V češtině snad "Procházka silami", je velice specifickým a originálním náhledem na věci jsoucí.
Str.: 1, 2 Vlákno je uzamčené. V této sekci možná naleznete druhé vlákno určené pro diskuzi
Poslední příspěvek z předchozí strany:
Píďalka
MAGNETICKÉ POLE
Siločáry dvou stálých tyčových magnetů se v odpudivé orientaci (JS-SJ a SJ...
Píďalka 05.04.2016 20:10 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Tady jsme mimo linii Tour the Force, ale že jsem byl dokopán to přehodit do češtiny mimo program a je to přeci jen její součást, i když trochu bezprizorní, mohu to přihodit.
NEWTONŮV DRUHÝ ZÁKON POHYBU
“Newtonův první zákon pohybu stanoví, co se děje s hmotou, pokud na ni nepůsobí síly. Jeho druhý zákon pohybu, který je základnější než jeho první zákon, stanoví co se děje, když na těleso síla působí. Jeho první zákon popisuje podstatu síly a jeho druhý vysvětluje, jak mohou být síly měřeny. Pokus č.17, v kapitole 8, ilustruje jeho druhý zákon pohybu a měla by být pečlivě nastudována s tím, co následuje.”
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:19 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
“Pokud na těleso působí určitá síla, způsobí jeho zrychlení (Fig. 5:6), a směr akcelerace bude shodný se směrem působení síly. Pokud sílu zdvojnásobíme, zdvojnásobí se i zrychlení. Proto je zrychlení přímo úměrné síle, pokud je zachována stejná hmotnost.”
(1) F α ma (při zachování hmotnosti)
“Zdvojnásobíme-li hmotnost tělesa a působíme-li stejnou silou, obdržíme poloviční zrychlení. Zrychlení je tudíž nepřímo úměrné hmotnosti, při zachování stejné síly.”
(2) a α 1/m (při zachování síly)
“Kombinací (1) a (2) získáme (3)”
(3) a α F/m
“Newtonův druhý zákon pohybu lze vyjádřit následovně:”
“Zrychlení udělené tělesu silou, která na něj působí, se mění přímo se silou a nepřímo s hmotností tělesa ve směru působení síly.”
Text byl přebrán ze standartní učebnice fyziky “Basic Physics”
Ramsay, Eubank, McMilan Canada, 1963)
Učebnice tvrdí, že Newtonův druhý zákon pohybu zachycuje matematicky skutečný vztah hmotnosti, síly a zrychlení. Nějak mi to nesedlo a rozhodl jsem se ukázat komukoliv, koho to zajímá, následovné:
• Proč tento zákon neodpovídá skutečnosti.
• Kde původce tohoto zákona nesprávně pochopil a mylně interpretoval shora uvedený pokus(y) a jeho(jich) výsledky.
• Jaké jsou platné vztahy mezi hmotností, silou a zrychlením.
• Že hmotnost je cokoliv, jenom ne jakási konstantní veličina a vlastnost hmoty.
Pro názornost výkladu jsem změnil popisy na (F = těleso M1) a (m = těleso M2)
Těleso M1 je v první řadě jakousi “hmotností” a nikoliv jeho hmotnost, ale jeho váha = tíha, je silou, která působí přes kladku pomocí špagátku na těleso, na setrvačnou hmotnost M2. Zatímco síla gravitace působí na těleso M1 směrem dolů, působí vodorovně přes kladku a špagátek na těleso M2, umístěné na “bezmasém” Fletcherově vozíku.
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:22 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Malá chyba
Nejdříve si zadáme, že budeme vycházet z toho, že M1 = M2. Pokud budeme hmotnosti navyšovat, bude to vždy v násobcích, řekněme 2xM1 = 2M1, 3xM2 = 3M2 atd.
Podíváme-li se na Fig. 5:6 a učebnicový text , tíha M1 je považována za konstantní, neměnou veličinu, M1 = F. Pokud ji tedy navýšíme na dvojnásobek 2M1 a pochopíme-li, že tato tíha působí jak proti setrvačnosti 2M1, tak i M2, je nasnadě, že jsme nezdvojnásobili hmotnost celého experimentu a tudíž odpor danný zrychlením dvounásobné setrvačné hmotnosti 4M, ale jenom 3M. Pokud bychom použili celkové duplikování setrvačné hmotnosti experimentu, museli bychom duplikovat hmotnost M1 na 2M1 a stejně tak M2 na 2M2. V tom případě bychom však neseznali žádnou změnu na hodnotě akcelerace. Tato chybička spočívá v tom, že pokud bude těleso M1 ve volném pádu, působí prý na něj jednak síla gravitační přitažlivosti směrem dolů a jednak opačná, setrvačná síla, momet hmotnosti, který současná fyzika považuje za jakousi vlastnost hmoty.
