Алтернативни енергоизточници > Теории, хипотези, физични опити
Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?
kd_dinev:
--- Цитат на: epwpixieq-1 в Март 23, 2023, 12:58:22 pm ---Да направим лесено пресмятане на тази логика.
Тялото ( или топката ) има начална скорост от 0m/s и достига до крайна скорост (която замерваме) 10m/s. В това мисля няма спор. Въпроса е колко енергия е необходима за да се достигне до тази (крйна) скорост. Тоест изваждаме от крайната (на 1та седкуна, y=1) енергия на тялото, енергията която е имало в началния интервал на замерването (х=0) и така получаваме принадената енергия.
Еy,x = Ey - Ex= 1/2*m*102 - 1/2*m*02 = 1/2*10*100 = 500 J
Както вижда явно логиката която прилагате е грешна, понеже нямка как тези 400 J да се появят от нищото. В крайна сметка енергията, както предполагам и вие знаете, нито се материализира от нищото, нито изчезва в нищото, а само се преобразува.
Сега, при положение че приложете тези 100 N, за 5 секдунди, вместо за 1, нещата ще си дойдат на мястото, и тогава няма да имате тези несъвместимости които получавате. Времето на прилагане на една сила е много важен фактор, който някак си ви се губи на вас, а това всъщност ви е показано и при източника който следвате, в уравнение (73.3)не ми е ясно как така ги намирате тези завоалирани в интернета източници но както и да е, тези автори, както и много други, преписват от исторически установени източници. Лично на мен интегралната форма ми допада повече: https://en.wikipedia.org/wiki/Impulse_(physics) но това може да се каже е повече въпрос на вкус към нотацията отколкото логическия смисъл.
Интересното е обаче, незнам дали осъзнавате, че начина по който се използва "импулс", от източника които посочихте (а и принципно), е много по различен от начина по който вие използвате (или поне по който аз разбирам че вие го използвате) същия термин на страниците на тази тема.
--- Край на цитат ---
. Уравнение 73.3 което вие посочвате от източника за който дадох линк. Що се отнася до формулировката на принципа давам го като доказателство, че тези 400 джаула не се появяват от нищото а са топлинна енергия преобразувана в кинетична енергия. Когато издигаме тяло над земята нещата са по различни. Качвате се с асансьор на някаква височина. Цялата работа в случая се извършва от електродвигателя, а цялата енергия идва от електрическата мрежа. Вие не участвате по никакъв начин освен че с теглото си противодействате на приложената сила.
dmitarp:
Обясни как става трансфера на тази енергия, от околната среда към тялото, или около тялото, самото тяло променя ли си температурата, какво става във вакуум?
kd_dinev:
Ако вземем една еластична топка, вдигайки я на някаква височина тя придобива някакво количество потенциална енергия. Когато я пуснем тази потенциална енергия се превръща в кинетична и при удара в земята потенциалната енергия е нула а кинетичната има максимална стойност. След удара ако топката не отдава никаква енергия тя ще отскочи обратно до същата височина. Това движение може да продължи безкрайно дълго. В реалността дори и да е във вакуум тя ще загрява земната повърхност при удара. Т.е. част от енергията на топката ще премине в земята под формата на топлина и тя съответно няма да получи същото ускорение което би й позволило да се върне на първоначалната височина. Или иначе казано топката губи част от своята еластичност защото е изстинала-вътрешната й енергия е намаляла. Долу горе така си представям връзката между вътрешна енергия и ускорение.
epwpixieq-1:
kd_dinev, надявам се след този дълъг и много технически насочен коменар неясностите относно енергията и силата да се изяснят понеже, прочитайки го внимателно, ще разберете че, при положение че прилагаме вашата логика, енергията може да има неимоверни "увеличения", и че има само един (технически два) начин(а) за да се извлече точно приложената енергия, от прилагане на определена сила, и то с типа на прогресията която вече показах. Надявам се този коментар да се разбере, понеже най-малкото ще ви покаже защо и къде точно грешите в предположенията си.
