Kezdőoldal » Tudományok » Alkalmazott tudományok » Három golyó - bizonyos szituác...

Cerevisiae kérdése:

Három golyó - bizonyos szituációban -, hogy viselkedik az űrben?

Figyelt kérdés

Kísérlet: egy űrhajós kint áll az űrben rögzített talpakkal az űrállomás külső falához, és van nála három tenyérnyi méretű azonos tömegű golyó sorban összefűzve ugyanolyan hosszú kötelekkel (a golyók egymásra ható gravitációs ereje elhanyagolható). A középső golyó forgástengelyének vonalában a golyóból kilóg alul és felül is egy-egy csonk, csak azért, hogy az egyik ilyen csonkot egy fúrógép tokmányába be lehessen fogni, amit meg is tesz az űrhajós (a másik csonk csak azért kell, hogy a golyó forgáskor kiegyensúlyozott legyen, vagyis ne keletkezzen dinamikus terhelés a tengelynél). A fúrógépet bekapcsolva a rendszer forogni kezd (a fúrógép teste ideálisan mozdulatlan), és persze ilyenkor a két szélső golyót tartó kötél feszül. A fúrógép tokmánya ekkor egy pillanat alatt elengedi a csonkot, és a golyó-rendszer magára hagyva forog tovább. Az önmagára hagyott rendszer végül felvesz egy állandó forgási sebességet (már az "álló" űrhajóshoz képest), ami kinn az űrben az idők végezetéig fennállna (ideális környezetet feltételezve ehhez), és most már csak a középső golyóhoz mérten nézve.


1.

Egy átlagos fúrógép forgási sebességének tükrében kb. (tényleg csak kb.) mennyi idő után venné fel a magára maradt rendszer a nyugalmi állapotot, a tokmány elengedése után?


2.

Ekkor is feszültek maradnak végleg a kötelek?


3.

A rendszerből most egy varázsló hirtelen eltünteti a golyókat összetartó köteleket. Történik-e változás ekkor a golyók mozgását, mozgásirányát tekintve a középső golyóhoz mérten?


A kérdésem egyébként azért fogalmazódott meg bennem, mert a Gravitáció című filmben van egy olyan jelenet, amely nekem nem tűnik hitelesnek, de erről majd kellő számú válasz után...:)



2017. jan. 26. 13:51
❮❮ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... ❯❯
 11/172 A kérdező kommentje:

#6: "Na most a szélső golyók egy körpályán mozognak"


Egyet tudunk abban érteni, hogy nem létezik egyenes mozgás az univerzumban? Egyet tudunk érteni abban, hogy mondjuk létezik két tökéletesen nyugalomban lévő test egymástól nagyon távol az univerzumban, az űrben, és semmilyen hatás nem éri öket mondjuk ezer éve, és mégis egymáshoz képest az egyik jobban forog a saját tengelye körül, mint a másik? És ugyanúgy nem fogsz tudni mérni a felszínükön semmiféle centrifugális erőt?


Mégis melyik testről tudod bátran kijelenteni, amit látsz az űrben, hogy az folyamatosan forog, vagy áll? Mihez képest?

2017. jan. 26. 18:39
 12/172 A kérdező kommentje:

Párdon, de a dolognak semmi köze a körhintához, és a gravitáció munkát végez a testekkel. Előbb vagy utóbb persze minden test valamilyen nagyobb test irányító gravitációs terébe kerül (és persze tudjuk, hogy a gravitáció ereje tulajképp végtelen), de vegyük úgy, hogy a golyórendszerünk rettentő távol van minden csillagrendszertől, vagyis most hanyagoljuk el a külső nagyobb rendszerek hatásait.


Még egyszer! A Földön a forgástengelynél csaknem ugyanolyan gravitációt mérünk, mint az egyenlítőnél. Nem az a lényeg, hogy a gravitáció nagyobb mint a centrifugális erő, hanem az, hogy a tengelyeknél eszerint sokkal nagyobbnak kéne lennie a gravitációnak, hiszen ott közelítőleg nulla a centrifugális erő. A Föld forgási sebessége 465,11 m/s, vagyis az egyenlítő környékén elképesztően nagyobbnak kéne lennie a centrifugális erőhatásnak, mint a Föld forgási tengelyének pontjain...


Majd később még...