Pokud by byla gravitační síla a setrvačný odpor rovnocenné a působily v opačném směru, těleso by absolutně nemělo šanci padat. V podstatě lze říct, že samotný koncept této newtonovské rovnováhy je mylný a že síla zemské přitažlivosti na 1kg masy se nerovná momentu setrvačnosti 1kp.
Obrázek pokusu už sám o sobě v základní formě M1 = M2 říká, že tíha působení gravitace na M1 zrychluje dvě spřažené masy, tudíž jí je kladen setrvačný odpor 2M, nikoliv pouze setrvačný moment 1M2. Pokud by těleso M1 nebylo spřaženo s tělesem M2, M1 by spadlo volným pádem. Teprve spřažení a zdvojnásobení celkové setrvačné hmotnosti docílí omezovaného zrychlení obou těles, M1 a M2, protože pouze na jedno z nich působí gravitační tíha tak, že může klesat dolů.
Z toho vyplývá, že setrvačnost není jakousi nepochopitelnou a nevysvětlitelnou, danou vlastností hmoty, ale odporem prostředí vůči změně rychlosti, popřípadě směru pohybu, jemuž se standartně říká i vakum, ale kterým je de fakto to, z čeho sestává gravitační pole prostupující veškerou známou hmotu.
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:27 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Veliká chyba
Pokud těleso M1 spřahneme s M2 jakékoliv hmotnosti, omezujeme zrychlení tělesa M1. Kde kdo ví, že pokud položíme na váhu těleso, které má stanovenou hmotnost 1kg, ukáže se na váze hodnota síly, tíha 1kp. Pokud je však těleso ve volném pádu, je ve stavu bez tíže a jeho váhu nelze změřit, protože není proti čemu. Máme zde tedy dva extrémy, plnou tíhu tělesa a beztížný stav.
Vše mezi těmito dvěma extrémy je otázkou nějakého způsobu omezování přirozeného zrychlení volného pádu. Přesně hodnota toto omezování (brždění) udává, s jakým zrychlením se bude pohybovat například M1 v uvedeném pokusu směrem dolů, zatímco ho brzdí jak vlastní, setrvačnost, tak setrvačnost M2. Výsledkem vždy je, že síla, kterou M1 působí na M2 není ani náhodou konstantní, za jakou ji uvedený pokus považuje, a je tím menší, čím je větší zrychlení M1 i M2. To znamená, že pokud má M1 hodnotu váhy 1kp (1kg masy) a visí nehybně na špagátku zajištěného M2, působí na M2 silou 1kp.
Avšak, v momentě, kdy je M2 uvolněno, aby mohla gravitace akcelerovat M1 směrem dolů a táhnout M2 vodorovně, situace se s poměrem hmotností M1 : M2 dramaticky mění a čím je M2 relativně méně masivní, tím menší tíhou na něj M1 působí. Síla, relativní tíha, je vždy ekvivalentní setrvačnému odporu. Ponecháme-li na M1 jenom provázek, bez jakéhokoliv M2, síla působící na provázek padajícím M1 bude prakticky zanedbatelná, téměř nulová, zatímco zrychlení M1 bude prakticky rovné hodnotě volného pádu.
Pokud špagátek pokusu nastavíme někde uprostřed gumičkou, nebo pružinkou, zatímco je M2 zajištěno, M1 je do nějaké míry natáhne. V momentě, kdy M2 odjistíme, se jak gumička, tak pružinka smrští, a do jaké míry záleží na tom, jak masivní je M2. Stačí vyzkoušet. Tento dodatek experimentu jasně svědčí o tom, že byl celý založen ne na jednom, ale hned několika nesprávných předpokladech a i tím poskytl mylné závěry.
Jinými slovy, “konstantní” síla je v dynamických, akceleračních sestavách naprostý nesmysl. Nelze ji vyprodukovat, protože stejná závislost na hodnotě akcelerace v poměru k síle působení je aplikovatelná na pružiny, odstředivou sílu, gumičky a jakékoliv motory. Není mi znám jediný zdroj síly, jejímž prostřednictvím by bylo možno cokoliv zrychlovat konstantní silou při změnách mas zrychlovaných těles už jen z tohoto důvodu. Termín “konstantní síla” je použitelný pouze u statických modelůl, ale nelze ji aplikovat na dynamické, snad jen s vyjímkou reaktivních systémů, jakými jsou například rakety.
