задачка по физике, навеяна темой о сбитой девушке

[Леха]

вот вам задачка по физике:
с какой высоты нужно скинуть в воду тело,
чтобы при приводнении оно испытало перегрузку 12G?

Конфигурацию тела (ну там пол, возраст, вес ) можно придумать самому

[DarkWanderer]

Кто его знает, но при свободном падении, если уже разогнаться, то вода будет как асфальт твердой.

А по задаче... тут много условий: какая парустность у тела, от этого оно по разному разгонится с одной и той же высоты, так же смотря как в воду упрется. По разному может лететь и т.д.

[Леха]

Кто его знает, но при свободном падении, если уже разогнаться, то вода будет как асфальт твердой.

Этим эффектом пренебречь, считать просто сопротивление воды

Да, сопротивлением воздуха не пренебрегать!


Конфигурация тела - Ваша, это вполне может быть полированый стальной шар например 10см диаметром.

[logrus]

А пренебрегать ли уменьшением атмосферного давления с ростом высоты?

[Леха]

А пренебрегать ли уменьшением атмосферного давления с ростом высоты?

Разрешается.
Тем, кто посчитает атм давление функцией от высоты - плюс балл на экзамене!
Тем кто посчитает атм давление функцией от высоты, геогр. координат и времени - автомат!

[capitain]

Посмотреть-бы на тело,которое не сгорев в плотных слоях атмосферы,выдержало перегрузку 12G и после этого еще кому-нибудь было нужно

[Dan]

Самое сложное (почти невозможное в домашних условиях) - посчитать сопротивление воды телу. Очевидно, что стальной лом и пустая бочка одинакового веса при падении с одинаковой высоты испытают разные перегрузки при падении в воду.

[Леха]

Самое сложное (почти невозможное в домашних условиях) - посчитать сопротивление воды телу. Очевидно, что стальной лом и пустая бочка одинакового веса при падении с одинаковой высоты испытают разные перегрузки при падении в воду.

ну дык для этого и дан произвольный выбор тела

[Dan]

ну дык для этого и дан произвольный выбор тела

Тогда - сто метров.

ЗЫ
- Приборы?
- Двадцать!
- Что - "двадцать"???
- А что - "приборы"?

[Леха]

ну дык для этого и дан произвольный выбор тела

Тогда - сто метров.

ЗЫ
- Приборы?
- Двадцать!
- Что - "двадцать"???
- А что - "приборы"?

описать тело, для которого 100 метров - правильный ответ - сможешь?

[Tibor]

Мне кажется задача сводится в передаче импульса тела воде. Если считать плотность тела равным плотности воды, то получим зависимость скорости от пройденного пути.

Если упростить задачу, то можем решать таким образом.

К примеру тело высотой 1 м проходит на 1 м в воду. Теоретически скорость должна упасть в 2 раза независимо от площади, так как объему будут равны.
Здесь будем считать ускорение одинаковым на всем участке пути.

Тут уже вышка а не сопромат...



Вопрос из серии математики.

[Dan]

Даже очень небедные автокомпании не в состоянии смоделировать сопротивление потоку для тел не самой сложной формы, по этому строят аэродинамические трубы и определяют эмпирически. Просчитать сопротивление при переходе из одной среды в другую (воздух - вода) еще сложнее (читай - невозможно), во всяком случае без спец. ПО.

К примеру тело высотой 1 м проходит на 1 м в воду. Теоретически скорость должна упасть в 2 раза независимо от площади, так как объему будут равны.

по твоей логике стальной лом и упавший плашмя стальной лист достигнут дна одновременно.

[Troll]

похоже, задача вся основываеться на выборе тела, поскольку его масса должна быть огромной, судя из формулы потенциальной энергии... т.к. при малой массе, скорость тела в завершении пути должна быть настолько велика, что из-за трения воздужа оно просто сгорит

зы: во завернул

[Tibor]

по твоей логике стальной лом и упавший плашмя стальной лист достигнут дна одновременно.

Речь шла о прохождении тела равного плотности воды расстояния равного его высоте. Место соприкосновения считается плоским.

1. Если брать сталь с плотностью 7.3 кажется, то v/2 будет достигнута при прохождении h*7.3, т.е. лом высотой 1 метр снизит скорость до v/2 пройдя в воде 7.3 метра. Лист той же массы, но толщиной 1 см, пройдет за это время 7.3 см.

2. Турбулентность воды не учитывается.

3. Формула для определения скорости естественно должна быть интегральной, но блин все забыл уже... Для грубого подсчета сгодится и эта.

[Леха]

похоже, задача вся основываеться на выборе тела, поскольку его масса должна быть огромной, судя из формулы потенциальной энергии... т.к. при малой массе, скорость тела в завершении пути должна быть настолько велика, что из-за трения воздужа оно просто сгорит

зы: во завернул

объясни пожалуйста, почему масса должна быть огромной? и почему это следует из формулы потенциальной энергии?


С какой высоты нужно кинуть бильярдный шар, чтобы он сгорел? Ну хотя бы приблизительно? с 10 км например не сгорит

[Tibor]

Леха, бильярдный шар в падении не может сгореть, так как он не сможет разогнаться до такой скорости только за счет энергии свободного падения. Метеориты сгорают, так как без лобового сопротивления в космосе приобретают скорость до входа в атмосферу намного выше граничной. Воздух кстати еще и отводит тепло.

