Алтернативни енергоизточници > Теории, хипотези, физични опити
Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?
hivan:
Уважаеми форумници участващи в дискусията по темата.
Както виждате от профила ми аз съм „чисто нов форумец” и се надявам, че kd_dinev и сие ще извинят вмъкването ми по въпрос, на пръв поглед различен от дискутираните в момента, но според мен напълно отговарящ на изискването да е по темата.
За какво става дума и защо смятам, че е неизяснен (поне за мен) казус, предполагам ще стане ясно от следващата опитна постановка.
Нека имаме една водонапорна кула (или язовир) създаваща напор Н, която захранва само един консуматор посредством необходимата водопроводна инсталация. Последната се състои от една хоризонтално разположена водопроводна тръба с диаметър D и дължина L, в краищата на която има два бързодействащи (например сферични) спирателни крана - на изхода от водонапорната кула - кран А и при консуматора (чешмата) – кран В.
Изходното състояние на „системата” е същото каквото е и във всяко водоснабдено жилище, т.е. крана при консуматора (В) е затворен, а този при източника-водонапорна кула (А) е отворен. Опита (експеримента) се състои в следното:
Отваряме кран В при консуматора (чешмата) и след някакво време t затваряне крана А при изхода на водонапорната кула. Времето t се намира като се раздели L на скоростта на звука във водата (С≈ 1500 m/s) - това горе-долу е времето, за което започва изтичане през крана при кулата (кран А).
Миг след затварянето на кран А цялото количество вода в тръбата с дължина L (плюс изтеклото от кулата за времето t) се движи (тече) с някаква скорост V и притежавайки някаква маса m притежава и някаква кинетична енергия Ек.
Нека да разгледаме два примера с конкретни стойности на горните величини.
Ако дължината на тръбата е L =1000 метра за t се получава 1000/1500=0.666 секунди.
Ако напречно сечение на тръбата е 1 метър квадратен (D = 1.13 метра) за обема на водата в тръбата се получава 1000 метра кубични на което съответства маса m = 1000 тона = 1000 000 килограма.
При Н=10 метра за скоростта на изтичане по формулата на Торичели (V=корен квадратен от 2gH) се получава около 14 метра за секунда. Тъй като изтичането става през тръба (а не директно от напорната кула) имаме линейни съпротивления по дългия 1000 метра тръбопровод (с диаметър 1,13 метра), нека намалим скоростта (струва ми се достатъчно) на V=10 метра за секунда (36 км/час), на която съответства дебит 10 метра кубични за секунда.
Сега да си представим, че един влак с маса 1006.666 тона се е ускорил за 0.666 секунди до скорост 36 километра в час. Каква мощност е нужна за това? (каква сила за да я създаде?), каква кинетична енергия притежава този влак? предполагам, че повечето от четящите и пишещите тук могат да преценят.
Нека сега разгледаме случай, при който L =1 метър (може и L =0 – кран А е и кран В) , но запазим времето t =0.666 секунди и напора Н=10 метра. Скоростта на изтичане ще е както е по формулата на Торичели (нямаме линейни съпротивления) т.е. около 14 метра за секунда (50 километра в час).
След затварянето на кран А ще имаме 14*0.666+1=10.324 метра кубични вода, респективно 10,324 тона, движещи се със скорост около 50 километра в час (при L =0 масата ще е 9324 кг). Това е горе-долу колкото един не много голям камион.
Разликите между двата примера са очевидни. Най интересното според мен в случая е това, че по-голямата кинетична енергия се получава при по-малко изразходвана потенциална такава. При първия случай имаме изтичане на 6.666, а при втория 10,324 (9.324) метра кубични вода под налягане 10 метра воден стълб.
Тук веднага някой ще каже, че намаляването на скоростта от 14 на 10 метра за секунда е избрано произволно и разбира се почти е прав, но не може да се отрече, че ще има намаляване и колкото по-голямо е то, толкова по осезаема ще става и разликата между двата примера.
Други вероятно ще кажат, че в тръбопровода след затваряне на кран А ще се появи вакуум, който ще действа като спирачка, но това е лесно преодолимо чрез добавянето на още един кран за „пускане на въздух” или по друг начин, а и ние (аз) разглеждаме едно моментно състояние.
Трети вероятно ще възразят, че „експеримента” е трудно осъществим - няма такива бързодействащи спирателни кранове, получават се огромни хидравлични удари и т.н. На тях само ще напомня, че във форума има и тема „Хидротаран на Марухин” (куплирането на един такъв към „опитната постановка” ще добавя - няма да отнема енергия), а ако няма подходящи кранове – ще ги конструираме!
Спирам до тук и очаквам Вашето „осанна” или „разпни го”
Благодаря за вниманието.
p.s. Позволявам си да копирам (може би не по правилата - простете на новака) от настоящата тема:
--- Цитат ---Цитат на: kd_dinev в Юни 07, 2016, 06:22:00 pm
Ами ето ти чудесна възможност да обясниш как в резултат на действието на сила с една и съща големина и за един и същ интервал от време се получават различни по големина кинетични енергии на телата върху които тя е приложена.
kd_dinev, няма такъв филм!!!
Няма такова явление - една и съща сила да "зарежда" различна енергия в тела, хеле пък в механиката!
