Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?

[dmitarp]

Добре след 100 страници най сетне доказа очевидното, че с постоянна сила можеш да постигнеш различни енергии, но не осъзнаваш все още най-важното, в първият случай за да подържаш тази сила ти трябва много по-голяма мощност от колкото във вторият.

[kd_dinev]

https://www.youtube.com/watch?v=nQaJloZD-xY                                                                                                       

  И защо Димитре силата трябва да е постоянна? Както виждаш при резонанс на махало силата се прилага периодично, може да не е голяма по величина, но скоростта на тялото е по висока при всяко нейно следващо прилагане. Оттам расте и нейната мощност т.е енергията, която се добавя към системата за единица време. Амплитудата на махалото в резултат на резонанса расте неограничено и то може да се саморазруши.

 За мен поне това, което трябваше да си изясня като теория вече е факт. Сега трябва просто да се реализира практически чрез подходящ експеримент.

[dmitarp]

Защото, ако силата не е постоянна няма да важат изводите до които си стигнал по горе. Амплитудата при резонанса не расте неограничено, а нараства до определена стойност и с определена скорост в зависимост от приложената сила и от качественият фактор на системата. Няма такъв експеримент, който да показва че силата е изразходила по-малко работа от придобитата от тялото енергия, всъщност може да има такива експерименти, но при положение че се променя вътрешно тялото или средата около него, например при достатъчно бързо ускорение на барут, той ще се запали и в крайна сметка получената енергия ще е повече от вложената.

[Аtos]

Динев...обърквацията става пълна!

Освен енергия и сила, замесваме и мощност вече...
Мощността е...способността на енергията да генерира големина на силата за единица време, (или на устройството, черпещо от тази енергия, превръщайки я в сила)!

Какво искаш да кажеш, че ако изключим гравитацията от уравнението, ЗЗЕ се нарушава? Или нещо друго?


Димитре, "с постоянна сила можеш да постигнеш различни енергии"...Ами, не е вярно!
По-точно  -  с постоянно ускорение може да се предаде различно количество енергия, да, но това е...известно и на децата!

Силата "G" е постоянна (константна) като ускорение, нали? И оттам идва объркването!
Ускорението е постоянно, но силата - не!

Да вземем следният пример:
Имаме 2 еднородни тела (чугун), едно - 1 кг и друго - 100кг. Издигнати са на 10 метра. Пускаме ги да падат. Те получават различно количество енергия, въпреки, че им действа еднакво земно ускорение и ще предадат при падането си различна енергия на повърхността.
Повечето хора погрешно тълкуват проявата на гравитационата енергия, наричайки я просто "сила". Всъщност...действат еднакви сили, но на всяка молекула, така, че в случая масата на тялото е решаваща за количеството получена енергия!

Динев, кое те кара да мислиш, че приложен хоризонтално, подобен импулс ще предаде различна енергия? Да, при разлика в масите, скоростта е различна, но това не означава различна енергия!
Дали ще удари снаряд с маса 1кг. и скорост 1000м/с или 10 тонен валяк с 10 см/с, енергията ще е еднаква.

[kd_dinev]

  Атос и ти допускаш същата грешка като Пикси. Силата е G=m.g и е постоянна по големина както и ускорението g е постоянно по големина. Объркването ти идва от това, че примерно тяло с маса 1 кг издигнато на някаква височина и след това оставено да пада свободно първата секунда ще има скорост от 10 м/сек, след края на втората секунда 20м/сек и т.н. А като кинетична енергия съответно 50 Джаула и 200 Джаула...И веднага възниква въпросът как така една и съща сила за едно и също време пък тялото получава различна по големина енергия? Ами защото:

                     P=F.V
 Където P е механичната мощност F e приложената сила, а V е скоростта на тялото в момента на прилагането на силата.  Вижда се, че една и съща сила приложена при по висока скорост води до по голяма мощност. Но от друга страна P=A/t или мощността е работата извършена от силата за единица време. Следователно силата приложена върху тялото ще му предава различна по големина енергия за един и същ период от време в зависимост от това каква е скоростта на тялото. И това е валидно за всяка сила не само за гравитационната.

   Колкото до разликата при приложението на силата във хоризонтално и вертикално направление ти сам каза, че силата е векторен сбор от всички сили действащи на тялото. В хоризонтално направление гравитационната сила се уравновесява от реакцията на опората и тя става равна на нула. Т.е. по презумпция ти прилагаш по голяма сила в това направление отколкото във вертикално защото там вече изваждаш от силата, която прилагаш силата на гравитацията и резултата няма как да е същият.

[Аtos]

Динев...одъртя и не поумня!

Грешката я допускаш ТИ, не аз...Прочети ми внимателно (ама мноооого внимателно) последните два поста!

G не е сила, разбираш ли? G е ускорение!
Започвам да се повтарям вече и...скоро ще вдигна ръце от теб...

 
              Следователно силата приложена върху тялото ще му предава различна по големина енергия за един и същ период от време в зависимост от това каква е скоростта на тялото.

Силата, казваш? Това да не са ти "Междузвездни войни" ?
Как да ти се обясни, че силата е различна?

