Blog
zrozumieć przestrzeń
slej
slej Człowiekiem ciekawym życia
6 obserwujących 127 notek 75553 odsłony
slej, 22 grudnia 2018 r.

Kilka pytań na temat sił zachowawczych i potencjalnych.

472 44 0 A A A

    Nie po raz pierwszy na daremno szukam w podręcznikach odpowiedzi na nurtujące mnie pytanie. Często mam wrażenie że różne źródła, są rożnymi wersjami jedynej słusznej interpretacji. Owszem przytacza się argumenty potwierdzające słuszność zawartych w książkach tez ale przemilcza się sytuacje które mogą budzić wątpliwości. Wielokrotnie zadawane prze zemnie pytania, spotykają się z niezrozumiałych dla mnie powodów z silnym oporem i wręcz agresją, że niby ja chce coś zniszczyć, niby chce coś obalić, a ja po prostu chce wiedzieć.

    W poprzedniej notce liczyłem energie punktu w ruchu obrotowym.

https://www.salon24.pl/u/przestrz/914780,energia-masy-w-ruchu-obrotowym-czyli-jak-sie-rozpedzic-do-duzych-predkosci

    Chodzi o przykład dość często podawany na lekcjach fizyki, ze zwiększaniem prędkości kątowej przez łyżwiarkę po przez zmniejszenie momentu bezwładności zgodnie z prawem zachowania momentu pędu. Pokazuje nam to filmik z Politechniki Warszawskiej.

można to przedstawić w takim oto schemacie

image


    Pytanie jest czy siła więzów będąca przyczyną prędkości kątowej w tym przykładzie, jest siłą zachowawczą, czy siła potencjalną, czy może jakąś inną?

    We wszystkich źródłach do jakich dotarłem, zmianę prędkości kątowych wynikającą z prawa zachowania momentu pędu tłumaczy się na sile grawitacji i na próżno szukać odpowiedzi, czy siła więzów jest siłą zachowawczą czy też nią nie jest. Pokrętne tłumaczenia które można dwojako interpretować i brak precyzyjnej odpowiedzi.

    "Siła zachowawcza – siła mająca tę własność, że praca wykonana przez nią przy przemieszczaniu ciała na drodze o początku A i końcu B zależy tylko od położenia punktów A i B, nie zależy zaś od przebiegu drogi, czyli od toru ruchu. "

    Co do siły potencjalnej to nie znalazłem osobnej definicji, często jest niejako równoważna z siłą zachowawczą. Są jedynie wypowiedzi na forach, że zachowawcza to ta która zależy jedynie od położenia, a potencjalna to ta która zależy jeszcze od innych czynników.

    To nie jest tak że energia ulega przemianie w jakiś magiczny nie dający się zrozumieć sposób, zawsze jest jakiś mechanizm jej przemiany, który tylko trzeba umieć zrozumieć.

    Jak działa siła zachowawcza? Siła ta zawsze działa do centralnego punktu i jeżeli prędkość liniowa punktu nie jest prostopadła do wektora położenia względem tego punktu centralnego, to siła zachowawcza ma dwie składowe: siłę centralną prostopadłą do wektora prędkości i siłę styczną wzdłuż wektora prędkości. Siła centralna odpowiedzialna jest za zmianę kierunku wektora prędkości ale nie zmienia jego wartości (jest siła nieefektywną), zaś siła styczna zmienia długość wektora prędkości, czyli jest też przyczyną zmiany energii kinetycznej punktu, czyli wykonuje też prace. Tym razem zamieszczam skan z podręcznika "Mechanika" Tybor, Kowalski. Siła to przyspieszenie razy masa.

image

    Wszystko fajnie, tylko czy można powiedzieć że siła grawitacji jest analogiczna do siły więzów?

    Okazuje się że mechanizm siły więzów działa identycznie jak mechanizm siły grawitacji, to jednak istnieją różnice które powinno się zbadać i zdefiniować. Czemu nigdzie nie można tego znaleźć? Zapewne dlatego że każdy Fizyk wie że z tej dziedziny wszystko już wiadomo i nie ma sensu się tym zajmować, a pytania na które nie umie Fizyka odpowiedzieć to błędne pytania. Jeżeli jest pytanie na które obecna wiedza nie umie odpowiedzieć to nie znaczy że czegoś brakuje, to znaczy że ty nic nie rozumiesz.

    W odizolowanym układzie gdzie mamy siły więzów, mamy bardzo podobną sytuacje jak w układzie z siłami grawitacyjnymi (zachowawczymi). W obu przypadkach działa prawo zachowania momentu pędu.

image

    Czyli w układzie odizolowanym siły więzów spełniają definicje siły zachowawczej: że praca wykonana przez nią przy przemieszczaniu ciała na drodze o początku A i końcu B zależy tylko od położenia punktów A i B, nie zależy zaś od przebiegu drogi, czyli od toru ruchu.

    Jednak tu podobieństwo się kończy.

    Siła grawitacji zależy jedynie od położenia mas. W układzie sztywnym przy tych samych odległościach mas, siły więzów mogą mieć dowolną wartość nie przekraczającą wytrzymałości więzów. Siła więzów działająca na masę na ramieniu sztywnym zależy od długości ramienia ale też od prędkości kątowej. Ponieważ masa ta może mieć różne prędkości kątowe, dlatego też siła więzów może mieć różne wartości.

    Przy układzie grawitacyjnym zwiększenie energii kinetycznej oznacza zwiększenie orbity, układ z siłami więzów zwiększenie energii kinetycznej punktu nie musi oznaczać zwiększenia orbity. Zwiększając prędkość masy na ramieniu sztywnym zwiększa się siła więzów która utrzymuje masę na tej samej orbicie, zwiększenie prędkości punktu w układzie grawitacyjnym zawsze oznacza zwiększenie orbity masy.

Opublikowano: 22.12.2018 22:00.
Autor: slej
Skomentuj Obserwuj notkę Napisz notkę Zgłoś nadużycie
NEWSY - TOP 5

O mnie

Wiem że nic nie wiem a to już coś

Ostatnie notki

Najpopularniejsze notki

Ostatnie komentarze

  • @Wacław Kopacka Wszystkie wywody oparte na alternatywnej matematyce nie traktuje poważnie....
  • @Wacław Kopacka Sorki że nie odpowiadałem. Ciekaw co piszesz ale gdzieś jest coś co tobie...
  • @Wacław Kopacka Ja jestem otwarty na nowe koncepcje ale muszą być one dobrze opisane i mnie...

Tematy w dziale Technologie