Je tedy nasnadě, že celá filosofie a argumentace pokusů s Fletcherovým vozíkem, závažím M1 (F) a zátěží M2 (m) je velice mylná a tím je samozřejmě mylná i formule F = ma.
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:32 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Skutečný vztah
Naprosto bez pokusů jej lze odpozorovat a odvodit z chování vodotrysku.
Vrchol fontány se velice blíží hladině sloupce vody a výška hladiny udává hydrostatický tlak, kterým je voda v trysce zrychlována směrem nahoru. Přehlédnu-li tření v kapalině, je rozdíl daný i tím, že je voda vystřikována proti působení gravitace a tím, že se sloupec vody ve válci propadá, takže nepůsobí na vystřikovanou vodu plným hydrostatickým tlakem. Tyto jevy však pro názornost čistě teoretického, fyzikálního a ne zcela praktického vzorce vynecháme.
Předmět upuštěný z danné výšky dosáhne danou dopadovou rychlost a ta se (teoreticky) rovná rychlosti, kterou mu musíme udělit opačným směrem, aby dosáhl stejného převýšení směrem nahoru. Kyvadlo nám ukazuje totéž. Z jaké výšky nad dolní úvratí ho uvolníme, do takové výšky se vyhoupne na druhé straně s tím, že v dolní úvrati má největší, momentální rychlost.
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:35 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Stejně tak voda, vynecháme-li tření atd. při pádu z úrovně hladiny válce fontány dopadne na úroveň trysky stejnou rychlostí, jakou je vypuzována z trysky směrem nahoru. Níže jsem sestavil tabulku hladin a teoretických, počátečních rychlostí vody vystupující z trysky fontány. Standartní uznávanou hodnotu akceleračního zrychlení 9.8m/s2 jsem zaokrouhlil na přehlednějších 10m/s2, což nemá na princip žádný vliv, ale zato se tím tabulka stává velice přehlednou a je na první pohled vidět, jak se vztahy mají. Vodě jsem opět pro přehlednost také připsal teoretickou hmotnost 1, což dává kulaté číslo hydrostatického tlaku.
Zrychlení a = 10, Hmotnost = 1, Čas t1 = první vteřina, t2 druhá vteřina atd., Metry = m, Tlak Atm = atmosféry.
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
0
Píďalka 05.04.2016 20:52 Bydliště: ČR
1379
446
1788
F = ma?
Tabulka jasně ukazuje, že nárůst potenciální energie hydrostatického tlaku má nelineární, mocninovou závislost. Porovnáme-li t1 a t10, okamžitě vidíme, že vodní sloupec je na t10 100 x vyšší než na t1, ale počáteční rychlost výtrysku na t10 je pouze 10x vyšší, než na t1 a ne stokrát.
Jinými slovy, zatímco hydrostatický tlak 0.5Atm dává 20x svou aritmetickou hodnotu zrychlení vody v trysce fontány, stokrát vyšší hydrostatický tlak 50Atm dává svou aritmetickou hodnotu zrychlení vody v trysce jen 2x. Všimněte si prosím i toho, že tlak 12.5Atm v čase t5, přímo uprostřed tabulky, dává jen 4x svou aritmetickou hodnotu zrychlení vody v trysce fontány.
Teoretické zrychlení tělesa danou silou lze správně spočítat za použití upraveného vzorce výpočtu energie E = 1/2mv2, což je F = 1/2ma2.
V případě použití uvedených jednotek je třeba vzorec upravit řekněme na F = ma2 /200. Pokud by si někdo lámal hlavu tím, proč se počítá s poloviční hmotností, jako jsem si ji kdysi lámal já, ½ nemá nic společného s hmotností, ale s časem. Vysvětlovat to tu ale nehodlám.
Nicméně, i z tohoto náhledu je jasně patrno, že setrvačnost, tudíž setrvačná hmotnost, není jakousi konstantní veličinou a vlastností danné hmoty. Ze závislosti druhé mocniny lze usoudit, že jde o stejnou druhou mocninu, se kterou narůstají ztráty v kapalinách i plynech se zvyšováním průtoků a rychlostí, podobně jako ztráty pohybujícího se automobilu se zvyšující se rychlostí, i když takovéto čistě teoretické výsledky nesledují přesně praktické výsledky díky dalším vlivům.
Podpořte chod fóra 