Имаш сила на гравитацията, която действа на тяло 1кг., да я приемем за "1х". Ако подложиш тяло 100 кг. на същата гравитация, на него ще му действа вече сила "100х".
Кое не е ясно?

За още по-добра нагледност, ще ти дам следния пример:
Имаш ел. двигател 1квт. и друг - 5 квт. И двата са включени в мрежата. Мислиш ли, че "ползват" една и съща сила? Не, просто всеки от тях черпи различно количество от енергията на мрежата, затова силата им (въртящият момент) е различна!

По същия начин, тялото с по-голяма маса, черпи повече енергия от гравитацията! И въпреки, че добиват еднаква скорост при падане, придобитата им енергия е различна!
Просто гледай на всяко тяло с маса, като на "уред" (двигател), който използва гравитационната енергия и нещата стават по-ясни!

И понеже...ти нямаш подобен океан от енергия, като гравитацията, (дори няма метод как да я измерим тази енергия, освен косвен - "потенциална енергия" и то в конкретен случай само), когато приложиш хоризонтално сила върху тяло, какво ще се случи?
За тела с разлика маса 1:10, за да упражниш еднаква сила за единица моларна маса, ще трябва да изразходиш за по-голямото енергия х10.

[kd_dinev]

Атос, прочетох внимателно и трите ти поста. Признавам си, че не съм доразбрал как точно интерпретираш нещата в първите два. Според мен ние ги разглеждаме от различен ъгъл и затова не ни се получава спора.

   Тъй като ти даваш примери ще си позволя и аз да дам един такъв, който според мен доста точна отразява моята позиция по въпроса.
   Имаме количка с четири колела, която може да се движи в хоризонтална равнина без сили на триене и съпротивление. Общата маса на количката и товара е 100 кг. Прилагаме сила от 1000 Нютона за една секунда и измерваме скоростта, която има количката след тази една секунда. След това прилагаме същата тази сила от 1000 Нютона за една секунда  но сега през неподвижна макара опитвайки се да я вдигнем вертикално нагоре. Какви според теб ще са резултатите в двата случая?

 

[juliang]

Динев, запази постановката, само силата да е 100 нютона. Тогава какви ще са резултатите?

[Bat_Vanko]

dinev забелязваш ли каква е каша в главата ти. Не разбираш какво сам пишеш.

Промяната на импулса на едно тяло е резултат от векторната сума на всички действащи върху тялото сили за определен период от време. Физически е невъзможно Пикси да получите една и съща промяна на импулса на тялото ако в единия случай упражнявате сила, която няма противодействаща сила спрямо тялото, а в другия такава сила е налична като посоката й е противоположна на посоката на действащата сила и периода от времето на действие е един същ.

Другият път казваш:

Имаме количка с четири колела, която може да се движи в хоризонтална равнина без сили на триене и съпротивление. Общата маса на количката и товара е 100 кг. Прилагаме сила от 1000 Нютона за една секунда и измерваме скоростта, която има количката след тази една секунда. След това прилагаме същата тази сила от 1000 Нютона за една секунда  но сега през неподвижна макара опитвайки се да я вдигнем вертикално нагоре. Какви според теб ще са резултатите в двата случая?

Я нарисувай векторната сума от действащите върху количката сили за двата случая и сам ще разбереш (надявам се) къде ти е грешката.

[Иван Димов]

   Динев е на път да напредне в механиката понеже е упорит. Значи, силата по времето, през което действа на тялото, ще ни даде промяната на импулса му. Вярно е това, че една и съща сила по една секунда действие ще ни даде един и същ прираст на импулс независимо каква е моментната скорост на тялото. Но при различни моментни скорости този един и същ прираст на импулс ще ни донесе различна промяна на кинетичната енергия. Това сме го коментирали и друг път. Ако скоростта от 10 стане 11 е едно, а ако от 100 стане 101 е съвсем друго. Промяната на скоростта е все с единица, но в първия случай ако енергията нарасне с 21, то във втория ще нарасне с 201. Съвсем друг е въпросът от къде ще вземем тази еднаква сила да действа по 1 секунда на две тела с различни скорости (10 и 100 съответно).
   Иначе за вертикалните ускорения казах вече - трябва да се отчита и потенциалната енергия. Ако ритнеш една топка хоризонтално, тя ще придобие определена кинетична енергия. Ако я ритнеш вертикално по същия начин, пак ще придобие същата кинетична енергия, но само в началото. Колкото повече топката се издига във височина, толкова повече ще нараства нейната потенциална енергия и именно тази потенциална енергия трябва да извадим от първоначалната кинетична за да намерим кинетичната на дадената височина.

