ВУЗы и колледжи
Помогите пожалуйста решить задачку
В одну и ту же жидкость бросают два шарика одинаковой плотности, причём диаметр одного из них в два раза больше диаметра другого. Найти отношение скоростей шариков.
"бросают два шарика одинаковой плотности".
Заинтриговало.
Формулами постараюсь не грузить, но так, на пальцах:
Три варианта ответа.
Вариант первый:
Зависит от конечной скорости бросания.
Представим себе - маленький шарик просто "плюхнули в стакан с чаем с высоты чайной ложечки.
Большой же шар раскрутили-раскрутили и ка-а-ак швырнули, что шар и стакан пролетел и столешницу разбил и вземь, в метро улетел.
И что? А ясно что - у большого шара скорость была больше.
Вариант второй:
От плотности зависит.
Представим себе море-окиян и нас, шарики воздушные в окиян-море кидающих.
Да хоть как кидай - плавать будут и никаких-таких скоростей.
Вариант третий:
Плавненько так, нежненько, опускаем наши шарики в ту самую идеальную жидкость.
Шарики у нас также идеальные - оба-два из одного и того же материала, поверхности обработаны с одной и той же чистотой, никакой шарик ничем таким не намазан.
И плотность у шаров значительно больше плотности той-то бедолаги-жидкости.
Опустили, смотрим, замечаем:
Один шар топориком прыг-скок - и на дно.
Шар же другой хоть и в утопленниках, но с большим от шара первого отставанием.
Размышляем, приходим к интересному выводу:
1) Сила падения F=? (забыл, напомни, Артём!), действующая на малый шарик в 8 раз меньше силы падения, действующей на шар большой.
2) Что нам этот, который с "Эврикой" наперевес, сказал - шары теряют в весе столько, сколько воды вытеснили.
То бишь - ОБЪЁМ.
А раз так, то на малый шар и сила архимедова в 8 раз меньше действует.
3) Сила трения сопротивления жидкости. Её смотрим.
А она пропорциональна не весу, не объёму, но пропорциональна она ПЛОЩАДИ!
А площади у шаров разнятся не в 8 раз, но в 4 раза Во как!
То бишь, у какого шарика отношение площадь/объём больше, на тот и сила трения больше.
Считаем:
Шар радиус R
Площадь S = 4*пи*R^2
Объём V = (4/3) * пи*R^3
Отношение S/R=4*пи*R^2 / (4/3) * пи*R^3 = 3/R
Для малого шара радиусом R=1 S/V=3/1=3
Для шара большого радиусом R=2 S/V=3/2.
Таким образом, сила трения, действующая на единицу объёма большого шара, вдвое меньше силы трения, действующей на шар малый
И если не принимать во внимание сил тяготения и архимедовой, то мы сказали бы, что большой шар в жидкости движется со скоростью вдвое бо'льшей, чем шар малый.
Но тут эти силы...
И не умножение сил, но их сложение...
Тогда ответ правильный такой:
Шар большой имеет скорость ДО двух раз бо'льшую скорости шара малого.
Практические наблюдения:
Набираем лопату грунта, бросаем в воду.
Быстрее всего тонет крупняк. Потом мелочь-дребезга.
Потом песок и уж препотом-потом муть всякая - мелкие частички.
ДО ДВУХ РАЗ - вот искомое отношение скоростей.
Формулами не шибко грузил?
Заинтриговало.
Формулами постараюсь не грузить, но так, на пальцах:
Три варианта ответа.
Вариант первый:
Зависит от конечной скорости бросания.
Представим себе - маленький шарик просто "плюхнули в стакан с чаем с высоты чайной ложечки.
Большой же шар раскрутили-раскрутили и ка-а-ак швырнули, что шар и стакан пролетел и столешницу разбил и вземь, в метро улетел.
И что? А ясно что - у большого шара скорость была больше.
Вариант второй:
От плотности зависит.
Представим себе море-окиян и нас, шарики воздушные в окиян-море кидающих.
Да хоть как кидай - плавать будут и никаких-таких скоростей.
Вариант третий:
Плавненько так, нежненько, опускаем наши шарики в ту самую идеальную жидкость.
