На площадке есть хорошая традиция - развлекать общественность мозголомками по пятницам.
Есть такая (классическая в дурном смысле) задача про вагон и канареек. Вот мы ее и вспомним, но учтем, что дело происходит в наши дни.
Итак, железнодорожные весы, судя по всему весьма чувствительные, на них стоит вагон, полный клеток с канарейками. Принято считать этот вагон более-менее герметичным, пусть так и будет. На одной из стен вагона висит здоровенная HD жк панель , где канарейкам показывают хорошенького самца и они все до одной внимательно на него смотрят. Вдруг они, все как одна, взлетают, и, не отрывая взгляда от симпатичного самца, продолжают удерживаться в воздухе.
Вопрос. Изменятся ли показания железнодорожных весов, когда взлетят птицы?
Уточнение по обсуждению. Коллеги указали, что весы покажут импульс от первоначального толчка птицами от жердочек. Вопрос в том, покажут ли весы прежнее значение после того, как птицы окажутся в воздухе или какое-то другое?
Комментарии
Если герметичный, не, все останется, как было.
желательно обосновать :)
Условия задачи прояснены, промежуточное положение с движущимися птицами пропустили. Сравниваем два положения в которых система неподвижна и не ускоряется никуда. Тогда силы только масса умножить на ускорение свободного падения. Воздух движется, но т.к. деваться ему некуда, он циркулирует по вагону и центр массы воздуха тоже не смещается.
Если считать что ускорение свободного падения константа - ответ "вес" не изменится.
Если учесть его падение с высотой, то вес уменьшится, но мне очень сложно представить весы способные засечь такой эффект.
Спасибо за вашу версию.
Я так понимаю, Вы хотите сказать, что она таки неправильная и я что-то упускаю?
давайте еще граждан послушаем :)
присоединяюсь к предыдущему оратору
и че тут обосновывать , если можно банально упростить.
в полете птичка опирается на воздух. Птичка опирается на "подушку" из воздуха, воздух опирается на землю.
Для простоты представим что воздух под птичкой сгустился (в герметичном контейнере) и она оказалась на твердой жердочке из воздуха над полом вагона. Диаметр этого насеста...ну пусть будет 1 кв.см. Фактически это уже и есть полет. Но при этом мы достаточно явно видим что птичка давит на пол вагона всей своей массой (100 грамм на 1 кв. см)
Дальше можем эту схему приблизить к реальности.
Диаметр жердочки увеличивается до 1 кв.метра, но она теряет в плотности и становится по плотности ближе к воде. Птичке уже приходиться помахивать лапками и фактически плыть.Изменилась масса птички? Нет. 100 распределились на 1 кв. метр, но результирующая все равно 100 грамм.
И на 3 этапе. Жердочка обретает диаметр 10 кв. метров, плотность воздуха, а птичке очень интенсивно приходится махать крылышками. 100 грамм на 10 кв. метров. давление на пол вагона, но по прежнему 100 грамм.
Аналогично для 1000 птичек или миллиона.
-------
А вот если вагон не герметичный, то "подушка" может выйти за пределы вагона. И давление на пол вагона будет меньше.
Если вагон герметичен, но находится в земных нормальных условиях на поверхности планеты, то показания весов не изменятся. Ибо воздух в вагоне ничего не весит относительно воздуха за его пределами. А канарейки уже находятся в воздухе вагона.
Это как задачка, поднимется ли уровень воды в стакане, если плавающий в ней лёд растает? Нет, не поднимется.
Есть один момент - если они при взлете все одновременно лапами оттолкнутся, импульс будет, его весы засекут.
А даже если и не лапами. Импульс всё равно будет - от воздушного потока. От многочисленных крылышек.
вес по идее не изменится, за исключением коротких колебаний от отталкивания и приземления.
Что бы изменить вес, нужно "зацепиться" для полёта за что-то вне вагона. Допустим каким-то силовым полем, проникающим сквозь стены.
Это будут +- мелкие короткие колебания, сумма которых = 0.
В любом случае весы заметят. Даже если канарейки парили в воздухе не касаясь клеток, а потом синхронным взмахом поднялись на несколько сантиметров.
Гыы, предлагаю расширить задачу таким вопросом:
Могут ли птицы манипулировать показаниями весов в течении сеанса взвешивания (например в течении 1 минуты) чтобы заставить оператора записать неверные показания?