[kd_dinev]

  Добре Бат Ванко приемам забележката. Нека във втория случая приемем, че имаме наклонена равнина с дължина 2 метра и височина 1 метър. Към нея приближава тяло с маса 1кг движещо се по инерция със скорост 2м/сек. В момента в който стъпи на наклонената равнина върху тялото започва да действа сила с големина 5 Нютона, която се уравновесява от онази част на силата на тежестта насочена противоположно срещу нея. Така тялото се катери по рампата без ускорение изминавайки дължината от 2 метра за една секунда, като веднага щом се издигне на 1 метър височина силата от 5 Нютона престава да действа и тялото продължава движението по хоризонтална равнина със скоростта си по инерция от 2 м/сек. Нашата сила от 5 Нютона е действала 1 сек като тялото е изминало 2 метра, което е равно на сила от 10 Нютона преместила тялото за 1 сек на 1 метър височина, като въпросното тяло с маса 1 кг в резултат на действието на силата е придобило гравитационна потенциална енергия от 10 Нютона.

  Сега се надявам началните условия да са еднакви. Очевидно е, че когато силата действа в хоризонтално направление и не среща противодействие от гравитационната сила тялото получава ускорение в резултат на което се увеличава скоростта му и съответно неговата кинетична енергия.

  Тук би следвало за да разгадаем този феномен да разгледаме следната формула:
                                                                         P=F.V
   Това е формулата за механична мощност развивана от дадена сила. Вижда се, че при колкото по висока скорост прилагаме силата толкова повече расте нейната мощност т.е. енергията която тя вкарва в тялото за единица време. В разгледаните примери когато прилагаме силата във вертикално направление скоростта на тялото не се променя и мощността на силата е постоянна във всеки един момент. Когато прилагаме силата в хоризонтално направление нейната скорост расте от 0 до 10 м/сек за една секунда, като мощността й нараства през цялата тази една секунда. Тук са верни прогресиите на Пикси но той бърка като си мисли, че за да получи тялото повече кинетична енергия трябва непрекъснато да увеличава силата,която му действа, докато в действителност трябва да прилага една и съща сила при постоянно увеличаваща се скорост.

   Това според е и начинът за обяснение на механичния резонанс при махало, където периодична сила с една и съща големина предизвиква много големи амплитуди стигащи до саморазрушаване на системата, ако тази сила се прилага при определени условия...
 

    Димов, за да не е толкова сложно пресмятането във вертикално направление може отново да се ползва модела с наклонената рампа. Някаква сила е предала скорост от 2 м/сек на количката движеща се в хоризонтална равнина след което тя стъпва на наклонена рампа с дължина 2 метра и височина 1 метър. В този момент започва да й действа сила от 500  Нютона. За 1 сек тя ще измине път от два метра и ще се изкачи на височина един метър. Силата спира да действа и количката продължава пътя си пак по хоризонтална равнина със скорост 2 м/сек. Имаме сила от 500 Нютона преместила тяло на 2 метра за една секунда. Това е точно дефиницията за 1 киловат мощност . Все едно сила от 1000 Нютона е издигнала тяло с маса 100 кг на височина 1 метър за 1 секунда. Тялото е получило потенциална енергия от 1000 Джаула следователно и работата на силата за 1 секунда е 1000 Джаула.

   В хоризонтално направление е много по лесно да се сметне. Умножаваш силата по времето и това ти дава директно промяната в импулса на тялото.

 Димов що се отнася до въпроса как можем да приложим една и съща сила при различни скорости на тялото трябва да разгледаме резонанса при механични колебателни системи от типа на махалото. Там всяко следващо прилагане на една и съща по големина периодична сила се случва при по висока скорост на тялото върху което въздействаме .
 В отговор 1456 съм дал линк към видео с такова махало. Отделно мога да потърся линк към лекциите на Виктор Павел за механичния резонанс където той обяснява нарастването на мощността на силата при резонансните явления.

[epwpixieq-1]

сила от 1000 Нютона е издигнала тяло с маса 100 кг на височина 1 метър за 1 секунда.

1KN е прекалено недостатъчен за да се извърши тази работа. Я пак направете изчисленията но този път и малко повече се замислете и така може би ще започнете да осъзнавъте къде нещата не съответстват с ващите разбирания.

[kd_dinev]

Пикси, направете си справка какво представлява конската сила като единица за мощност, кой и кога и защо я е въвел, какво е съотношението й към киловата и после може пак да говорим...

[Bat_Vanko]

dinev дали ще разложиш една сила, скорост или импулс по двете оси или ще наклониш координатната система - няма никакво значение. Резултата в крайна сметка е един и същи.

[epwpixieq-1]

Пикси, направете си справка какво представлява конската сила като единица за мощност, кой и кога и защо я е въвел, какво е съотношението й към киловата и после може пак да говорим...

kd_dinev, изобщо не ви попитах за конска сила, мощност или киловат. Вижте какво съм взел от коментара ви, отностно издигане на тялото с определена сила, за определено време, на определена височина и точно към него е въпроса:

сила от 1000 Нютона е издигнала тяло с маса 100 кг на височина 1 метър за 1 секунда.

За да ви стане ясно, понеже явно някакси не е, овново посочвам проблема: 1KN е недостатъчна сила за да се издигне тяло с маса 100kg на височиан 1m за 1s. Отново повтарям, замислете се защо е недостатъчна и каква сила трябва за това, и ще започнете да осъзнавате къде са несъответствията които получавате.