Вопросы по физике

[Wasp]

Полное непонимание основ физики тем, кто это придумал. Если станция вращается, то и мячик вращается вместе с ней. Это все равно что сказать, что мячик, подброшенный вверх в вагоне едущего поезда, улетит в сторону из-за того, что поезд сдвигается на заметное расстояние.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Кориолиса
Помните там про законы Ньютона... "В инерциальных системах". А вот насчёт ветра постоянного - в том рассказе не подумали. В целом.. надо достучаться до сознания препода и узнать, чего ему надо =))

[Ronnie]

Ну давай посчитаем. Если брать радиус вращения 1км, что смотрится весьма прилично даже по меркам научной фантастики, то разница в ускорениях на 1.5м будет 9,81*(1-998,5/1000)=0,0147 м/с². Величина хоть и маленькая, но не микроскопическая. Если взять радиус вращения 100 метров (что всё равно очень много), то перепад ускорений будет уже 9,81*(1-98,5/100)=0,147 м/с². А это уже 1.5%g. Хоть я и не биолог, но подозреваю, что это вполне ощутимо. И потом, если пренебречь градиентом псевдогравитации, то она вообще ничем не будет отличаться от гравитационного поля Земли, и задача просто теряет смысл.

P.S. Надо сюда Вергеля позвать, как-никак он медик...

Для космических станций реальнее все-таки километр, и соответствующий перепад по-моему даже на земле есть из-за всяких аномалий, различных высот над уровнем моря и округлений 
А еще представь при этом, что такая махина делает полный оборот меньше чем за 2 минуты    (хотя это лучше, чем 10 секунд в случае 100м)

[Риббонс Альмарк]

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Кориолиса
Помните там про законы Ньютона... "В инерциальных системах". А вот насчёт ветра постоянного - в том рассказе не подумали. В целом.. надо достучаться до сознания препода и узнать, чего ему надо =))

Так это сила Кориолиса - совсем другое дело. Написано то было вот что :

за счёт того, что за время полёта вверх-вниз станция успевает повернуться на какой-то заметный угол.

А это, как ни крути - неправильно. Т.е. вывод правильный, а объяснение - нет. Кстати, никакого ветра из-за силы Кориолиса быть там не должно, по идее... Молекулы в воздухе движутся хаотично во всех направлениях, поэтому силы Кориолиса, действующие на разные молекулы будут направлены в разные стороны => никакого движения всех молекул, как единого целого, не возникнет.

Для космических станций реальнее все-таки километр, и соответствующий перепад по-моему даже на земле есть из-за всяких аномалий, различных высот над уровнем моря и округлений 

Эм... какие аномалии и округления? И потом, ты пойми одну простую вещь... перепад высот над уровнем моря - это совсем не тот эффект. Если ты путешествуешь и оказываешься на разных высотах, то это значит, что часть времени ты проводишь в месте с большим притяжением, часть - с меньшим. Но в каждый конкретный момент времени, в том месте, где ты находишься, градиент гравитации отсутствует (точнее он настолько ничтожен, что им можно пренебречь) - тебя не растягивает. А вот на такой космической станции ты ПОСТОЯННО находишься под действием растягивающей тебя силы. Поэтому и говорю - нужен Вергель.

А еще представь при этом, что такая махина делает полный оборот меньше чем за 2 минуты    (хотя это лучше, чем 10 секунд в случае 100м)

А это уже к препам вопрос. 

[Ronnie]

Эм... какие аномалии и округления? И потом, ты пойми одну простую вещь... перепад высот над уровнем моря - это совсем не тот эффект. Если ты путешествуешь и оказываешься на разных высотах, то это значит, что часть времени ты проводишь в месте с большим притяжением, часть - с меньшим. Но в каждый конкретный момент времени, в том месте, где ты находишься, градиент гравитации отсутствует (точнее он настолько ничтожен, что им можно пренебречь) - тебя не растягивает. А вот на такой космической станции ты ПОСТОЯННО находишься под действием растягивающей тебя силы. Поэтому и говорю - нужен Вергель.

Это я понимаю, но ведь ты же не ощущаешь этого изменения, даже поднявшись на несколько тысяч метров, потому я и предположил, что такой перепад слишком мал даже при постоянном действии. Особенно если учесть, что нас периодически растягивает и сжимает гораздо существеннее каждый день при ускорениях и торможениях 
С другой стороны, вопрос пока чисто теоретический, а потому каждый при своем мнении - ведь экспериментальных данных о постоянном воздействии на человека подобных сил нет.

Кстати, насчет Кориолиса - там векторное произведение [w x v], поэтому яблоко упадет точно обратно в руки, ведь направление скорости яблока за время полета вверх-вниз равное время будет противоположным  А вот лететь оно при этом будет не строго вертикально. На Земле та же фигня, по ходу)
Только вот на Земле величина этой силы слишком мала, чтобы подобное отклонение было заметно. Для космической станции, скажем, километрового радиуса мне лень считать и сравнивать, но думаю, что тоже будет несерьезно.