За да не говорим само с думи, ето едно доста добро (и елеменарно, на ниво средно образование) направено обяснение относно момент и импулс: https://www.youtube.com/watch?v=hODlmGK7pl8 Малката лекциика е на Агнлийски, но мисля че даже и без познание на езика, само следвайки формулировките, човек може да извлече идеите които се представят (които дефакто са същите, а няма и как да бъдат различни, както и при посочения от вас източник).
Следете внимателно примера който се дава (https://www.youtube.com/watch?v=hODlmGK7pl8&t=675s) и който ще разгледаме и ние.
Сега според примера който се обсъжда имаме обект с тегло 50kg с начална скорост 10m/s въурху който се прилага сила от 200N, в посоката на движение, за 5s. Импулса (I) върху тялото е 200N*5s = 1000Ns (Newton-seconds). Понеже импулса е равна на промяната на момента, така получаваме I = Δp.. Сега Δp = m*Δv = m*(v1 - v0). Като v1 e крайната скорост ( след прилагане на силата ), а v0 е началната. Забележете че намираме крайната скорост от елементарното горно уравнение, знаейки стойността на Δp (при положение че не виждате как, погледнете видеото ). И точно това е необходимо в нашия спор ( крайния момент лесно се нармира, но ние не дискутираме това ).
Да изчислим енергията на тялото според формулата Е=1/2*m*v2
Началната енергия на тялото е: Е0=1/2*m*(v0)2 = 1/2*50*102 = 2500 J
Крайната енергия на тялото е: Е1=1/2*m*(v1)2 = 1/2*50*9002 = 22500 J
Така разликата е 20 000 J (запомнете тази стойност понеже ще ни е нужна накрая). До тук мисля че всеки би се съгласил с анализа и изчисленията и сега става интересно и за вас, а предполагам и за колегите.
Според вашите виждания ние сме приложили 200N за 5s което според вас се равнява на 1000 J изразходвана енергия и така получаваме 20х повече енергия от приложената.
И тук разбира се е където се различаваме много.
Давам два други примера с абсолютно същи параметри ( тоест силата и времето на прилагане са едни и същи) като единствената разлика е масата на обекта, в първия случай (пример 1) 500kg а във втория (пример 2) 1kg. Изчисляваме крайната скорост и в двата примера (началната е една и съща от 10m/s) по горната формула (удебелена и подчертана) и намираме в първия пример тя да е 12m/s а във втория 990m/s.
Пример 1:
Сега изчисляваме енргията принадена на телата като следствие от разликата в скоростите:
Началната енергия на тялото от 500kg е: Е0=1/2*m*(v0)2 = 1/2*500*102 = 25000 J
Крайната енергия на тялото от 500kg е: Е0=1/2*m*(v1)2 = 1/2*500*122 = 36000 J
Тоест имаме (според вашата логика) 10 000 J в повече при положение че сме вложили само 1000 J.
Пример 2:
Началната енергия на тялото от 1kg е: Е0=1/2*m*(v0)2 = 1/2*1*102 = 50 J
Крайната енергия на тялото от 1kg е: Е0=1/2*m*(v1)2 = 1/2*1*9902 = 490050 J
Тоест имаме 489 000 J в повече (!!!) при положение че сме вложили само 1000 J (и това ако не е свободна енергия незнам какво е ;D ;D ;D).
Надявам се тези изчисления, а такива както е ясно могат да се направят безкрайно, показват проблема във вашите виждания. Изчсленията всъщност не са проблем, начина по който ги интерпретирате, на основа на вложената сила, обаче е. Това е много важно, понеже показва че независимо че знаете как да прилагате формулите ( за съжаление това се вижда и при много други хора ) физическата им интерпретацията е неправилна.