2017. jan. 26. 18:48
 13/172 anonim ***** válasza:
100%

Én megpróbáltam rávilágítani, hogy miért nincs baj az energiamegmaradás érveddel ebben az elméleti kísérletben, illetve hogy miért nem lép fel "egy energia, ami örökké létezik".


Te erre belém kötsz, hogy mi alapján gondolom azt, hogy forog a rendszer egy ilyen teljesen filozófikus érvelés alapján..


"A fúrógépet bekapcsolva a rendszer forogni kezd (a fúrógép teste ideálisan mozdulatlan)"


"...és a golyó-rendszer magára hagyva forog tovább."


Akkor előbb mond el te hogy értetted, mert én úgy gondolom ugyanúgy..


Előbb forgasd a fizikakönyveket, tanulmányozd a pontrendszer dinamikát, az impulzus és impulzusmomentum tételt és megmaradást. Azután olvasd el, hogy mit is írtam pontosan. -Az erő, munka, energia részt se hagyd ki-


Én tényleg megpróbáltam szemléletesen, érthetően ): (#6-os)

2017. jan. 26. 19:03
Hasznos számodra ez a válasz?
 14/172 anonim ***** válasza:
100%

"vagyis az egyenlítő környékén elképesztően nagyobbnak kéne lennie a centrifugális erőhatásnak"

Utánaszámoltál?

megteszem helyetted:


a centripetális gyorsulás v^2/r = 465.11^2/6371000 = 0.03395 m/s^2

(vagyis a gravitációs gyorsulásból ennyi jut a "körpályán tartásra")

A sarkoknál nagyságrendileg ennyivel nagyobb a g.

g a sarkoknál: 9.832 m/s^2

g az egyenlítőn: 9.78 m/s^2

2017. jan. 26. 19:04
Hasznos számodra ez a válasz?
 15/172 A kérdező kommentje:

Jah... még gyorsan...


"A Föld Nap körül keringését a gravitációs erő biztosítja. A Föld pályája kör alakúnak tekinthető; ekkor a centripetális erő megegyezik a gravitációs erővel."


Ám ez a dolog más szemszögből is megközelíthető Einstein óta. A gravitáció a teret görbíti el, és ilyenkor a test valójában nem afféle parittyaként kering a nagyobb tömeg körül, hanem a görbült tér kijelölte úton mozog. Vagyis tulajdonképpen a saját szempontjából nézve tök egyenesen halad, míg a rendszer középpontjából nézve meg körbe körbe. Ám így nincs olyan, hogy a centrumhoz képest a kisebb keringő test külső oldaláról le akar repülni a megfigyelő, míg a centrum oldala felöli (belső) oldalon bele akar préselődni, mert a tér görbületét követi csak a kisebb test, és az a mozgás az ő szempontjából egy teljesen egyenes út. Ott a megfigyelő azt látja, hogy a középen lévő nagyobb test forog ő körülötte, és ő viszont egyenesen halad (pontosabban nem tudná megállapítani, hogy halad, vagy áll).

2017. jan. 26. 19:09
 16/172 A kérdező kommentje:

#13...


Nem kötöttem beléd. Volt néhány kérdésem legutóbb..


Ott miben tudunk egyetérteni és miben nem?

2017. jan. 26. 19:11
 17/172 A kérdező kommentje:

# 14


A föld forgástengelyén álló emberre ható centrifugális erőről, és az egyenlítőn álló emberre ható centrifugális erőről van szó.

2017. jan. 26. 19:21
 18/172 anonim ***** válasza:
100%

Én a koordináta-rednszer felvételét -amiben a szélső golyók körpályán mozognak- a rendszerhez rögzítettem, ahol az origó a tisztán transzlációs mozgást végzi. Mivel a kötél hossza teljesen elhanyagolható az univerzum méreteihez képest, eltekintettem ilyen "hatásoktól".


Egyébként nem értettem annyira a felvetésed, a két test ami az univerzum végeiben vannak, milyen tengely körül forognak? Amely a testen halad át, vagy valahol az univerzum közepén?


Úgy tudom nincsen tökéletesen nyugalomban lévő test / rendszer amit inerciarendszernek nevezhetnénk -amit Newton definiált az első axiómában-. Ezt elvileg valamelyik relativitáselmélet elveti, de mivel nem tudok még pontosat mondani erről ezért nem is szállnék bele egy ilyen vitába. Aki tanulta / tanította majd leírja helyettem.

2017. jan. 26. 19:36
Hasznos számodra ez a válasz?
 19/172 Shai-Hulud ***** válasza:
100%

"Az egész rendszer együtt forog az űrhajóshoz képest, és nem feszülhet örökké a kötél, mert az az jelentené, hogy van egy energia, ami örökké létezik."


NEM!!! A kötél bizony feszülni fog.

Nincs "egy energia", a kötél feszüléséhez csak erő kell. Semmi más, csak erő. Ez a sugárirányú erő (mint azt már többen leírták) a centripetális erő. Sugárirányú elmozdulás viszont nem történik, a két szélső golyó ugyanolyan távolságban (egy kötélnyire) marad a középsőtől, tehát fizikai munkavégzés nem történik, vagyis energia felhasználás sincsen. CSAK ERŐ. Ez az erő viszont megfeszíti a kötelet.


"Amikor a rendszer együttforgása kialakul, akkor a kötelek ellazulnak, és egy bizonyos kissé összegubancolódott állapotban maradnak örökké."


És miért is lazulnának el a kötelek? Mi is az, ami miatt a két szélső golyó lemondana a körpályáról, és annál kisebb pályaívet írna le (vagyis közelebb menne a középső golyóhoz)???

Egy tömeggel bíró test mozgási állapotának megváltoztatásához fizikai munkavégzés kell. Egy szépen keringési pályára helyezett golyó vajon mitől határozna úgy, hogy letér erről a pályáról? Mi késztetné erre? Hiszen magára hagytad a golyókat: csak a három golyó van, és a kötél...


Ez bizony önmagában egy szép, tökéletes, megfeszített kötelekkel egymás körül keringő rendszert alkot. Éppen úgy mint például a Naprendszer, csak itt a gravitációs erőt a kötélerő helyettesíti. Ez a kötélerő bizony fennmarad mindaddig, míg a keringés tart.


Pedro

2017. jan. 26. 19:58
Hasznos számodra ez a válasz?
 20/172 A kérdező kommentje:

"És miért is lazulnának el a kötelek?"


Jó. Akkor próbáld ki, hogy a szoba közepén két kötélre kötött kis súlyzóval forogj. Ahhoz hogy a kötelek végén lévő súlyzók elkezdjenek emelkedni (mondjuk a cél a vállmagasság), ahhoz egyre gyorsabban kell forognod, vagyis egyre nagyobb energiát kell befektetned. A két súly fékez téged, hiszen nélkülük ugyanazt a forgási sebességet könnyebben el tudnád érni.


A kötelek persze mindig feszülnek, mert a gravitáció is lefelé húzza a köteleket, még akkor is, amikor nem forogsz, de most képzeld el, hogy ott állsz kint az űrben a hajó oldalán úgy, hogy az egyik lábad hozzá van rögzítve egy forgótányérhoz (nincs mondjuk surlódás), és a másik lábaddal tudod magad lökni közben. Most nincs gravi, ami lefelé húzná a két súlyt, és ugyanazt el tudod érni egyre gyorsabban, hogy vállmagasságban a feszülő kötelek végén a két súlyzó ott pörög körülötted feszes kötelekkel, de azok egyúttal fékeznek is téged, mert a rendszert csak akkor vagy képes ilyen gyors pörgéssel fenntartani, ha állandóan pörgeted magad ugyanazzal a sebességgel, és energiát fektetsz a rendszer működésébe. Ha már nem lököd olyan erősen magad a forgótányéron, akkor érezni fogod, hogy most nem te "húzod" a súlyzók tömegeit, hanem ők visznek tovább, vagyis most te kezded a súlyzókat fékezni, és így tovább. A súlyzók gravi hiányában nem "lefelé" fogják húzni a kötelet, hanem a súlyzók a te lassuló forgásodtól mindig túlszaladnak, de mindig vállmagasságban, végül a te forgásod és a két súly közös forgása kiegyenlíti egymást, és nyugalomba kerültök, mert egymást fékeztétek le a nyugalomig, ahol már nincs a részedről semmiféle energiabefektetés, vagyis a köteleknek mindenképpen meg kell ereszkedni, mert egyre kisebb bennük a feszítő erő.

2017. jan. 26. 20:37
❮❮ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... ❯❯

Kapcsolódó kérdések:





Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu

A weboldalon megjelenő anyagok nem minősülnek szerkesztői tartalomnak, előzetes ellenőrzésen nem esnek át, az üzemeltető véleményét nem tükrözik.
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!