[JustAMan]

Это я понимаю, но ведь ты же не ощущаешь этого изменения, даже поднявшись на несколько тысяч метров, потому я и предположил, что такой перепад слишком мал даже при постоянном действии. Особенно если учесть, что нас периодически растягивает и сжимает гораздо существеннее каждый день при ускорениях и торможениях 

Ненене, Ронни, при разгоне/торможении локально "меняется" g (грубо говоря, dg/dt ≠ 0), но оно меняется во всех участках тела одинаково (т.е. dg/dy = 0), в случае же станции - немного другой эффект, там, опять же, грубо говоря, dg/dt = 0, а dg/dy ≠ 0

[Риббонс Альмарк]

Это я понимаю, но ведь ты же не ощущаешь этого изменения, даже поднявшись на несколько тысяч метров, потому я и предположил, что такой перепад слишком мал даже при постоянном действии.

Так ощущаться самим человеком он не будет и при постоянном действии... Однако это не значит, что он никак не повлияет на организм.

Особенно если учесть, что нас периодически растягивает и сжимает гораздо существеннее каждый день при ускорениях и торможениях 

Нет же, это не то! ЭТИ силы инерции безградиенты и опять-таки слишком кратковременны.

С другой стороны, вопрос пока чисто теоретический, а потому каждый при своем мнении - ведь экспериментальных данных о постоянном воздействии на человека подобных сил нет.

Это да, но я вот думаю - вдруг у медиков-биологов уже есть какие-нибудь теории на эту тему. В конце концов как устроен организм человека более-менее известно, так что кое-какие предсказания можно, наверное и без эксперимента делать...

Кстати, насчет Кориолиса - там векторное произведение [w x v], поэтому яблоко упадет точно обратно в руки, ведь направление скорости яблока за время полета вверх-вниз равное время будет противоположным 

Хммм... я, наверное, туплю, но мне вот сейчас не очевидно, что при таком раскладе вообще будет сохраняться симметрия при движении вверх-вниз... посчитать что-ли? Хотя это, скорее всего, геморно...

[Ronnie]

Ненене, Ронни, при разгоне/торможении локально "меняется" g (грубо говоря, dg/dt ≠ 0), но оно меняется во всех участках тела одинаково (т.е. dg/dy = 0), в случае же станции - немного другой эффект, там, опять же, грубо говоря, dg/dt = 0, а dg/dy ≠ 0

Да, но для организма как целого это все неважно, он чувствует только результирующую силу.

Хммм... я, наверное, туплю, но мне вот сейчас не очевидно, что при таком раскладе вообще будет сохраняться симметрия при движении вверх-вниз... посчитать что-ли? Хотя это, скорее всего, геморно...

А почему она не будет сохраняться? Поле-то вроде потенциальное, по сути все так же, как и на Земле...

[Риббонс Альмарк]

Поле-то вроде потенциальное, по сути все так же, как и на Земле...

Определенно, я туплю... При чем тут потенциальность? По сути у нас тело выходит с некой ненулевой скоростью из некоторой точки 1 и под действием неких сил попадает после этого с нулевой скоростью в некоторую точку 2... и почему оно после этого, выходя из точки 2 с нулевой скоростью под действием тех же сил должно обязательно вернуться в точку 1? Нет, скорее всего ты прав, но я просто туплю и не понимаю почему это должно быть очевидным... Мне вот очевидно, что всё не ТАК как Земле. На Земле на тело при движении вверх и вниз действует одна и та же постоянная сила, а тут - сила постоянно меняется в процессе движения...

[Намо]

Первое - насколько я понял, на такой цилиндрической станции при приближении к оси вращения сила будет уменьшаться, и на самой оси исчезнет.
Обратно же - при удалении от оси сила будет увеличиваться. А градиент ее будет неизменным: d(mw²R)/dR = mw². Таким образом, лучше всему персоналу жить на уровне со средним ускорением g и потихоньку расти

[Ronnie]

Определенно, я туплю... При чем тут потенциальность? По сути у нас тело выходит с некой ненулевой скоростью из некоторой точки 1 и под действием неких сил попадает после этого с нулевой скоростью в некоторую точку 2... и почему оно после этого, выходя из точки 2 с нулевой скоростью под действием тех же сил должно обязательно вернуться в точку 1? Нет, скорее всего ты прав, но я просто туплю и не понимаю почему это должно быть очевидным... Мне вот очевидно, что всё не ТАК как Земле. На Земле на тело при движении вверх и вниз действует одна и та же постоянная сила, а тут - сила постоянно меняется в процессе движения...

