Swing • Vladimir Klinshov • sarcini de știință populară pe „elemente» • Fizică

Amintiți-vă cum ca un copil pe un leagăn. În primul rând, trebuie doar să stai pe un leagăn și tu ești zguduit, și apoi să învețe să se balanseze. Acest lucru se poate face în două moduri - fie așezat sau în picioare pe un leagăn. Când leagăn cineva scutură, mecanismul fizic este clar: aplicarea periodică a forței de leagăn în direcția mișcării lor, că cineva solicită viteza lor leagăn de accelerare și de creștere. Și când sunteți în picioare leagăn, te ocazional ghemuit, și șocuri forța aplicată într-o direcție perpendiculară pe direcția de mișcare a leagăn! De ce, cu acest leagăn leagăn?

Luați în considerare un model de leagăne pendulului de lungime variabilă. Când se deschid larg genuflexiuni, centrul de greutate este coborât și crește lungimea pendulului. Când piciorul balansarea straightens, centrul de greutate este ridicată, iar lungimea pendulului scade.

Să pendulul nostru este deja swinging cu o amplitudine mică. reduce instantaneu lungimea pendulului la momentul trecerii sale prin punctul inferior. Din legea conservării momentului cinetic rezultă că, în acest caz, produsul vitezei pendulului a lungimii sale nu se schimbă. Astfel, viteza pendulului - și, prin urmare, energia - va crește. Cu mai multă energie, pendulul este deviat la un unghi mai mare. La momentul de deformare maximă a lungimii pendulului poate fi returnat la valoarea inițială. Repetarea procesului din timp în timp, este posibil să se balanseze pendulul tot mai puternic.

Puteți conduce un calcul matematic. Să presupunem că punctul cel mai jos al modificărilor lungimii pendulului ale L1 valoarea la valoarea L2

Să ne întoarcem acum la modelul problemei inițiale. Devine clar că va leagăn leagăn, în cazul în care punctele turtite de deformare maximă și îndreptați picioarele la momentul trecerii punctului inferior. Pentru a estima, ia în considerare situația în care distanța de la axa pivoteze spre centrul de greutate „pendulare + leagăn“ sistem este de 2 metri, iar el se ghemuiește în jos, astfel încât centrul de masă este coborâtă cu 20 cm. Apoi, din formula secțiunea anterioară, acumularea are loc la aproximativ 30 % în cursul perioadei, care este destul de rapid.

postfață

fenomenul descris în problema - un caz special de rezonanță așa-numita parametrice. Rezonanța de obicei - este un sistem de balansare de influență externă periodică. O rezonanță parametrică - o oscilare prin schimbarea periodică a parametrilor sistemului. În acest caz, - distanța de la axa pivoteze spre centrul de greutate al lungimii pendulare sau pendulului.

Rezonanța parametric are o serie de diferențe de rezonanță convenționale. În primul rând, diferitele frecvențe la care apare rezonanță. Astfel, atunci când o forță externă este de rock cel mai eficient de împingere leagăn de fiecare dată când trec punctul inferior. Astfel, frecvența expunerii egală cu frecvența naturală a sistemului. Atunci când prin parametri acumulare, așa cum am văzut, reduce cel mai eficient lungimea pendulului de două ori pe perioadă. Astfel, rezonanța are loc la două ori frecvența naturală.

A doua caracteristică este aceea că pentru apariția rezonanței parametric în sistem trebuie să fie inițial fluctuații. acumularea parametrică crește amplitudinea lor, dar nu poate genera vibrații atunci când acestea nu aveau inițial. În practică, rolul acestor vibrații „sămânță“ poate juca variații inevitabile aleatorii.

rezonanță parametrică este folosit nu numai în leagăn pe leagăne, dar în multe domenii ale științei și tehnologiei moderne. Utilizate pe scară largă amplificatoare parametrice ale semnalelor radio slabe, cum ar fi astronomie radio și radar. Un alt exemplu - lasere de super-putere, bazate pe amplificatoare optice parametrice. În aceste lasere, un semnal relativ slab „semințe“ se încadrează într-un cristal special, în cazul în care acesta este amplificat de multe ori folosind rezonanța parametric.

Problema în problema a fost, de ce forță perpendiculară pe direcția de mișcare, cu toate acestea leagăne leagăn. Prin urmare, soluția ar trebui să se acorde în termeni de putere și accelerație, și nu în ceea ce privește legile de conservare (impuls). Nici o forță de imagine - nici o înțelegere a fenomenului!

Dacă luați doar pendulul în lateral și eliberați (picătură), ea este forța gravitațională va determina pendulului să înceapă să se miște (de exemplu, să accelereze de la oprire). Nu înțeleg pendulări ce forță.

Vezi tu, modelul forțelor de acolo, și nu a crescut înțelegere :)

Swing pendulul toate aceleași forțe - forța gravitației și axa forței de reacție. Doar pentru că altele nu. Și de aceea ei fac mai greu de înțeles. Aproximativ vorbind, ei sunt forțați să legi de conservare - moment cinetic și energia.

Schimbarea centrului de greutate pe verticală vom schimba lungimea pendulului, în creștere în prima jumătate a anului și pentru a reduce perioada de așteptare în al doilea, astfel transmite energia din prima jumătate a anului al doilea, sau sunt eu înșel?

