Трамвайчик

    Главная : Новости : Связь
Новости киноляповНовости маразмовIMHO Добавить в Избранное Сделать стартовой Назад   

Автор Тема: Сосуды с шариками на весах  (Прочитано 23276 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Почта сайта

  • Moderator
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 21660
    • Просмотр профиля
Сосуды с шариками на весах
« : 29 Ноябрь 2013, 06:23:55 »
Было или нет, не помню.

Вот сабж. Два сосуда с водой (налито поровну), в каждом по шарику:



Куда сместятся весы?
Тыгыдымс-тыгыдымс

Оффлайн Dendr

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2933
    • Просмотр профиля
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #1 : 29 Ноябрь 2013, 13:56:15 »
Сначала вспомним закон Архимеда: тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость в объеме, занимаемом телом. То есть на тело действует сила Архимеда, которая и означает потерю веса, она как-то вычисляется (неохота формулы малевать). Тело само по себе ровно также действует и на воду, только в противоположном направлении - по 3-му закону Ньютона.

Получается, если погрузить шарик в воду и каким-то образом зафиксировать его там, не позволяя ни всплывать, ни ложиться на дно, то суммарный вес "вода+шарик" (не путать с суммой весов!) равен весу воды, которая была раньше в стакане, плюс "виртуальная" вода, которая занимает объем этого тела. Выходит парадоксальный (на первый взгляд) результат: неважно, из чего сделан шарик, изменение давления на дно стакана зависит только от его объема.

Таким образом, если бы нитей не было, а шарики бы удерживались "магическим образом", то весы бы остались в равновесии!
Было бы любопытно понаблюдать за таким экспериментом, опуская на нитке такие шарики из разных материалов, которые тяжелее воды. Допустим, камень и гайку, убедившись, что они и правда одного объема. Или проще, что называется, в гаражных условиях - взять титановый шарик (или несложную детальку), сделать с него слепок, который в свою очередь залить свинцом, получив копию. Разница, если их просто положить на весы будет ощутима (почти в три раза!). Опускания же обоих в стаканы воды не должны покачнуть весы в принципе. Нити-то появляются, но с чашами весов не взаимодействуют.

Объяснить это легко, если мысленно заменять воду все менее и менее плотной жидкостью, в конце концов приходя к пустым стаканам - т.е. наполненным только воздухом. А там хоть урановые шарики привешивай: весы будут взвешивать только пустые стаканы.


Однако в условии ситуация не совсем такая ("магии" в физике не бывает). Посмотрим повнимательнее. Все усугубляет (усугубляет ли?) левый стакан, в котором нить прикреплена ко дну. Натяжение нити одинаково везде, то есть и в точке крепления к шарику для пинг-понга - а там это сила Архимеда минус сила тяжести, действующие на шарик, и в точке крепления ко дну. Значит, с такой же силой нить должна тянуть дно стакана вверх. Стало быть, вес левой чаши уменьшается.

Ответ: правая перевесит.
Еще одно любопытное замечание. Если крепить шарики из разных материалов легче воды (ну, скажем, все тот же пинг-понговый шарик и деревянный такой же), то ситуация меняется в корне. Сила-то Архимеда одинакова в обоих случаях, но сила тяжести - разная. И она, если внимательно расписать все знаки, действует вниз, на дно стакана. То есть деревянный шарик перевесит, как если бы воду убрали, или нить укоротили вплоть до нулевой длины.

Вот как-то так.
UPD Все-таки скрыл ключевые моменты и ответ "невидимым" цветом шрифта.

Оффлайн Почта сайта

  • Moderator
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 21660
    • Просмотр профиля
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #2 : 29 Ноябрь 2013, 14:04:29 »
Цитировать
Значит, с такой же силой нить должна тянуть дно стакана вверх. Стало быть, вес левой чаши уменьшается.

То есть, как Мюнхгаузен тянет себя из болота?   ;)
Тыгыдымс-тыгыдымс

Оффлайн Lamborg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1895
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #3 : 29 Ноябрь 2013, 14:32:15 »
Шарики одинакового объема - значит, вода одинакового объема и массы.

Стальной шарик своими массой и весом давит на нить и штатив, не влияя на правый сосуд.

Шарик для пинг-понга вместе с воздухом внутри давит на левый сосуд под воздействием силы тяжести.

Левый сосуд перевесит.

Если вынуть стальной шарик, стрелка весов не сдвинется ни в какую сторону. Масса левого сосуда тяжелее правого ровно на массу шарика для пинг-понга вместе с воздухом внутри.

