Задачки по физике

[tcpip]

За тебя я по клавишам стучать не буду. Все равно не найдешь, или ссылка не раскроется.

Слив феерический

 

[Махмут]

Так как-же бочка? Кто-нибудь найдет правильный ответ?

 

[Drema]

Так как-же бочка? Кто-нибудь найдет правильный ответ?

Так поставь задачу корректно. ***кость идеальная, или с вязкостью? Бочки на одинаковом уровне или нет? Расстояние между бочками много больше или порядка их размеров?

Если переливается вода из верхней бочки в нижнюю, то мощности вообще не нужно, даже можно получить энергию, и для ускорения перелива нужно дырку побольше пробить.

Если же имеется какой то шланг, то можно говорить о работе по перемещению воды по шлангу A=F*L, F - сила сопротивления (трения), L - длина шланга. Константа ли F или зависит от скорости течения v - это все имеет значение. Мой ответ (в 4 раза) соответствует случаю, когда F пропорциональна v (если есть перепад высот, то будет еще и константа, а если течение не пуазейлевское, то будут и высшие степени v). Аналогия из электротехники: мощность пропорциональна квадрату тока, а время переливания воды (переноса заряда) обратно пропорционально току. Чтобы одно и тоже количество воды (заряда) перенести в 2 раза быстрее нужно увеличить в 2 раза ток (воды или заряда), а т.к. ток в выражении для мощности стоит в квадрате, то мощность увеличится не в 2, а в 4 раза.

Если можно, то вместо ответа "это неправильно" написать почему именно.

 

[Махмут]

Да уже три человека пытаются уточнить условие задачи. Сколько можно? Трения нет, бочки стоят рядом. Что еще оговорить? Какой пуазейль в школе? Эта школьная задача для 8-го класса, и не повышенной трудности. Просто в ответе "в 4 раза" кое-что иное не учтено, имеющееся в условии.
Подсказка, так уж и быть :
.
.

В 4 раза увеличится кинетическая энергия, это верно. Но мы же о мощности спрашиваем.

 

[Drema]

Ну если переливаем сверхтекучий гелий из бочки в другую такую же бочку, которая стоит на одной и той же высоте, то энергия во время процесса тратится только на перемещение ***кости в поле тяжести. Т.к. работа в гравитационном поле по замкнутому контуру равна 0, а из-за того, что бочки одинаковые, то после переливания ничего не изменилось, и вообще мощности не нужно. Это в случае, когда при переливании первой половины энергия mgh/4 не пропадает, а умный насос запасает ее, чтобы с ее помощью вторую половину затащить уже наверх. Если же насос не совсем идеальный, и энергию слива не запасает, то нужно тратить энергию для подъема половины массы воды на расстояние в половину высоты бочки. Сила в этом случае - константа, не зависит от скорости, с которой поднимают воду, поэтому мощность надо увеличивать в 2 раза, что бы одну и ту же работу по поднятию массы совершить быстрее в 2 раза.

 

[tcpip]

Да уже три человека пытаются уточнить условие задачи.

Так в условии (если я правильно таки подозреваю, что "ограничить" производительность насоса авторы задачи решили кин.энергией струи) не прозвучало главное условие - сечение шланга не менять. Иначе любой ответ будет правильным В частности, мощность оставить прежней, а диаметр трубопровода увеличить в 1.7 раза

 

[Махмут]

Неверно опять! Причем тут трубопровод! Воду не переливают, а ПЕРЕКАЧИВАЮТ НАСОСОМ!! И вопрос - во сколько раз нужно увеличить мощность насоса!!!!
Ну сколько можно мурыжить условие!
Насос качает себе воду, сопротивления трубопровода нет, вода кипяченая, течение ламинарное!
Ей богу, был бы ты моим студентом, никагда бы письменный экзамен не сдал!
Ищи ошибку в рассуждениях, а не в свойствах воды и насоса. Никакого наукообразия здесь нет! Элементарная физика на уровне 8-го класса. Решается устно, или с помощью трех формул.

