице получен веер очень красивых заявлений, в той или иной мере потрясающих основы:

Г.: "Если сфера жидкая, силы взаимодействия массы со стенками есть, но зато имеет место экранировка от внешних масс" - открытие возможности нуль-транспортировки посылок в мыльных пузырях.
А.И.: Вместо скалярного поля вводится термин "одномерный случай" - хороший повод заменить температуру на поверхности земли и в воздухе вокруг нее одним единственным градусником.
Ч.: "Гравитационное поле по Ньютону скалярное. Электрическое поле, если нет быстродвижущихся зарядов, тоже скалярное" - теперь тела и заряды имеют лишь потенциал и никуда не стремятся, кроме реализации этого потенциала (в бизнесе и искусстве).

"Поздравляю!..", как сказал в своё время Коровьев-Фагот одному конферансье. Точнее, уже троим.
Изменено: ili...ili - 06.11.2018 19:41:21
 
Gierus, ili...ili,
По определению: если некоторое поле может быть описано заданием в каждой точке единственного действительного числа, то это поле называется скалярным (незавимо от размерности пространства). В гравитации и электростатике такое число обычно называется потенциалом.
 
Chaynic, видите ли в чем дело. Вы ведь не написали совершенно бесспорную фразу, что "примером скалярного поля является гравитационный потенциал системы тел". Вы даже не написали, что "гравитационное поле по Ньютону скалярное", вы подчеркнули: "Обращаю Ваше внимание, что гравитационное поле по Ньютону -- скалярное". Таким образом, вы с очевидностью противопоставили скалярное выражение через потенциал векторному выражению через силу притяжения. Вы как бы написали, что скалярное -это правильно и единственно правильно ("Обращаю Ваше внимание"!). Представьте, что кто-то вам заявит, что температура - это неверная характеристика тела, а надо говорить об энергии и энтропии. Думается, вы бы как минимум удивились.

Есть чисто скалярные поля (то же температурное поле) и векторные поля (наши гравитационное и электрическое). И если у последних возможна некоторая искусственная редукция описания в скалярных терминах, то это не меняет ИСХОДНОЙ векторной сути поля. И вы не сможете определить через потенциал поля полную его характеристику в данной точке - вам потребуется градиент, то есть, фактически, другие точки - что и является переходом от скалярной картины к векторной.
 
Цитата
Chaynic написал:
По определению: если некоторое поле может быть описано заданием в каждой точке единственного действительного числа, то это поле называется скалярным
Да я понимаю, что Вы хотели сказать. Только не все в теме владеют материалом в должной мере. Вы бы еще про калибровочную инвариантность заговорили. Без нужды нет смысла усложнять.
 
Цитата
Gierus написал:
Без нужды нет смысла усложнять.
вообще не собирался больше писать на эту тему. Но в ход пошли термины, которые использованы неправильно.
И последующие посты в ответ на мое замечание, тому яркий пример.
 
ili...ili  Обнаружил ваше фаготное приветствие. У меня сразу возникло несколько вопросов. Если поясните мои ошибки - скажу спасибо. Один вопрос практически совпал с вопросом Чайника , и вы на него уже ответили.  Я собирался сформулировать его так " Электростатическое поле - это поле распределения электростатических потенциалов?". После вашего объяснения возникает развитие этого вопроса : " Электростатическое поле - это поле распределения напряженностей , т.е. градиентов потенциалов электростатического поля ?" Не возникает ли здесь такая ситуация , что градиенты не определяют полную его характеристику в данной точке? Чтобы мой вопрос был более понятен , привожу следующий пример: Внутри проводящей заряженной сферы напряженность равна нулю. Разве можно говорить , что внутри сферы нет поля , как некто здесь утверждает ? На мой взгляд , поле есть , оно характеризуется потенциалом. Не говорит ли это о том , что потенциал дает более полную характеристику поля?
Теперь вопрос 2.
Цитата
ili...ili написал:
А.И.: Вместо скалярного поля вводится термин "одномерный случай" - хороший повод заменить температуру на поверхности земли и в воздухе вокруг нее одним единственным градусником.
Это не цитата из моего высказывания , а поскольку я человек веселый , и не только хорошо принимаю удачные шутки в свой адрес , но и сам подшучиваю над собой , хотелось бы , чтобы вы пояснили , что имели в виду. У меня было
Цитата
Александр Ильич написал:
дивергенция - скалярное применение оператора набла к вектору. В одномерном случае - градиент.
Согласен , несколько неуклюжее высказывание.  Имел в виду скалярное произведение вектора набла на вектор напряженности. А применение могло быть и другое - векторное произведение.  Но почему
Цитата
ili...ili написал:
А.И.: Вместо скалярного поля вводится термин "одномерный случай"
я не понял.
Еще вопрос об уединенной массивной сфере. Аналогично электростатическому полю . разве мы можем утверждать , что внутри нее гравитационного поля нет?
 
kosad, не следует без нужды усложнять,  не все в теме владеют материалом  в должной мере - шифон или виссон могут ускользать из их рук, тянуться, рваться - и раскрой агрономических ландшафтов окажется далеко не в эвклидовом пространстве.
Страницы: Пред. 1 ... 122 123 124 125 126 ... 316 След.