Шарики у нас также идеальные - оба-два из одного и того же материала, поверхности обработаны с одной и той же чистотой, никакой шарик ничем таким не намазан.
И плотность у шаров значительно больше плотности той-то бедолаги-жидкости.
Опустили, смотрим, замечаем:
Один шар топориком прыг-скок - и на дно.
Шар же другой хоть и в утопленниках, но с большим от шара первого отставанием.
Размышляем, приходим к интересному выводу:
1) Сила падения F=? (забыл, напомни, Артём!), действующая на малый шарик в 8 раз меньше силы падения, действующей на шар большой.
2) Что нам этот, который с "Эврикой" наперевес, сказал - шары теряют в весе столько, сколько воды вытеснили.
То бишь - ОБЪЁМ.
А раз так, то на малый шар и сила архимедова в 8 раз меньше действует.
3) Сила трения сопротивления жидкости. Её смотрим.
А она пропорциональна не весу, не объёму, но пропорциональна она ПЛОЩАДИ!
А площади у шаров разнятся не в 8 раз, но в 4 раза Во как!
То бишь, у какого шарика отношение площадь/объём больше, на тот и сила трения больше.
Считаем:
Шар радиус R
Площадь S = 4*пи*R^2
Объём V = (4/3) * пи*R^3
Отношение S/R=4*пи*R^2 / (4/3) * пи*R^3 = 3/R
Для малого шара радиусом R=1 S/V=3/1=3
Для шара большого радиусом R=2 S/V=3/2.
Таким образом, сила трения, действующая на единицу объёма большого шара, вдвое меньше силы трения, действующей на шар малый
И если не принимать во внимание сил тяготения и архимедовой, то мы сказали бы, что большой шар в жидкости движется со скоростью вдвое бо'льшей, чем шар малый.
Но тут эти силы...
И не умножение сил, но их сложение...
Тогда ответ правильный такой:
Шар большой имеет скорость ДО двух раз бо'льшую скорости шара малого.
Практические наблюдения:
Набираем лопату грунта, бросаем в воду.
Быстрее всего тонет крупняк. Потом мелочь-дребезга.
Потом песок и уж препотом-потом муть всякая - мелкие частички.
ДО ДВУХ РАЗ - вот искомое отношение скоростей.
Формулами не шибко грузил?
Валентина Зубенко
Согласно формуле Стокса, установленной опытным путём, сила сопротивления (трения) падающему в жидкости шару пропорциональна РАДИУСУ (т. е. линейному размеру), а не ПЛОЩАДИ его поверхности, как пишете вы.
Валентина Зубенко
Уточнение. К данному выводу опытным путём пришёл Ньютон, а Стокс вывел формулу из уравнений Навье-Стокса.
В Инете пишут, что скорость падения будет пропорциональна силе тяжести. Значит, второй шар будет падать в 8 раз быстрее. Но в этом я не уверен. Надо разобраться.
Валентина Зубенко
Разобрался. Из решения дифур-я mdv/dt= G-Fарх-Fсопр, где G-Fарх= mg(1-рождк/рошар), Fсопр= 6*ню*рождк*rшар*v (ф-ла Стокса) вытекает, что максимальная скорость падения пропорциональна квадрату радиуса шара. То есть при увеличении диаметра в два раза скорость растёт в 4 раза (а не 8!).
Похожие вопросы
- Помогите, пожалуйста, решить задачки по теории вероятностей)))
- Помогите,пожалуйста, решить задачку по теории вероятности!!
- Помогите пожалуйста решить задачки!
- помогите, пожалуйста, решить задачки по физике
- Помогите, пожалуйста, решить задачки по теории вероятности!!!!
- Помогите пожалуйста решить задачку по ядерной физике!!
- Помогите, пожалуйста, решить математическую задачку. 3-й класс как видимо на первый взгляд.
- Помогите, пожалуйста решить задание по схемотехнике!! !
- Помогите, пожалуйста, решить 3 легких задачи по Начертательной геометрии.
- Помогите пожалйста решить задачку по ТВиМС!Нужно решение подробно!