Опять вернемся к грубым подсчетам F*S = A. Смутные воспоминания из курса физики (таблица теплоемкостей). Для подъема температуры на 1 градус металлического предмета массой 1 грамм нужно затратить 0.4 дж. Это энергия прохождения этого куска расстояния ~40m (0.01*40 = 0.4). При условии свободного падения. Сколько тепла отдает кусок металла если его обдувать воздухом?

Учитывая силу сопротивления воздуха, система прийдет в равновесие при достижении балланса между накоплением энергии и ее отдачей определенному объему, пройденному телом в виде начального ускорения молекул среды. Эта скорость очень приблизительно равна 300-400км/ч (100-120 m/c)

Если не считать отвод тепла, то капля металла нагреется до 1000 градусов пройдя 4000 метров. Для соединения с кислородом нужно затратить еще какое-то количество энергии, которое гораздо больше этой.

Все это только приблизительно. Учитывая мои совсем затертые познания из школьного и институтского курса.

[de Balzam]

Для соединения с кислородом нужно затратить еще какое-то количество энергии, которое гораздо больше этой.

А вот это оччень сильно от металла зависит. И большинство металлов при соединении с кислородом огого какую энергию выделяют

[Tibor]

Ну не большинство. Из химии я не помню название этих групп, только визуально помню расположение (первый, второй столбик первого ряда, и то начиная с третьего ряда, в котором кажется Fe окисление требует дополнительной энергии). Да по сути я убрал теплоотдачу, для того чтобы даже приблизительно оценить пропорции.

Если учесть что скорость теплоотдачи прямо пропорциональна разности температур, до температуры окисления даже близко не дойдет при свободном падении. Нужна начальная энергия, которая может быть получена только при разгоне вне вязкой среды, которой на таких скоростях можно считать воздух.

Повторяю, это все очень приблизительно. Школу закончил 10 лет назад, а в институте отличником не был

[Troll]

2 Леха
ну Тибор, примерно тебе описАл...
на сколько я помню, то формула потенциальной энергии mgh, и биллиардноу шару просто не хватит массы, что бы разогнаться до такой скорости, что бы сгореть при трении об воздух... для него необходима высота большая, чем имеет наша атмосфера...

[Dmitryz]

Позволю себе выложить вот это :

Предмет пересекающий водную поверхность будет делать так :

Сумма сил действующих на объект (вектор направленности перпендикулярен поверхности )
F(total) = F(static)+ F(hyd)
где F(static) - статический вес объекта в воде; F(hyd) - характеристика гидродинамической силы.

Статический вес объекта в воде определяется законом Архимеда и равен :
F(static) = m g - p V g
где m - масса объекта в воздухе; g - ускорение свободного падения (g=9.81м/с2); p - плотность воды = 1000 кг/м3 ; V - объем воды, вытесненной во время стадий прохождения погружаемого объекта через водную поверхность.

Гидродинамическая сила на объект при прохождении его через водную поверхность :
F(hyd) = F(sila)+ F(plav) + F(drag)+ F(inercia)

где Fsila - сила удара ; Fplav - сила плавучести; Fdrag -гидродинамические нагрузки сопротивления; Finercia - гидродинамические нагрузки инерции.

Сила удара при прохождении объекта через водную поверхность :
F(sila)=0.5 p Cs Ap Vs(квадрат, степень тобишь)
где Cs - коэффициент , который может быть определен теоретическими или экспериментальными методами (для гладких цилиндров Cs должен быть принят не меньше чем 3.0, для объектов, имеющих форму, отличную от цилиндрической Cs не меньше чем 5.0); Ap - проецируемая на горизонтальную плоскость площадь предмета проходящего через водную поверхность ; vs - скорость удара Мсек.

Еще бы сюда воткнуть поверхностное натяжение воды в водоеме ~ 74,22 ....10–3 Н/м , гидродинамические нагрузки сопротивления и инерции на экране не помещаются, есть еще нюансы по поводу волнения , это при том что судьбой предмета до и после погружения в воду мы интересоваться не будем .

IMHO

может есть более простой вариант со сферическим конем в вакууме ????

[Tibor]

Более простой ответ с кубическим байкером высотой 1 метр я уже предоставил

На хлопський розум так сказать

[DarkWanderer]

Кто его знает, но при свободном падении, если уже разогнаться, то вода будет как асфальт твердой.

Этим эффектом пренебречь, считать просто сопротивление воды

Да, сопротивлением воздуха не пренебрегать!


Конфигурация тела - Ваша, это вполне может быть полированый стальной шар например 10см диаметром.

Дело не в эфекте, это я так к примеру сказал.
Если не пренебрегать сопротивлением воздуха, а так же, естественно воды, то толком ничего не расчитаешь. Нужна конкретная геометрия тела и материал. Иначе сравни тела с одинаковой массой, но одно на парашюте, другое просто кусок круглого камня. Как думаешь какая разница будет в высоте?
Так же если это объект в форме иглы войдет носом в воду или плоский камень шлепнится плоскостью

[F.O.X.]

запулять с Луны - один фиг не долетит (если тело не нужное ессно), а ответ скачать из инета или посмотреть в окончании задачника:)
ведь я прав?:)

[F.O.X.]

а судя по теме - это что пособие по прятанию "концов в воду"?

[Леха]

а судя по теме - это что пособие по прятанию "концов в воду"?

:^:
угадал