Вода, мячик и вертушка, физика Опции Рейтинг

[nik_vic]

Ну не так уж всё плохо в физике.
Проблема, о который вы говорите, актуальна в основном для задач, где требуется объяснить какое-то природное явление. Тут действительно "правильные" ответы иногда оказываются спорными.
В большинстве обычных физических задачах модель задается априори и нужно лишь ее правильно применить.

Для начала - обнаружить.

[0]

В большинстве же обычных физических задачах модель задается априори и нужно лишь ее правильно применить.

В подавляющем большинстве задач представленных на сайте поиск модели - существенная часть задачи.
Из остальных часть могла с тем же успехом быть помечена как геометрические или теория вероятности.

[nik_vic]

Буду сдаваться и здесь

Речь идёт о понимании закона Архимеда.
"""""Тело, впёрнутое в воду, выпирает на свободу сила выпертой воды телом, впёрнутым туды

Если опустить оговорки и уточнения, сила Архимеда - равнодействующая сил давления на поверхность тела со стороны жидкости (жидкостей и газов) в условиях покоя. И закон Архимеда утверждает, что она равна по величине "весу вытесненной жидкости".

Собственно, всё дело в этом весе, а точнее, в вариантах силы тяжести. Даже в обычных условиях она не равна силе тяготения - к последней добавляется центробежная сила (Земля вращается!).

В системе отсчёта "вращающийся цилиндр" эта "сила", в отличие от случая большой Земли и маленькой кастрюльки, уже не может считаться "однородной": для одинаковых масс она она различна - пропорционально расстоянию от (вертикальной) оси вращения.

Попробуйте "решить вопрос" на основании этой посказки...

[nik_vic]

Так, пора завязывать

Рассмотрим "пристальнее" положение 2. На шарик действуют Земля и вода с воздухом.

На всякий случай проткнём шарик скользкой вертикальной спицей - по центру, закрепив спицу в дне вращающегося цилиндра. Это - для того, чтобы шарик был неподвижен относительно цилиндра, но был свободен для вертикального движения.

Сумма сил по вертикали равна нулю, стал быть, сила тяжести компенсируется вертикальной составляющей силы Архимеда. Из этого следует, что масса вытесненнной воды (+ вытесненный воздух) шарика равна массе шарика.

Теперь - про горизонтальные силы. Во вращающейся системе отсчёта действуе центробежная "сила", равная произведению квадрата омеги, массы тела и расстояния его центра масс от оси.

Теперь, надеюсь, всё ясно. ЦМ "вытесненной воды" движется по бОльшему радиусу, чем центр шарика. Значит, центробежный "вес", отвечающий за горизонтальную часть силы Архимеда, больше, чем центробежная сила, действующая на шарик. Так что без спицы шарик будет двигаться к оси, где и найдёт покой....

Этот механизм (наряду с другими) работает и для пузырька на поверхности - вот одна из причин, по которой я ругался на задачку про пенку в кофе.

Результат можно сделать и иным, взяв шарик с сильно смещённым центром масс (пинг-понг с золотой блямбой, приклееной изнутри ).

[nik_vic]

Кстати, вот простая задачки в тему - я её давал одному из обсуждавших.

На космической станции вращением создана искуственная гравитация.
Как ошибается поплавковый ареометр, оттарированный на Земле, в этих условиях?

[0]

Предположим что все утверждения использованные в доказательстве верны и шарик действительно будет двигаться к центру.
Так как уровень воды в центре ниже то шарик опустится и это произойдет под действием какой-то силы.
Беда в том что все доказательство строится на предположении что эта сила равна нулю.
Незачет.

Да и предположение что закрепление горизонтальной позиции не изменит вертикальную безосновательно.

[nik_vic]

Предположим что все утверждения использованные в доказательстве верны и шарик действительно будет двигаться к центру.
Так как уровень воды в центре ниже то шарик опустится и это произойдет под действием какой-то силы.
Беда в том что все доказательство строится на предположении что эта сила равна нулю.
Незачет.

Да и предположение что закрепление горизонтальной позиции не изменит вертикальную безосновательно.

Налицо сумбурчик

"Какой-то силы"...
Сил, а точнее, действующих тел, вполне хватает - Земля и вода с воздухом. У равнодействующей воды с воздухом (то бишь силы Архимеда) есть радиальная соствляющая, и она больше, чем необходимо для центростремительного ускорения шарика.

[0]

Налицо сумбурчик

"Какой-то силы"...
Сил, а точнее, действующих тел, вполне хватает - Земля и вода с воздухом. У равнодействующей воды с воздухом (то бишь силы Архимеда) есть радиальная соствляющая, и она больше, чем необходимо для центростремительного ускорения шарика.

Возможно так и есть. Но это необходимо обосновать.
Приведенное обоснование несостоятельно. Можете попытаться еще раз.

[nik_vic]

Возможно так и есть. Но это необходимо обосновать.
Приведенное обоснование несостоятельно. Можете попытаться еще раз.

Попытайтесь самостоятельно сформулировать обобщение закона Архимеда для нашего случая - среда равномерно вращается вместе с сосудом вокруг вертикальной оси.

[0]

Попытайтесь самостоятельно сформулировать обобщение закона Архимеда для нашего случая - среда равномерно вращается вместе с сосудом вокруг вертикальной оси.