Оффлайн Гав

  • Читатель
  • *
  • Сообщений: 7
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #4 : 30 Ноябрь 2013, 13:10:13 »
Lamborg, перевесит правый сосуд. Выше Dendr объяснил довольно запутанно.
Дело в том, что стальной шарик всё же действует на правый сосуд. На шарик действует сила архимеда, а значит шарик действует в ответ с точно такой же силой. Эта сила равна силе тяжести, которая действует на воду, вытесненную стальным шариком. Получается, что к весу правого сосуда прибавляется вес вытесненной воды, а вот к весу левого сосуда прибавляется вес шарика для пинг-понга.
Так как шарик для пинг понга всплывает, значит он весит меньше, чем вода, которую он вытеснил.
А так как шарики вытесняют одинаковый объём воды, получается, что к весу правого сосуда прибавляется больше, чем к левому.

Можно это проверить вычислениями. В википедии сказано, что диаметр мяча для пинг понга 40 мм, а масса — 2,7 г.
Масса воды, которую вытесняет такой шарик равна примерно 33 г. Получается, что правый сосуд будет тяжелее на 30,3 г.

Оффлайн Lamborg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1895
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #5 : 30 Ноябрь 2013, 15:31:22 »
Сила натяжения нити уравновешивает силу Архимеда у шарика для пинг-понга.

Сила натяжения нити уравновешивает силу тяжести у стального шарика.

Объем, занимаемый шариками в сосудах, одинаков. Объем воды одинаков. Масса воды одинакова.

Стальной шарик не воздействует ни на сосуд, ни на воду, ни на весы. Если вместо стального шарика будет вакуум, ничего не изменится.



P.S. Честно говоря, у меня сложилось впечатление, что для Dendr и гав  масса и вес одно и то же.

Lazy Crazy

  • Гость
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #6 : 30 Ноябрь 2013, 16:38:04 »
Вчера не стал писать, решив, что обсуждение завершено, но раз спор продолжается, всё же напишу: считаю, что Lamborg абсолютно прав.

Оффлайн Гав

  • Читатель
  • *
  • Сообщений: 7
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #7 : 30 Ноябрь 2013, 16:41:31 »
Сила натяжения нити уравновешивает силу тяжести у стального шарика.
Это не единственные силы. Сила выталкивания не действует ни на что? Вода не пытается вытолкнуть шарик?
Если поставить сосуд с водой на весы и окунуть рукой туда что-нибудь, продолжая это удерживать, то показания весов не изменятся?

P.S. Честно говоря, у меня сложилось впечатление, что для Dendr и гав  масса и вес одно и то же.
Пытался писать так, чтобы к этому никто не придрался. Видимо, не получилось. :)

Оффлайн Почта сайта

  • Moderator
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 21660
    • Просмотр профиля
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #8 : 30 Ноябрь 2013, 16:52:35 »
Цитировать
Вчера не стал писать, решив, что обсуждение завершено, но раз спор продолжается, всё же напишу: считаю, что Lamborg абсолютно прав.

Так вот где рубрику "Срач" надо было заводить  ;D
Тыгыдымс-тыгыдымс

Оффлайн Гав

  • Читатель
  • *
  • Сообщений: 7
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #9 : 30 Ноябрь 2013, 17:40:25 »
Так вот где рубрику "Срач" надо было заводить  ;D
Точно. Нужно ещё создать темы про самолёт, взлетающий с транспортировочной ленты, и про силу удара при лобовом столкновении автомобилей :)

Оффлайн Lamborg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1895
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #10 : 01 Декабрь 2013, 01:47:51 »
Вчера не стал писать, решив, что обсуждение завершено, но раз спор продолжается, всё же напишу: считаю, что Lamborg абсолютно прав.
Спасибо, Lazy Crazy.  В школе из всех разделов физики я больше всего любил механику. Любимыми предметами в школе были физика, геометрия, черчение.

Оффлайн Гав

  • Читатель
  • *
  • Сообщений: 7
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Сосуды с шариками на весах
« Ответ #11 : 01 Декабрь 2013, 17:07:00 »
Ламборг местный тролль? Проигнорил мои вопросы.
Объясните мне, в чём я не прав. А то так дураком и помру.
Переделал задачу. Заменил воду пружинами. Пружины одинаковые, сжаты на одинаковую длину, значит сила упругости у них тоже одинаковая. Зелёным обозначены верёвочки. Вопрос тот же: какая чаша весов перевесит?
Все действующие силы такие же как и в прошлой задаче, только выталкивающая сила заменена на силу упругости. Схема в приложении.

 

Страница сгенерирована за 0.301 секунд. Запросов: 21.

Назад Наверх
 
   © 2024 Генрих Лиговский