Ну если переливаем сверхтекучий гелий из бочки в другую такую же бочку, которая стоит на одной и той же высоте, то энергия во время процесса тратится только на перемещение ***кости в поле тяжести. Т.к. работа в гравитационном поле по замкнутому контуру равна 0, а из-за того, что бочки одинаковые, то после переливания ничего не изменилось, и вообще мощности не нужно. Это в случае, когда при переливании первой половины энергия mgh/4 не пропадает, а умный насос запасает ее, чтобы с ее помощью вторую половину затащить уже наверх. Если же насос не совсем идеальный, и энергию слива не запасает, то нужно тратить энергию для подъема половины массы воды на расстояние в половину высоты бочки. Сила в этом случае - константа, не зависит от скорости, с которой поднимают воду, поэтому мощность надо увеличивать в 2 раза, что бы одну и ту же работу по поднятию массы совершить быстрее в 2 раза.

Какой неидеальный насос? Какой сверхтекучий гелий? Это не головоломка, и интегралы не нужны. ШКОЛЬНА!!!! задача.
Интересно, что у детишек по физике?
Это как спрашивают - какую работу надо совершить при равномерном поднятии груза, а начинаются вопросы - а веревка растягивается, а с какой скоростью, а учитывать ли сопротивление воздуха и так далее.
.
.
А ошибка у всех троих состоит в неучете элементарной штуки!

 

[Ferox]

А какого же цвета он в сумерках, и в какой цвет превращается при ПЛАВНОМ потеменении? Я вообще-то не биолог... Если расскажете более подробно, будет интересно

Живой хамелеон не меняет цвет при потемнении (резком или плавном) у него такая функция не запрограммирована. Это понятно, потому что его задача - быть не контрастным на фоне поверхности. При потемнении, отражающие свойства поверхности не меняются, поэтому хамелеон никак и не реагирует на потемнение.

Если посадить хамелеона на красную поверхность, выключить свет, и без света пересадить его на зеленую - он останется красным, т.к. в темноте не поймет что его пересадили на зеленое. У него есть предел разрешающей способности.

Идеальный хамелеон, который реагирует на изменение мгновенно и не имеет предела чувствительности ни по интенсивности ни по спектру - будет себя вести иначе.

 

[tcpip]

Неверно опять! Причем тут трубопровод!

Как причем? Если принять, что необходимая мощность насоса задается кинетической энергией потока воды, то диаметр (площадь поперечного сечения) трубопровода (выходного патрубка насоса) имеет определяющее значение. Поскольку им определяется скорость струи при заданном массовом расходе.

 

[Ferox]

Предлагаю другой вопрос -перекачиваем воду. Допустим, из одной бочки в другую за 10 минут. ВОПРОС: во сколько раз нужно повысить мощность насоса, чтобы перекачать это же воду за 5 минут?

Вопрос о мощности, зависит от природы сил, против которых работает эта мощность.

Если ваша мощность работает против сил гравитации - то в 2 раза.
Если против сил ламинарного трения - то в 4 раза.
Если против сил турбулентного трения - то в 8 раз.
Если против сил инерции (не утилизируется обратно кинетическая энергия перекачиваемой воды) то в 8 раз.

Если по вашим словам в задаче нет гравитации - то ответ некое число среднее между 4 и 8.

 

[Махмут]

Надоела мне это, когда интегралами подсчитывают выручку торговки семечками.
Мы вдвое разогнали воду, увеличив кинетическую энергию в 4 раза. Вместо 10 минут качали 5. Вчетверо большая энергия затратилась за вдвое меньшее время. Итого - мощность надо повысить в 8 раз.
А если там всякие динамические сопротивления, турбулентность, то больше.
Вот это фактор - вдвое меньшее время почему-то все игнорировали, интересуясь сечением трубы, вязкостью ***кости и высотой расположения бочек.

.
Повторяю - эта задачка для 8-го класса, где про турбулентность не знают, а знают формулу мощности и кинетической энергии.
Причем не только не олимпидная, а даже не повышенной трудности.
Это мне чем-то напоминает задачу о бутылке....

 

[tcpip]

Надоела мне это, когда интегралами подсчитывают выручку торговки семечками.
Мы вдвое разогнали воду, увеличив кинетическую энергию в 4 раза.