Asta e meu 2 bănuți:
1. Sunt de acord că, în acest sistem deformarea inițială poate fi făcută elementar și foarte eficient, deoarece greu și suspensia moale (fiecare are propriile sale caracteristici), dar la o extremă primul leagăn, un Superman poate obține aproape o rotație completă suspensie tare, și ceva de genul jumătate din moale. În al doilea rând, el poate avea să dezvolte o limită de viteză.
2. Având în vedere cele de mai sus, aceasta este ultima provocare: Cât de repede punct Superman poate face o tură în leagăne extrem de ușoare, cu o lungime de suspensie rigidă de un metru, din repaus?

1 nu este evidentă. 2 la extrem de lumină punctul (fără greutate) leagăn Superman nu se poate abate de la punctul vertical de suspensie original și punctul de conectare de Superman, și, prin urmare, nu va fi capabil să se ridice deasupra punctului de suspendare, și, prin urmare, nu va fi capabil să facă o rotație completă. Răspunsul la scopul final - niciodată.

Din motive de concizie, voi explica doar modul general de acțiune al Superman:
1. El apucă mâna suspendarea balansoare, de preferință mai aproape de axa;
2. atârnă pe mâinile sale:
2.1. Permite baza picioarelor (-sedlo);
2.2. Manivele (încheietura mâinii) suspensie în orice unghi dorit;
(Până la acest punct DH Superman agățat pe verticală, de-a lungul original poate rămâne chiar și în poziția inițială).
2.3. Rapid (încă nu a început cu adevărat pendulare) se deplasează de-a lungul suspensiei, deoarece șinele (pot fi progresiv) (Superman si este capabil sa!);
3. Apoi, masa de opțiuni.
(A se vedea. Răspunsul meu anterior revendicării 1. (, apoi revendicării 2))

2.2 funcționează numai pentru leagăn greu. Superman cum să acționeze pe leagăn coarda moale?

Și, în lucrarea sa „problemă marginală“ Ați întrebat despre „Superman dot“. La nici un punct de încheietura mâinii și picioare desprinse din punctul de șa este într-un singur loc - în cazul în care centrul de masă al Superman.

- La cheltuiala punctului, vreau să spun că CM poate transforma corpul dumneavoastră așa cum vă place (și rapid), fără a încălca legile de conservare, etc. (Condițional) lumea reală, pentru a fi în măsură să aspire la problema limită. Astfel, în modelul meu, CM pare simplității, DH și brațele arbitrar lungi, puternice si aproape fara greutate si tentaculele. E un monstru. Încheietura aici, este un mod care aspiră la axa tentaculele.
(Sper că răspunsul la a doua parte a întrebării dumneavoastră.)

- Pe leagăn coarda, SM mi-ar face ceva de genul:
1. brațe axă de cel puțin Powys, care deține baza axă sau suspensie;
2. Se întoarse spre șa trei picioare la unghiul dorit;)
(În cazul în care „pacea“ vine la un capăt)
3.'d trase mâinile în spatele suspensiei și ar împinge picioarele scaunului astfel să depună eforturi în direcția axei.
(În continuare - problema limită.)

Vă mulțumesc pentru atenție.

soluție Nesaturați a problemei pentru CM cu aranjamentul convențional al corpului uman doar o foarte inteligent și puternic, iar suspensia a barei pe care atârnă leagăn moale. Din poziția de pornire pe bascula cm sub regim suspensiv nicăieri
1 A se vedea graifere de picioare pentru capătul de jos al leagăn, și nu îi eliberează de picioare pentru toate manipulările ulterioare. SM devine pentru orice leagăn de lungime finită la suspensia-crossbar ca și sportiv agil pe bara devine în picioare în poziție verticală pe brațele în sus. În cazul în care lungimea leagăn este mai mică decât lungimea CM cu brațele întinse, atunci puteți începe să se rotească împreună cu leagăne,
2 și în cazul în care leagăn este mai lung decât CM, apoi se țin de mâini pe bara, face câteva rotații ale corpului său de pe bara în timp ce țineți capătul lovind de leagăn, și când va acumula suficient de cuplu (pentru CM nu este o problemă), pentru a împinge de la bara de sus, astfel încât leagăn îndreptate și întinsă în punctul culminant superior. În cazul în care se pare că cuplul a fost încă suficient de scor, atunci CM va continua să facă viteza maximă pe un leagăn.
Este evident că această problemă nu este pe leagăn, și un atlet pe speteaza. Cât de repede se poate apela cuplul dorit? În opinia mea CM doar o cifră de afaceri, și, eventual, pe jumătate (în cazul în care numărul). Dintr-o poziție verticală, după un sfert de rotație DH SM va fi la aceeași înălțime cu suspensia, dar în afară de suspendare, în acest moment al CM ar trebui ca tresar brațele corpului la suspensia pentru a da CM de viteză orizontală suficientă pentru a începe o revoluție completă pe un leagăn dintr-un punct inferior, și când CM după puseu va zbura sub suspensie împinge din suspensie, astfel încât să fie în cel mai jos punct în leagăn, dar nu este suficient pentru a plăti viteza orizontală. Toate - va fi o rotație completă pe leagăn. Când super-agilitate CM nici măcar nu se poate trage picioarele lor pentru un leagăn, și doar ia-le cu tine din acest punct cel mai mic, în cazul în care acestea au fost inițial, în această versiune nu contează dacă leagăn tare sau moale.