Конечно, могут. Вопрос, на сколько граммов и в течение какого времени. Пусть вместо птичек у нас в вагоне будет вертикально закреплённая рейка, по которой может (с помощью электромотора, например) перемещаться груз - вверх или вниз. На время перемещения груза - показания весов будут меняться. Это время можно растянуть хоть на час - соответственно и показания весов изменятся на это время меньше, чем если бы перемещение заняло минуту. Или секунду.
хм.. вот уж с кем я собирался спорить в последнюю очередь, так это с Вами, многоуважаемый!
но рейка-то всё равно с грузом, и , насколько я понимаю, вне зависимости от того, в каком положении отностительно рейки находится груз на ней, весы будут показывать массу груза и рейки всегда одинаковую.
Показания весов будут меняться во время перемещения груза. Когда груз будет неподвижен - естественно, показания будут одинаковы вне зависимости от положения груза.
т.е. имеется в виду чисто лабораторный опыт
с прецезионными весами?
тогда понятно. в случае с вагоном можно пренебречь ;)
Да как сказать. Если груз будет весом в тонну - и железнодорожные весы заметят. Кто мешает нам поместить в вагон вильчатый автопогрузчик, положить ему на лапы пару фундаментных блоков и поэкспериментировать :)
))))
имхуется мне, что весы смогут показать разницу, только в случае варварского отношения к погрузчику (если слишком резко опускать блоки) а при подъёме - хз.. надо бы попробовать ))
Показания будут меняться во время изменения скорости груза - если скорость перестает меняться, значит, ускорение, а вместе с ним и равнодействующая, равны нулю.
просто рейка с грузом не моделирует силы - возможно, ближе к исходной ситуации будет обезьянка, карабкающаяся вверх по закольцованному тросу, который через блоки двигается с приличным трением - чем быстрее обезьянка по нему лезет, тем больше давление на блоки. При определенной скорости обезьянка будет оставаться на месте.
del - дубликат
не ускорения/замедления?
Вношу поправочку:
Во время перемещения груза весы будут показывать тоже самое, что и при неподвижном грузе. Показания весов будут меняться только при наборе скорости и при торможении. Ибо согласно закоам Ньютона дополнительная сила появится только при движении с ускорением. Если объект движется прямолинейно и равномерно, то либо действующих сил нет либо сумма этих сил равна нулю.
Если точнее, то показания весов будут меняться во время ускорения (торможения) груза. При перемещении с постоянной скоростью показания весов неизменны.
Не-не, в момент прыжка 1 птицы вес вагона меняется? Вроде уже согласились что да. А если много птиц будут подпрыгивать по очереди почему вес вагона не может измениться на длительное время?
Канарейка наращивает подъемную силу крыльев (частоту + амплитуду взмахов) непрерывно - соответственно, непрерывно уменьшается сила ее давления на жердочку. Равнодействующая на этом этапе не меняется. Если канарейка прекратит наращивать подъемную силу тогда, когда она сравняется с силой тяжести, канарейка "зависнет" в воздухе ровно в том же месте, где сидела - можно будет увидеть, что жердочка полностью разгрузилась (распрямилась), но вверх канарейка подниматься не будет.
То есть никакого толчка не будет до момента полной разгрузки жердочки, а далее зависит от поведения канарейки - если будет продолжать наращивать подъемную силу, будет плавный толчок, или, скорее, плавное нарастание давления (ускорение меняется непрерывно). Но это - вовсе не обязательный вариант.
Максимальное отклонение стрелки весов определяется максимальной суммой ускорений, которые могут создать канарейки ( с учетом их знака). Поскольку высота вагона ограничена, то все одновременно подниматься они смогут очень недолго - для спуска вниз и нового ускорения они начнут тормозить, и постоянное изменение давления вагона на весы поддерживать не получится - начнутся колебания давления с ограниченной максимальной амплитудой..
Пожалуй да, вопрос лишь во времени. Если предположить что канареек очень много то возможно такое поведение:
Отталкивается 1 канарейка и летит вверх, мгновенно после ее отталкивания то-же сакмое делают 2 канарейки, потом 4, потом 8 и т.д. На какое-то время они смогут поддерживать увеличенную массу вагона.