Сега да приложим прогресията която вече дадох в предишен коментар и да видим дали може правилно да получим отговора за това каква енергия сме вложили (изписвам всичко, понеже педантичността а много важна тук и всеки може да провери за грешка !!):
1 N/s, 1kg, 1s, 0-1m/s, 1m/s, 0.5J (+0.5J)
2 N/s, 1kg, 1s, 1-2m/s, 1m/s, 2 J (+1.5J), 1J
3 N/s, 1kg, 1s, 2-3m/s, 1m/s, 4.5 J (+2.5J), 1J
4 N/s, 1kg, 1s, 3-4m/s, 1m/s, 8J (+3.5J), 1J
5 N/s, 1kg, 1s, 4-5m/s, 1m/s, 12.5J (+4.5J), 1J
6 N/s, 1kg, 1s, 5-6m/s, 1m/s, 18J (+5.5J), 1J
7 N/s, 1kg, 1s, 6-7m/s, 1m/s, 24.5J (+6.5J), 1J
8 N/s, 1kg, 1s, 7-8m/s, 1m/s, 32J (+7.5J), 1J
9 N/s, 1kg, 1s, 8-9m/s, 1m/s, 40.5J (+8.5J), 1J
10 N/s, 1kg, 1s, 9-10m/s, 1m/s, 50J (+9.5J), 1J
11 N/s, 1kg, 1s, 10-11m/s, 1m/s, 60.5J (+10.5J), 1J
12 N/s, 1kg, 1s, 11-12m/s, 1m/s, 72J (+11.5J), 1J
13 N/s, 1kg, 1s, 12-13m/s, 1m/s, 84.5J (+12.5J), 1J
14 N/s, 1kg, 1s, 13-14m/s, 1m/s, 98J (+13.5J), 1J
15 N/s, 1kg, 1s, 14-15m/s, 1m/s, 112.5J (+14.5J), 1J
16 N/s, 1kg, 1s, 15-16m/s, 1m/s, 128J (+15.5J), 1J
17 N/s, 1kg, 1s, 16-17m/s, 1m/s, 144.5J (+16.5J), 1J
18 N/s, 1kg, 1s, 17-18m/s, 1m/s, 162J (+17.5J), 1J
19 N/s, 1kg, 1s, 18-19m/s, 1m/s, 180.5J (+18.5J), 1J
20 N/s, 1kg, 1s, 19-20m/s, 1m/s, 200J (+19.5J), 1J
21 N/s, 1kg, 1s, 20-21m/s, 1m/s, 220.5J (+20.5J), 1J
22 N/s, 1kg, 1s, 21-22m/s, 1m/s, 242J (+21.5J), 1J
23 N/s, 1kg, 1s, 22-23m/s, 1m/s, 264.5J (+22.5J), 1J
24 N/s, 1kg, 1s, 23-24m/s, 1m/s, 288J (+23.5J), 1J
25 N/s, 1kg, 1s, 24-25m/s, 1m/s, 312.5J (+24.5J), 1J
26 N/s, 1kg, 1s, 25-26m/s, 1m/s, 338J (+25.5J), 1J
27 N/s, 1kg, 1s, 26-27m/s, 1m/s, 364.5J (+26.5J), 1J
28 N/s, 1kg, 1s, 27-28m/s, 1m/s, 392J (+27.5J), 1J
29 N/s, 1kg, 1s, 28-29m/s, 1m/s, 420.5J (+28.5J), 1J
30 N/s, 1kg, 1s, 29-30m/s, 1m/s, 450J (+29.5J), 1J
В първичния (не модифициран пример) когато изчислявамхме енергията по вашия начин ние получихме разлика от приложени 20 000 J, като според вас сме вкарали само 1 000 J ( 20х нарастване ).
Сега да изчислим прилаганата енергия с горната прогресия. В примера, знаем че тялото от 50kg, се ускорява от 10m/s до 30m/s за 5s (затова и увеличих прогресията с още 20-сет реда, до 30m/s). Това ниава равномерно ускорение от по 4m/s, за всяка една от 5-те секудни.