Я то тут причем? Это Вы безграмотно используете законы за пределами их области их применения.
Но Вам и этого мало - вы в доказательстве используете обоснование которое противоречит доказываемому.
Попытайтесь все же найти непротиворечивое доказательство.
Или как и с качелями уйдете в тину?

[nik_vic]

Я то тут причем? Это Вы безграмотно используете законы за пределами их области их применения.
Но Вам и этого мало - вы в доказательстве используете обоснование которое противоречит доказываемому.
Попытайтесь все же найти непротиворечивое доказательство.
Или как и с качелями уйдете в тину?

Занятный выпад. На всякий случай поясните, что вы восприняли как обоснование, противоречащее доказываемому - пока вижу голословие...

Почти все школьные физические законы "доказываются" почти на примерах, применяются шире, но понимаются Уже области их фактической верности.
Закон Архимеда - в их числе. Она - частный случай теоремы Остроградского-Гаусса, так что напрасно Вы ерепенитесь

[0]

Занятный выпад. На всякий случай поясните, что вы восприняли как обоснование, противоречащее доказываемому - пока вижу голословие...

Вы доказываете что шарик находящийся в начальный в покое относительно воды в точке 2 переместится в точку 1.
Точка 1 находится ниже следовательно шарик должен двигаться под действием силы проекция которой на вертикаль ненулевая.

Но для доказательства вы используете следующее

Сумма сил по вертикали равна нулю, стал быть, сила тяжести компенсируется вертикальной составляющей силы Архимеда.

[nik_vic]

Вы доказываете что шарик находящийся в начальный в покое относительно воды в точке 2 переместится в точку 1.
Точка 1 находится ниже следовательно шарик должен двигаться под действием силы проекция которой на вертикаль ненулевая.

Но для доказательства вы используете следующее

Понятно - Вы не разобрались, что это имеет место для мысленного эксперимента -
На всякий случай проткнём шарик скользкой вертикальной спицей - по центру, закрепив спицу в дне вращающегося цилиндра. Это - для того, чтобы шарик был неподвижен относительно цилиндра, но был свободен для вертикального движения.

Мои надежды, что всё будет ясно для реального шарика не оправдались. Подумайте, что будет, если убрать спицу, компенсирующую превышение радиальной проекции силы Архимеда над центробежной "силой".

[0]

Понятно - Вы не разобрались, что это имеет место для мысленного эксперимента -
На всякий случай проткнём шарик скользкой вертикальной спицей - по центру, закрепив спицу в дне вращающегося цилиндра. Это - для того, чтобы шарик был неподвижен относительно цилиндра, но был свободен для вертикального движения.

Какая разница.
Процитированное мной утверждение не зависит от того протыкали вы спицей или нет и оно противоречит доказываемому.
Этого достаточно чтобы понять что доказательство неверно.
Разбираться где конкретно вы ошиблись не обязательно. Можно конечно было сказать что вы одну силу потеряли, но это скользкий путь потому как неточностей много.

[nik_vic]

Какая разница.
Процитированное мной утверждение не зависит от того протыкали вы спицей или нет и оно противоречит доказываемому.
Этого достаточно чтобы понять что доказательство неверно.
Разбираться где конкретно вы ошиблись не обязательно. Можно конечно было сказать что вы одну силу потеряли, но это скользкий путь потому как неточностей много.

Здесь у меня большие сомнения. Приняв во внимание Вашу глубокую мысль """...утверждение не зависит от того протыкали вы спицей или нет

[0]

Здесь у меня большие сомнения. Приняв во внимание Вашу глубокую мысль """...утверждение не зависит от того протыкали вы спицей или нет

Вы что-то хотели сказать? Где продолжение предложения которое должно было последовать за деепричастным оборотом?

Можете подумать на досуге
- зависит ли сила тяжести от того проткнут ли шар спицей
- зависит ли сила Архимеда от того проткнут ли шар спицей

[nik_vic]

- зависит ли сила тяжести от того проткнут ли шар спицей
- зависит ли сила Архимеда от того проткнут ли шар спицей

Первая - нет, вторая - да: вне оси мячик без спицы будет двигаться относительно цилиндра, и масса вытесненной жидкости не обязана равняться массе мячика.
Однако по-прежнему ЦМ последней будет подальше от оси, чем ЦМ однородного шарика...

[0]

Первая - нет, вторая - да: вне оси мячик без спицы будет двигаться относительно цилиндра, и масса вытесненной жидкости не обязана равняться массе мячика.
Однако по-прежнему ЦМ последней будет подальше от оси, чем ЦМ однородного шарика...

О. оказывается все хуже чем могло показаться.
Нас в данный момент не интересует динамика.
Нас интересуют силы действующие на шарик.
Зависит ли сила Архимеда от того свободен шарик, оставлена ему только одна степень свободы или вообще он жестко закреплен в этой точке при условии что точка одна и та же?

[nik_vic]

Нас интересуют силы действующие на шарик.
Зависит ли сила Архимеда от того свободен шарик, оставлена ему только одна степень свободы или вообще он жестко закреплен в этой точке при условии что точка одна и та же?

Повторюсь. Если шарик свободен не на оси, то он не неподвижен.
А в мысленном эксперименте не важно, какое тело удерживает шарик неподвижным - лишь бы отсутствовала горизонтальная составляющая в его действии на шарик.

[0]

Оставьте подвижность.
В данный момент она не интересна.
Два шарика на равном расстоянии от центра и на одной и той же глубине.
Один свободен другой на спице.
Различна ли сила Архимеда? Если да то в чем причина этого различия?