Точно) вопрос только в высоте вагона - она определяет, когда канарейки начнут тормозить и лететь вниз. В случае с обычным вагоном вся канареечная "пирамида" начнет рушиться через пару секунд - и чем больше было начальное ускорение, тем быстрее. Те, кто слишком разогнался, затормозить не смогут, и будут падать вниз уже тушкой. Те, кто первым не взлетел, смогут это заранее прикинуть и заняться гнездом или птенцами вместо участия в пирамиде.
Потому, что в то время, как одна канарейка подпрыгнет, другая приземлится.
Они друг друга уравновесят.
Ну да :) Значит выходит, что вес все-таки может измениться и все зависит от времени взвешивания вагона. В долгосрочной перспективе - нет, а в краткосрочной (вагон взвешивают 1-2 минуты) птицам вполне посилам надурить оператора.
Перемещение с ускорением д.б.
Нет, не совсем так. На время действия ускорения - показания весов будут меняться, во время перемещения груза с постоянной скоростью - будут показывать значение, отличное от стационарного (либо меньше либо больше - смотря в какую сторону груз двигается), после торможения груза - стрелка пойдёт в обратную сторону и после полного торможения - вернётся к первоначальному равновесному значению. Закон сохранения импульса во всей своей красе.
Уже при уменьшении ускорения до нуля стрелка весов вернется к "стационарному" значению. При возникновении и нарастании "тормозящего" ускорения будет отклоняться вниз. Опят же, в момент исчезновения ускорения уже вернется к "стационарному".
вот, уже любо-дорого.
если будут взлетать по очереди в течении минуты, незначительно вес будет изменён.
с другой стороны спиной они противоволну в потолок воздушную будут пускать
да не так всё просто, нужно в голове всю модель и все силы и то что вагон земеле передаёт импульсы
вот, уже лучше. Давайте отметим, что во-первых, в любом случае весы покажут первоначальный толчок. Однако после него они придут в прежнее положение или какое-то иное?
А если птицы будут подпрыгивать и взлетать по очереди, смогут ли они продлить этот первоначальный толчёк на более продолжительное время пусть и с меньшей силой чем все вместе и сразу?
Например оператор взвешивает вагон в течени 30 секунд. Могут ли птицы надурить оператора, заставив его считать что вес несколько больше? :))
Не знаю насчет птиц, но вот майданные скакатели точно могут затолкать страну в нехорошее...
Сначала отклонятся в плюс, потом в минус, а потом в начальное положение.
В прежнее, когда взлетят и зависнут
Сумма сил в системе будет неизменна, рисунок со стрелочками можно из любого учебника вспомнить.
в учебниках бывает много таких вещей пишут, за который приходится краснеть за авторов. Но мысль ваша понятна, спасибо.
Это не статика, это динамика. Вес не изменился, но система пришла в движение, центр масс поднимается.
Кмк, нет.
Вес вагона не изменится. Чтобы вес изменился воздух должен относительно беспрепятственно выходить в его нижнюю часть и поступать из верхней. Если вагон абсолютно герметичен, то давление воздуха от крыльев будет уравновешивать отсутствующих на жердочках птиц.
UPD: теперь уже не уверен в правильности ответа :))
В момент взлета канареек центр массы вагона, воздуха в вагоне и канареек сместится вверх (канарейки всяко больше весят больше, чем воздух от которого они отталкиваются). Весы должны заметить увеличение веса.
разве изменение у некоего тела центра масс меняет его общий вес?
Вес ( m * g ) не меняет. А вот силу дополнительную приложить для этого надо, т.к. канарейки ускоряются вверх с некоторым ускорением a, то появится дополнительная сила ma которую заметят весы.
да, верно, мы ее отметили - момент толчка лапками сотен птичек весы зафиксировали, но вот птички в воздухе, весы покажут прежнее значение или какое-то иное?
Когда птички взлетают весы на короткое время покажут увеличение веса, потом уменьшение веса, когда они замедляются в верхней точке, а потом снова тот же вес. Ну может быть чуточку меньший за счет того, что g убывает с высотой, т.е. если контейнер очень высокий, то весь тела на его крыше меньше, чем на дне, но это такие крохотные отклонения, что ими можно пренебречь.
Страницы