Сега идва интересният момент. От горната прогресия вземаме последователно 5 ускорителни интервала, където имаме ускорение с 4m/s. Така започваме с първо редовете :
10 N/s, 1kg, 1s, 9-10m/s, 1m/s, 50J (+9.5J), 1J (това е началната скорост)
11 N/s, 1kg, 1s, 10-11m/s, 1m/s, 60.5J (+10.5J), 1J
12 N/s, 1kg, 1s, 11-12m/s, 1m/s, 72J (+11.5J), 1J
13 N/s, 1kg, 1s, 12-13m/s, 1m/s, 84.5J (+12.5J), 1J
14 N/s, 1kg, 1s, 13-14m/s, 1m/s, 98J (+13.5J), 1J
това са 4 секудни за които скоростта се е увеличила с 4m/s. Изваждаме от енергията на 5тия ред енергията на пъврия 98J - 50J = 48J (добавената енергия за 4-те секунди). Умножаваме по 50kg (масата на обекета в първоначалния пример, понеже в нашата редица имаме 1kg) и получаваме 2400J.
Това правим последователно за останалите 4 интервала (добавям още един пример за да няма неясноти):
14 N/s, 1kg, 1s, 13-14m/s, 1m/s, 98J (+13.5J), 1J
15 N/s, 1kg, 1s, 14-15m/s, 1m/s, 112.5J (+14.5J), 1J
16 N/s, 1kg, 1s, 15-16m/s, 1m/s, 128J (+15.5J), 1J
17 N/s, 1kg, 1s, 16-17m/s, 1m/s, 144.5J (+16.5J), 1J
18 N/s, 1kg, 1s, 17-18m/s, 1m/s, 162J (+17.5J), 1J
това са следващите 4 секудни за които скоростта се е увеличила с 4m/s. Изваждаме от енергията на 5тия ред енергията на пъврия 162J - 98J = 64J (добавената енергия за втория интервал от 4 секунди). Умножаваме по 50kg и получаваме 3200J.
Така всеки от интервалите, изчислени по подобен начин, имаме 2400J, 3200J, 4000J, 4800J, 5600J. Сбора на принадената енергия от тези интервали е точно 20 000 J !!! (принадената стойност изчислена в примера по горе), доста изчистено не мислите ли :). Такова решение мога да ви изведа какъвто и пример да дадете. (може да се напише и много по-кратко във сбита формула но тогава няма шанс хората да го проследят и разберат).
Сега какво означава това? Тези изчисления показват точно принадената енергия в J (както написах и в предишен коментар). Точно както и в предишния ми коментар, това е единствения начин, (технически при обръщане на редицата, низходящо прилагане на силата, резултата е същия) на равно ускорително движение на приложена сила, за 1s, по който може да се изчисли принадената енергия така че да съотвества точно на подаватната сила, понеже всички еденици са еквивалентни. Всяко друго изчисление, за принадената енергия, изиксва началната и крайнта скорост, а не както вие гледате силата по времето, точно защото дефиницията на Joule, не се базира на сила по време, а на преместване на определна маса на определено разстояние под натиска на определена сила и всичко съвпада и е точно само когато едениците са еквивалентни.
kd_dinev:
--- Цитат на: kd_dinev в Февруари 24, 2023, 07:47:12 pm ---https://www.youtube.com/watch?v=T9aAHYQyn-M
--- Край на цитат ---
Добре дошли в Уикипедия! Можете не само да четете тази статия, но също така и да я редактирате и подобрите.
Нютон
История
Инструменти
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Тази статия е за мерната единица. За английския физик вижте Исак Нютон.
Нютонът[1] (символ: N) е единицата за сила от Международната система единици. Тя е определена като силата, необходима за придаване на ускорение от 1 m/s² на свободно тяло с маса 1 kg. Нютонът е производна единица, която се изразява чрез основни единици по следния начин:
1 N = 1 kg · m /s2
Мерната единица е наречена в чест на английския физик Исак Нютон.
Друго определение на нютон е, че това е силата, придаваща импулс от 1 kg·m/s. Това означава, че ако сила от 1 нютон е постоянно приложена към тяло с маса 1 kg, то всяка секунда скоростта му ще се увеличава с 1 m/s.
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия