Страницы: < 2 3 4 5 6 > >> |
Реши задачку
Задача от лауреата Нобелевки по физике(Вентиль)
Однажды я проводил эксперимент в циклотронной лаборатории в Принстоне и получил поразительные результаты. В одной книжке по гидродинамике была задача, обсуждавшаяся тогда всеми студентами-физиками. Задача такая. Имеется S-образный разбрызгиватель для лужаек - S-образная труба на оси; вода бьет струей под прямым углом к оси и заставляет трубу вращаться в определенном направлении. Каждый знает, куда она вертится - трубка убегает от уходящей воды. Вопрос стоит так: пусть у вас есть озеро или плавательный бассейн - большой запас воды, вы помещаете разбрызгиватель целиком под воду и начинаете всасывать воду вместо того, чтобы разбрызгивать ее струей. В каком направлении будет поворачиваться трубка?
| ДАН | 18:57 02.07.07 | Я не знаю, как там в Принстоне, и как устроен разбрызгиватель у глубокоуважаемого Вентиля (не имел чести разглядывать его), но у нас, нормальных выпускников АВТФ, разбрызгиватель, даже помещенный целиком в озеро или тем более в бассейн, никогда не будет "всасывать воду вместо того, чтобы разбрызгивать ее струей". Да и, по секрету сказать, в ареоле нашего обитания есть множество мест, специально предназначенных для проведения опытов по разбрызгиванию струи и набору статистики об угле поворота трубки во время прохождения эксперимента. Да и экология при этом не так страдает, как в Ваших опытах, уважаемый Вентиль. Искренне Ваш.
|
| наталья | 10:30 03.07.07 | я предположу, что либо небудеткрутицца, либо будет, но не туда!
|
| аноним | 10:50 03.07.07 | А почему и куда крутится при разбрызгивании?
|
| aji | 10:58 03.07.07 | Если он всасывает, то будет присасываться к "стоящей" воде и вращаться в другую сторону. А в чем подвох?
|
| Мнение великого физика: | 11:16 03.07.07 | На первый взгляд ответ совершенно ясен. Беда состоит в том, что для одного было совершенно ясно, что ответ таков, а для другого - что все наоборот. Задачу все обсуждали. Я помню, как на одном семинаре или чаепитии кто-то подошел к профессору Джону Уилеру и сказал: "А вы как думаете, как она будет крутиться?" Уилер ответил: "Вчера Фейнман убедил меня, что она пойдет назад. Сегодня он столь же хорошо убедил меня, что она будет вращаться вперед. Я не знаю, в чем он убедит меня завтра!" Я приведу вам аргумент, который заставляет думать так, и другой аргумент, заставляющий думать наоборот. Хорошо? Одно соображение состоит в том, что, когда вы всасываете воду, она как бы втягивается в сопло. Поэтому трубка подается вперед, по направлению к входящей воде. Но вот приходит кто-то другой и говорит: "Предположим, что мы удерживаем устройство в покое и спрашиваем, какой момент вращения для этого необходим. Мы все знаем, что, когда вода вытекает, трубку приходится держать с внешней стороны S-образной кривой - из-за центробежной силы воды, проходящей по контуру. Ну а если вода идет по той же кривой в обратном направлении, центробежная сила остается той же и направлена в сторону внешней части кривой. Поэтому оба случая одинаковы, и разбрызгиватель будет поворачиваться в одну и ту же сторону вне зависимости от того, выплескивается ли вода струей или всасывается внутрь".
|
| наталья | 11:39 03.07.07 | не могу не спросить, а зачем было сказано про "большой запас воды"? Еще бы я поинтересовалась диаметром всасывающего отверстия, не, ну все-таки зачем написано про "запас"?
|
| aji | 11:45 03.07.07 | Видимо, теоретически доказать можно только с помощью рассчетов. Но мне кажется, что во втором доводе чего-то не хватает. Предположим, что мы зафиксировали одно сопло, а ось освободили. В таком случае вращение (относительно сопла) будет в противоположную сторону. Значит, центобежная сила вращает его все таки в противоположную сторону.
|
| aji | 11:50 03.07.07 | ИМХО, ценробежная сила не влияет! Получается, что если поставить оконечники, направляющие воду параллельно оси, то трубка все равно будет вращаться?
|
| ДАН | 11:54 03.07.07 | Если бы уважаемый Вентиль посещал лекции великого и колоритнейшего Андрея Антоновича Детлафа, а не заменял бы их на посещение "Булони" или "Ухтомки" с устраиванием там же экспериментов по разбрызгиванию из разбрызгивателя, он бы не стал использовать терминов типа несуществующей "центробежной силы", а говорил бы о центростремительном ускорении. Впрочем ни то ни другое, на мой взгляд, не имеет значения при решении задачи. Это легко понять, если представить не S-образную трубку, а Z-образную, что не меняет сути задачи, но убирает затуманивающие ясность мышления (аналогично тому божественному напитку, который автор вкушал вместо А.А.Д.) центробежно/стремительные силы. Искренне Ваш.
|
| Про второй довод | 11:55 03.07.07 | Как это себе представлял я. Вода вытекая из устройства по пути ударят в сгиб трубки и теряет в повороте часть энергии. Половина этой энергии создает силу, "срывающую трубку с оси", а вторая половина тратится на толкание трубки по кругу (точнее по касательной к окружности). Если вода течет в обратном направлении она в повороте опять ударяется в стенку трубы. Причем толкает трубку опять "от оси" и "вперед"
|
| aji | 12:25 03.07.07 | Да, но она не теряет, а набирает энергию при засасывании. Как это по Дятлоффу? Не знаю. Но процессы получаются противоположные. А если бы каким-то образом вода из бассейна заталкивалась в трубу, то скорее всего так оно и было бы. По поводу центробежной силы. Уже не помню. Кажется, она зависит от касательной скорости, а от радиуса не зависит, поэтому ЦБС (ЦСУ) беру в зад.
|
| наталья | 12:26 03.07.07 | ДАНу. Ну так она все-таки вертица или нет? ты до конца не просветил. Жду.
|
| --> aji | 12:34 03.07.07 | В поворотах поток жидкости всегда теряет энергию. Обратное невозможно)
|
| aji | 13:18 03.07.07 | Судя по предыдущим выступлениям, ДАН еще не накопил достаточно "для проведения опытов по разбрызгиванию струи и набору статистики". Будем ждать. :)
|
| --> aji | 15:12 03.07.07 | Как я понимаю вода не всасыватся в трубу, а именно заталкивается атмосферным давлением. А вакуумный насос лишь снижает это давление с другой стороны. Ведь еще со времен Торичелли заметили, что вакуумным насосом воду выше 10 метров не поднимешь. (Атмосферное давление = 10 м водяного столба)
|
| aji --> | 09:59 04.07.07 | Не 10, а 13, в общем-то не так важно. Зерно сомнения посажено. Даже не знаю, что лучше, взять учебник или провести эксперимент.
|
| --> aji | 10:25 04.07.07 | Эксперимент, понятно, железный метод. А учебник чем поможет? Да, кстати, перечитал тут свой первый пост, в нем не пропечаталась фамилия лауреата Нобелевки и может показаться что это я (Вентиль) учился в Принстоне. :)) Задача процитирована мной по книге "Вы конечно шутите, мистер Фейнман!" Это он тусовался в циклотронной лаборатории.
|
| SM | 15:12 04.07.07 | А если рассмотреть крайние варианты? Сердитый ДАН предлагает Z-образную трубку. А что если взять вместо изогнутой трубки прямую? Но отверстия вывести вбок Типа (вид сверху): ....___________________ |________(__)______ .…|
Вода входит/ выходит через отверстия (отмечены точками)
Если вода выходит, то трубка будет вертеться против часовой стрелки А если вода, наоборот, всасывается? То, вроде, с какого перепугу трубка начнет вращаться?
PS. Ну, только разве что, давление будет заставлять всасываемую воду бить в противоположную от отверстия стенку трубки. Но тогда трубка вращаться будет в ту же сторону? От ить..
|
| наталья | 15:50 04.07.07 | меня терзают смутные сомненья.... как-то ведь должна окружающая масса воды "мешать" вращению. Если сила всасывания будет "уравновешена" , сто пудов сопротивление воды ведь нельзя проигнорировать, или считается, что чисто теоретическая задачка?
|
| :)) | 15:58 04.07.07 | Флудомер сломался )) Если воду сосет, есть сила - навстречу всосу трубка будет двигаться - в обратную от разбрызга. Атмосферное давление - 10 м воды. 13 - от лукавого - соотношение ртуть/вода. 13*0,786=10 По поводу момента вращения от бега воды по гнутой трубе: по моему, если слив по центру трубы, результирующий момент будет нулевым. Если посмотреть на физ основу силы на трубу от воды - давление, в идеале давление меняется исключительно по вектору движению жидкости (конечно давление вызывает движение) и на стенки трубы силы скомпенсируются до нуля. Если я был не прав с последним, много прикольных движителей можно было сделать ))
|
| | Страницы: 1 2 |
Для возможности добавления записи, Вы должны быть зарегистрированым пользователем и авторизоваться на сайте.
|