А зачем мы вдвое разгоняли воду? А если вместо этого, уменьшить скорость потока в 1.4 раза, но увеличить диаметр струи (трубопровода, патрубка насоса) в 1.7 раза? Я же говорю, что с формулировкой задачи не все в порядке.

Кажется, я начал понимать: для педагога слова "изменить мощность насоса" означает некоторое абстрактное действие, типа поменять шильдик на насосе или там подкрутить какой-то регулятор. А насос остается прежним. Для инженера же "изменить мощность насоса" - это заменить насос на новый, и кроме мощности, при этом поменяются и другие параметры, в частности - сечение трубопровода .

 

[Drema]

И куда девалась кинетическая энергия разогнанной воды? В тепло? - так ***кость же по условию идеальная, энергия не диссипирует. Более того, если расстояние между бочками много меньше размера бочек (стоят впритык), то разгонять вообще ничего не надо, нужно работать только против силы тяжести.

 

[Махмут]

Во-во! О чем говорил. Сказано в условии - перекачиваем воду, неважно куда, с помощью насоса. Это понятно? допустим, из бочки в бочку (в школьной задаче про бочку ни слова, поскольку это лишнее). Я специально сказал "бочка", чтобы не выясняли, какой глубины пруд (если из пруда), какого цвета вода.
Тут же пошло - бочку на бочку, бочку впритык, игнорируя суть вопроса - насос должен выпонить ту же работу вдвое быстрее.
Скажите сразу, что не сообразили.
А увеличивать дырки и прочее без изменения мощности насоса без толку - закон сохранения энергии еще нее отменили.
Прочие факторы могут только увеличить соотношение мощностей, но никак не уменьшить.
А затраченная работа идет на увеличение СКОРОСТИ воды. Если качают наверх - то изменение потенциальной энергии не изменяется. А вот скорость увеличивается.

 

[Drema]

О да, мы не сообразили.

 

[tcpip]

А увеличивать дырки и прочее без изменения мощности насоса без толку - закон сохранения энергии еще нее отменили.

Как это "без толку"? Я же Вам специально дал контрпример, когда мощность остается прежней, а производительность насоса растет вдвое.
Для корректности задачи именно необходимо в условии как-то оговорить, что сечение остется неизменным.

 

[Махмут]

Боже ж ты мой! КАК он может качать быстрее, если не добавить оборотов?
.
.
Едем дальше.
.
.Я смотрю на Луну. Допустим, полнолуние и виден ПОЛНЫЙ диск Луны- никаких полумесяцев. Но мне по вредности захетелось увидеть еще дополнительной поверхности Луны. Что я, находясь на Земле, должен сделать?
.
Астрономов прошу отвечать в личку, а то дискуссии не будет - сразу же правильно ответят, злодеи..Обсуждение сорвется.

 

[Drema]

Подождать?

 

[Махмут]

Живой хамелеон не меняет цвет при потемнении (резком или плавном) у него такая функция не запрограммирована. Это понятно, потому что его задача - быть не контрастным на фоне поверхности. При потемнении, отражающие свойства поверхности не меняются, поэтому хамелеон никак и не реагирует на потемнение.

Если посадить хамелеона на красную поверхность, выключить свет, и без света пересадить его на зеленую - он останется красным, т.к. в темноте не поймет что его пересадили на зеленое. У него есть предел разрешающей способности.

Идеальный хамелеон, который реагирует на изменение мгновенно и не имеет предела чувствительности ни по интенсивности ни по спектру - будет себя вести иначе.

Естественно, в задаче есть натяжка (по биологии). Но смысл задачи другой. Обычно отвечают "зеркального" А это какой?. А тот, кто сообразит, что в закрытом ящике темно независимо от материала и цвета стенок - МОЛОДЕЦ!!
Спасибо за консультацияю

 

[Drema]

Боже ж ты мой! КАК он может качать быстрее, если не добавить оборотов?

Прокладываем вторую трубу и ставим второй насос. Очевидно, что мощность растет в 2 раза, поток тоже растет в 2 раза.