Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?

[kd_dinev]

Пикси, какво произтича от последното определение за нютон? Ако е постоянно приложена към тяло с маса 1 килограм сила от 1 нютон всяка секунда скоростта му ще се увеличава с 1 м/сек. Не мислите ли, че вашата прогресия не отразява обективно реалните физически процеси? Ако разгледаме пример с тяло свободно падащо към земната повърхност абстрахирайки се от съпротивлението на въздуха върху тяло с маса 1 кг ще действа само силата на тежестта. Приемаме, че големината й е 10 Нютона. Тъй като е постоянно приложена към тялото то всяка секунда скоростта му ще се увеличава с 10 м/ сек. След края на първата секунда ще е 10 м/сек, след втората ще е 20м/сек, след третата ще е 30м/сек и т. н. По вашата логика големината на действащата сила би трябвало също да расте прогресивно. Втората секунда да е 20 Нютона, третата да е 30 Нютона...Реално обаче силата не променя големината си, променя се пътя който изминава тялото за една секунда или иначе казано расте мощността  й с течение на времето.

[kd_dinev]

kd_dinev ще трябва да разочаровам, тази твоя идея няма да проработи. Представи си същата схема като описаната от тебе по нагоре но завъртяна на 90 гр. Имаш топка с маса 10 кг издигната на 5 м височина. Пускаш я да пада свободно към земята под влияние на собствената си тежест. Силата която й действа е 100 N а ускорението 10 м/сек². В началният момент топката има потенциална енергия 500 J и скорост 0 м/сек. След 1 сек топката е изминала разстояние 5 м и има скорост 10 м/сек. Има кинетична енергия е 500 J, но пък няма потенциална. Ако се абстрахираш от факта че тука говорим за горе/долу и ляво/дясно няма никаква разлика между двете схеми. Явно нещо пропускаме в схемата с двигателя, но на този принцип работят всички водноелектроцентрали и щеше да бъде идеално ако можеше да се върже изхода към входа на турбината и да изкараме КОП 4.

.                                                                        Дотук всички са единодушни,че сила с големина 100 Нютона придава на тяло с маса 10 кг скорост от 10 м/сек ако му въздейства в продължение на 1 секунда, като тялото изминава 5 метра и придобива 500 джаула енергия.Спорът е колко енергия е изразходвала тази сила. Нека от примера на Бат Ванко първо разберем как се стига до тези 500 джаула потенциална енергия. Използваме 100 ватов елдвигател упражняваш сила от 100 Нютона за една секунда. Приемаме, че работи без загуби и КПД то му е равно на 1. Придаваме предварително импулс от 1м/сек на топката насочен вертикално нагоре след което двигателя започва да я издига. За да достигне 5 метра височина ще трябва да работи 5 секунди. За това време ще изтегли енергия от мрежата 500 джаула , а топката ще има 500 джаула потенциална енергия. Сега ако двигателя тегли топката в хоризонтално положение видяхме, че тя също ще има 500 джаула кинетична енергия.Голямата разлика е, че поради липса на противодействаща сила двигателя ще работи само една секунда за да придаде на топката скорост от 10 м/сек. Това означава,че консумираната от него енергия ще е 100 джаула. И тъй като ние плащаме енергия за време то е ясно в кой от двата случая двигателя ще работи по ефективно

[Bat_Vanko]

kd_dinev разликата е в това къде мериш енергията - там се къса връзката. Дали на двигателя или на тялото което той ускорява. Аз съм забелязал че моята кола ускорява бързо като я настъпя, но разхода скача на 40 /100. Но ако я карам яваш яваш ще ускорява по продължително време но и разхода ще е 15 / 100. В крайна сметка разхода е един и същ за постигане на дадената скорост.
П.п. Искам да кажа че това е добра опитна постановка за да се убедиш че идеята е ялова.

[kd_dinev]

Ще е добра ако си направиш следния експеримент: ускоряваш колата по хоризонтален път. После спираш, дърпаш ръчната спирачка и се опитваш да ускориш отново по същия начин както първия път, Как мислиш дали ще ти се получи? Не естествено. Ето това е доказателство, че идеята е работеща.

[Bat_Vanko]

kd_dinev време е да направиш нещо, не само да чешеш клавиатурата. Докато не се опариш ще продължаваш да се навиваш че идеята е работеща. Направи я, извади си изводите що не работи и тогава пиши тука. Едва тогава сам ще разбереш какво пропускаш.

[epwpixieq-1]

Спорът е колко енергия е изразходвала тази сила.

Силата е изразходвала ( при липса на загуби ) точно толкова енергия колкото е натрупана в тялото, нито повече нито по-малко.

При положение че си мислите (и изчислявате) че можете да имате повече кинетична енергия в едно тяло отколкото му е придадена (от каквато и да е сила) значи разсъждавате грешно и не изчислявате правилно, понеже най-малкото трябва да ви е ясно че в природата небалансирани процеси няма, и когато някъде се появява енергия тя задъжлително отнякъде трябва да изчезне (да се прехвърли).

Вие казвате че имате 400% повече нергия отколктото сте придали на тялото, но това е само ваша грешка. В предишния коментар ви показах че по такава логика може да имате и 400 000% та даже милиони и милиарди проценти повече нергия отколкото сте вложили . Хората се опитват 10% повече енергия да изкарат отколкото вкарват, при ситнеза, и с какви ли не комплексни апарати, а вие с един електродвигател можете да изкарате и 1000х повече . Мога да ви гарантирам че което и да е тяло, приведено в движение от каквато и да е сила, няма и 1J в повече енергия отколото му е принадена от тази сила. И че вие някак си не разбирате това е наистина трагично та даже смешно.

И тъй като ние плащаме енергия за време то е ясно в кой от двата случая двигателя ще работи по ефективно

Сриозно ли плащате енергия за време? Аз например винаги я плащам на килограм 

Например на газостаницията купувам 40 литра (приблизително 0.4-05kg/liter) втечнена газ, да кажем 20kg или 1000 MJ за 46лв. Дали ще я налеят за 1 секудна, 10 секунди или за 10 минути, все същата цена плащам 

Като кпувам дърва на кубик, но като се вземе в предвид плътността на дървото,  пак на килограм идва. Там обаче е 650kg, средно на кубик  или около 12 000 MJ,  за 140лв.

Та даже като ползвам електрическа енергия (1KWh или 3.6 MJ) , като оставим всичките данъци, такси, добавки, разходи за заплати и амортизационни разходи, пак я плащам на килограм, понеже виждате ли, за да се трансформира енергията от кинетична в електрическа се е наложило някакъв вид тегло да се приведе в движение или чрез падане на определни тонове водна маса или изгаряне на определени килограми гориво.

[kd_dinev]

При липса на загуби това е вярно. Но не знам защо не приемате, че работата на силата срещу силата на тежестта е реална загуба на енергия. Ето предложих на Бат Ванко да дръпне ръчната спирачка на неговия автомобил с такава сила, че все едно автомобила трябва да се катери отвесно по някаква скала и да видим дали ще има същото ускорение както преди да има такава противодействаща сила . Не получих смислен отговор макар че идеята за опитната постановка беше негова. Може би вие ще си направите труда да отговорите по същество?

[kd_dinev]

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.

[epwpixieq-1]

Но не знам защо не приемате, че работата на силата срещу силата на тежестта е реална загуба на енергия.

Когато се работи пртив земеното ускорение 9.8m/s (да го приближим на 10) , разбира се че ще се изисква повече сила, това не мсиля че изобщо някой го оспорва ( би било доста смешно ), просто защото трябва да се преодолее първо това ускорение на масата (за да се достигне до нулево такова) и чак след това да се повдигне тялото в посока обратна на земното ускорение. Сега, когато това се прави релативно, с помоща на ракетен двигател това е едно (понеже там трябва да се вземат доста фактори ), а когато се прави с някаквъв лостов елемент, това е по различно и доста по елементарно.

От дурга страна казано това не е загуба на енергия, понеже "загубата" изразява концепция че нещо може да се оптимизира и да се направи по-ефективно, тоест същата работа (издигане маса на определена височина) но с по-малко приложена енергия (забелжете не казвам сила, а енергия).

Сега да ви попитам, вие можете ли да издигнете маса от 1kg на 1m височина с по-малко сила от 10N? (реторичен въпрос) Разбира се че може. Може с 5N, 3.3N, с 2.5N, с 1N, и тъи натаък, рабира се когато се минимизират силите на триене и инерция в системата. Ето нагледни експерименти за това които всеки може да си ги направи у дома си:
https://www.youtube.com/watch?v=6GuldysCVjI
https://www.youtube.com/watch?v=r3Ru1zZjvug
https://www.youtube.com/watch?v=ebwdFQB-5Fg
https://www.youtube.com/watch?v=vM24klVyxFk&t=285s (ето тук даже как може да се икорени дърво с малък трактор, доста глупаво от природна гледна точка, понеже се убива целия живот в почвата, но интересно от това как се мултиплицира силата).

Забележете че примерите показват минимизиране на необходимата сила, а не на необходимата енергия. Изразходваната енергия винаги ще е зависима от пътя който е изминат, скоростта (с или без ускорение) и масата, затова на горните примери се вижда че когато се намали силата два пъти разтоянието се увеличава в същата пропорция (очевидно другите фактори са постоянни), тоест разхода на енергия се запазва един и същ. 

Според вашите коментари, вие явно сте на мнение че има нещо, което никой друг не вижда, освен вас, и можете да извлечете повече енергия от вложената в системата. Имайки в предвид горните елементарни механични системи, не мисля, че ще ви бъде трудно да си направите система от макари ( както на примерите ) и спокойно да си извличате повече енергия отколкото вкарвате 

[kd_dinev]

КПД на прост механизъм в идеалния случай може да е равен на 1 и никога не може да стане повече и то точно защото силата която се прилага спрямо тялото има противодействаща сила-силата на тежестта и тя действа винаги когато издигаме тялото на някаква височина. Моят въпрос към вас беше ако въздействаме със същата сила с каквато издигаме тялото за еднакъв период от време но силата е насочена в хоризонтално направление тялото една и съща промяна на импулса ли ще получи?
 

[epwpixieq-1]

Моят въпрос към вас беше ако въздействаме със същата сила с каквато издигаме тялото за еднакъв период от време но силата е насочена в хоризонтално направление тялото една и съща промяна на импулса ли ще получи?

Разбира се че няма как да получи същия импулс. Според дефиницията на импулс I (импулс) = ∫_t1^t₂( F₁ + F₀)dt ние имаме, в случая на издигане над земята, F₀ ( гравитационното привличане ) - не нулева сила, обратно насочено на F₁, а в случая с хоризонталното бутанае F₀ е приемаме за 0. Така съвсем логично виждаме че резулатния импулс (по дефиницията на импулса) ще е различен, при еднаква по големина сила F₁, използвана за еднакъв времеви интервал t₂ - t₁

Не мога да разбера каква връзка виждате между това и между вашето твърдение че може да придадем на тялото ( в случая който вие обрисувате ) 500 J енергия само като използваме 100 J?

[Bat_Vanko]

kd_dinev това е 1421-я пост по темата и ти продължаваш да тъпчеш на едно и също място. Някой друг колега с лява и дясна ръка съответно поставени на правилното място, отдавна би направил опитна постановка за да докаже или отхвърли тезата. Ти какво очакваш - някой да те води за ръчичка и да свърши това което ти не можеш. А ти ще свършиш ли неговата работа???

[kd_dinev]

https://www.youtube.com/watch?v=mbjoVNEdMJ0                                                                                                               Пикси, да разгледаме подобна постановка като в клипа но с малко по различни параметри. Например постояните магнити са достатъчно на брой така че в магнитното поле да влезе масивен меден проводник с дължина 1 метър и маса 1 кг. Индукцията на магнитното поле е с големина 1 Тесла. Проводника е разположен перпендикулярно спрямо линиите на магнитното поле. Пропускаме през проводника ток с големина 50 Ампера и напрежение 1 Волт за 0.1 секунда. В такъв случай силата на Ампер, която ще действа на проводника бихме могли да я приравним на 5 Нютона за 1 секунда. Силата действа в хоризонтална посока и силата на тежеста не й противодейства. Скоростта на проводника ще нарасне от 0 до 5м/сек. Кинетичната му енергия ще е 12.5 Джаула, а височината до която ще се издигне 1.25 метра. Енергията която ще сме консумирали ще е равна на 5 джаула

[Bat_Vanko]

бихме могли да я приравним на 5 Нютона за 1 секунда.

Ето тука ти е грешката dinev. НЕ МОЖЕШ ДА Я ПРИРАВНИШ! Не можеш да приравниш електрическа енергия с механичен импулс. Две различни неща са. Все едно да приравниш круши с крави  . Можеш да приравниш електрическа енергия с механична енергия. А сега го сметни и кажи какво се получава?

[epwpixieq-1]

https://www.youtube.com/watch?v=mbjoVNEdMJ0
Пикси, да разгледаме подобна постановка като в клипа но с малко по различни параметри.

kd_dinev, вие сте чуден човек, скачате от една (сравнително елементарна) експериментална кинематична установка (опит), при която явно имате голямо недоглеждане, което се опитваме да ви покажем (не само аз) на друга, доста по-комплексна (използваща друг вид сили), въпреки че не сте си изяснили първата. Интересно е защо си мислите че втората, доста по-комплексна, ще ви помогне във вашето разбиране?

Не се хвърляйте от една нреразбрана опитна установка на друга, като обезглавен петел, понеже това изобщо няма да ви помогне. Дадох ви отговор на вашия въпрос, разбрахте ли нещо от него? И при положение че сте разбрали осъзнавате ли, че относно това което вие си мислите за импулса (поне механичния), няма нищо неестествено или чудно, просто събиране и изважндане на сили под интеграл със определени времеви граници.

Може би, както  Bat_Vanko ви съветва, понеже някак си не може да видите как теоретично енергията се балансира, е добре да преминете направо към експерименти, тъй като сте толкова много убеден че има, явно според вашето мислене, безгранично много вариянти да се извлича в пъти повече енергия отколкото сте вложили.