Закон сохранения энергии никто не отменял 
Тело при взлете имеет потенциальную энергию (так как оно в потенциальном поле, то есть эта энергия зависит только от положения тела) и кинетическую от начальной скорости. Пренебрегая трением о воздух, имеем только, соответственно, потенциальные силы, совершающие над телом работу. Работа есть произведение силы на перемещение. Сила меняется, поэтому строим график и смотрим площадь под ним - по сути интеграл. Теперь тело возвращается назад под действием тех же сил, то есть будто бы по этому же графику точка движется назад, то есть совершается та же работа, но с обратным знаком. Суммарно - ноль. А теперь, так как поле потенциально, то тело возвращается в ту же точку с той же скоростью... а вообще, может и я туплю 

Правда, пока я об этом думал, возник другой вопрос: какие силы в данном случае действуют на подброшенный предмет?

[Риббонс Альмарк]

Правда, пока я об этом думал, возник другой вопрос: какие силы в данном случае действуют на подброшенный предмет?

Если пренебрегаем трением о воздух - то только Кориолиса и "псевдогравитация".

Закон сохранения энергии никто не отменял 
Тело при взлете имеет потенциальную энергию (так как оно в потенциальном поле, то есть эта энергия зависит только от положения тела) и кинетическую от начальной скорости. Пренебрегая трением о воздух, имеем только, соответственно, потенциальные силы, совершающие над телом работу. Работа есть произведение силы на перемещение. Сила меняется, поэтому строим график и смотрим площадь под ним - по сути интеграл. Теперь тело возвращается назад под действием тех же сил, то есть будто бы по этому же графику точка движется назад, то есть совершается та же работа, но с обратным знаком. Суммарно - ноль. А теперь, так как поле потенциально, то тело возвращается в ту же точку с той же скоростью... а вообще, может и я туплю 

Окей... тело брошено вверх под углом к горизонту из точки 1. Оно достигает точки 2 и начинает падать вниз. Вернется ли оно при этом в точку 1?     

[Ronnie]

Если пренебрегаем трением о воздух - то только Кориолиса и "псевдогравитация".

Стоп-стоп! Мы же физики и знаем, что это все силы инерции, на самом деле нет таких сил! Из реальных сил, взяв для простоты школьную модель механики, имеем - притяжение, упругость, трение. Вроде все. Что же из этого 'псевдогравитация'? Со стоящим на полу человеком все ясно - для него псевдогравитацию отыгрывает сила реакции опоры. А для тела в воздухе?

Окей... тело брошено вверх под углом к горизонту из точки 1. Оно достигает точки 2 и начинает падать вниз. Вернется ли оно при этом в точку 1?      

Подловил) То, что я написал, касалось только оси, вдоль которой действуют силы    Для всех остальных - первый закон Ньютона  

[Риббонс Альмарк]

Стоп-стоп! Мы же физики и знаем, что это все силы инерции, на самом деле нет таких сил! Из реальных сил, взяв для простоты школьную модель механики, имеем - притяжение, упругость, трение. Вроде все. Что же из этого 'псевдогравитация'? Со стоящим на полу человеком все ясно - для него псевдогравитацию отыгрывает сила реакции опоры. А для тела в воздухе?

А что тогда по-твоему сила Кориолиса, которая действует на тело и в воздухе? Притяжение? Упругость? Трение? Ни то, ни другое, ни третье. Она и есть сила инерции. Самая что ни на есть реальная. Тоже самое и "псевдогравитация" - также одна из сил инерции. Или, если тебе не нравится такая формулировка, то можно сказать иначе : никаких сил там вообще нет, просто в неинерциальных системах отсчета законы Ньютона не выполняются - это физ. смысл. А на практике вводят фиктивные силы, чтобы законы Ньютона формально выполнялись...

[Намо]

Поправьте, если ошибаюсь: на такой станции подброшенный предмет не вернется обратно.
Относительно станции предмет движется - значит, подвергается воздействию силы Кориолиса (в системе отсчета, жестко связанной со станцией, конечно), которая смещает предмет нормально к оси вращения станции и направлению движения предмета.

[Ronnie]

А что тогда по-твоему сила Кориолиса, которая действует на тело и в воздухе? Притяжение? Упругость? Трение? Ни то, ни другое, ни третье. Она и есть сила инерции. Самая что ни на есть реальная. Тоже самое и "псевдогравитация" - также одна из сил инерции. Или, если тебе не нравится такая формулировка, то можно сказать иначе : никаких сил там вообще нет, просто в неинерциальных системах отсчета законы Ньютона не выполняются - это физ. смысл. А на практике вводят фиктивные силы, чтобы законы Ньютона формально выполнялись...

Все верно, на самом деле силы нет, а работа инерциальных сил меня почему-то смущает... ну да фиг с ней =) Короче, упасть должно яблоко туда же, откуда вылетело =)