И изобщо как ти хрумна подобна глупост?
………………………………………………………
--- Край на цитат ---
Не съм убеден, че няма такъв филм, но не съм и сигурен, че и аз не съм глупак – затова споделих по-горе написаното.
Аtos:
hivan, (добре дошъл), няма да е зле, ако постнеш някоя картинка/схема към обясненията си, че от толкова букви и цифри се обърквам и не мога да си го представя (какво да правиш - всеки от нас си е тъп по собствен начин).
Виж сега, ти изобщо не отчиташ, че енергията получена от водата в първия случай върши много повече РАБОТА - мести всичките тези тонове на цял километър....е, как да няма разлика?
Всичко това, приравнено като пример за ХОРИЗОНТАЛНА тръба, разбира се.
Ти сам го казваш - "линейните съпротивления" намаляват скоростта, кое е странно или различно?
Ако тласна количка (по равното) с 10 кг/м в секунда, на първия метър тя ще има една кинетична енергия, а на 50-тия много по-слаба.
Кое е необичайното тук, не мога да разбера, ако правилно схващам постановката, де?
И...продължавам да твърдя, че една и съща сила, приложена за ЕДНО И СЪЩО ВРЕМЕ, дава еднаква енергия, без значение от масата на тялото!
Вече...колко ще са загубите от триене и т.н. е специфика на самата постановка.
hivan:
atos, добре заварил,
Някъде бях чел, че някой от древните гръцки мислители (май беше Евклид) в своите „Начала” („Елементи”) не е използвал нито един чертеж – не знам дали е вярно, но съм сигурен, че е възможно. Защо пиша това вместо: първо - направо да кажа: „ами понапъни се де” и второ – това с картинките ще почака – малко съм скаран с тях, но се уча и ще опитам в скоро време, а дотогава се задоволи с това:
Представи си, че в даден момент (да речем в 2.00 часа през нощта) си единственият, който си пуска чешмата в населеното място, в което живееш и се намираш на 2 километра от водоподаващата кула. Две секунди след 2.00 поддържащият водоснабдяването техник, забелязвайки „ниското потребление” решава да спре водоподаването „за профилактика”.
Пита се В МОМЕНТА след завъртането на крана от техника колко импулс и (или) енергия има/носи водата в двата километра тръби и колко ще носи, ако си на 20 метра от кулата - при положение че налягането в „двете ти къщи” е еднакво.
--- Цитат ---Виж сега, ти изобщо не отчиташ, че енергията получена от водата в първия случай върши много повече РАБОТА - мести всичките тези тонове на цял километър....е, как да няма разлика?
--- Край на цитат ---
Е точно така е - има разлика, но ти изглежда не се съгласяваш, че:
Енергията (получена от водата в язовира), която мести и 1000 тона и 10 тона е ПОЧТИ ЕДНАКВА и е толкова колкото се отделя при изтичането на около 10 метра кубични вода под напор от 10 метра воден стълб за време 0.666 секунди – ерго ЕДНАКВИ ЕНЕРГИИ извършват РАЗЛИЧНА по количество РАБОТА защото са приложени върху различни маси.
Ще дам и един „жокер”
Водата намираща се в „целия километър” тръби може да е (и е) предварително там (може изобщо да не е от язовира). Просто в даден момент я свързваме с напорния изход на язовира - отваряме кран А (кран В на другия край на тръбата е затворен). По някое време отваряме кран В - водата бликва от тръбата – изчакваме 1 – 2 секунди за да се установи някакво постоянно течение по цялата дължина на тръбата и след това затваряме напорния кран А.
Получава се нещо като ежектор – но не съвсем.
Изразходваната потенциална енергия за някакво време – тоест мощността се определя така:
(Не посочвам източника защото съм си извадил формули в мой файл и ги копирам от там - затова не излизат и степенните показатели на дименсиите.)
--- Цитат --- мощност на водните маси
Мощността Р [W] развивана от водните маси с плътност р [ kg/m] и дебит Q [ m/s] падаща от височина H [m], може да се пресметне по формулата: Р = H.Q.p.g [кW], където g [ m/s ] е земното ускорение.
--- Край на цитат ---
Продължението на цитата (от твоя постинг) от предния мой пост е:
--- Цитат ---Ако вкараш една и съща топлинна енергия в различни по маса тела, всяко от тях ще се нагрее до различни градуси, но това не значи, че топлинната енергия в тях е различна...ЕДНАКВА Е!
Същото важи и за кинематиката!
--- Край на цитат ---
С първото изречение съм съгласен.
Второто се опитвам да оспоря – в същност по правилно е да се каже ДИНАМИКАТА, а не КИНЕМАТИКАТА.
dmitarp:
http://rarebookroom.org/Control/eucmsd/index.html
Да пишеш за геометрия без чертеж е все едно да пишеш за литература без букви.
hivan:
dmitarp, много благодаря за линка
Прав си - доказа ми го. Явно съм бил излъган или са ме подвели спомените, може да не е било за Евклид. Посипвам си главата с пепел, но не се отказвам от думите но съм сигурен, че е възможно точно така както е възможно някои шахматисти да играят БЛИНД. А и все пак темата тук не е за геометрия.
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия