LINUX.ORG.RU
ФорумTalks

А Вы умнее аспиранта


0

0

Академик П.Л. Капица любил предлагать задачи своим аспирантам.

Вот одна из них:

"Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь?"


Потому что вода обладает вязкостью и массой. В силу инертности и вязкости воды требуется время, на её вытеснение из-под человека. Если стоять долго, то этого времени будет достаточно, что бы лёд прогнулся и сломался.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от qsloqs

Всякие водоплавающие жучки не только бегать, но и стоять на воде могут. И дело тут не в скорости шевеления лапками, а в силе поверхностного натяжения.

zim
()

> "Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь?"

Лёд проламывается не сразу и главное сила тяжести частично компенсируется движением. Можно векторы нарисовать, импульсы посчитать и всё остальное. :)

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

Сила реакции опоры при движении по льду будет меньше, чем при стоянии на нём. Остаётся только правильно сформулировать почему? В данном случае ещё выгоднее просто разбежаться и покатиться.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от anonymous

Кстати по той же причине держать равновесие на едущем велосипеде намного легче чем на стоячем - думаю все хоть раз пробовали...

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Lumi

> Сила реакции опоры при движении по льду будет меньше, чем при стоянии на нём.

С этого момента по-подробнее пожалуйста. сила тяжести не меняется. Раз товарищ остается на льду, то вертикальная составляющая силы реакции опоры не меньше, чем у неподвижно стоящего.

А за счет горизонтальной составляющей сила реакции опоры даже больше чем у просто стоящего

gods-little-toy ★★★
()
Ответ на: комментарий от gods-little-toy

> А за счет горизонтальной составляющей сила реакции опоры даже больше чем у просто стоящего

Горизонтальная составляющая _чего_? Если сил действующих на бегущего человека, то именно эта составляющая не даёт ему провалиться.

Могу ещё раз напомнить велосипед. Когда он едет, сам ты равновесие держишь минимально, не даёт упасть именно "скорость". Гироскопа там нет, если что. ;)

anonymous
()
Ответ на: комментарий от gods-little-toy

> С этого момента по-подробнее пожалуйста. сила тяжести не меняется. Неудачно очень выразился. Лучше так: Для разрушения опоры нужно совершить некоторую работу. Работа будет равна (если стоять) силе тяжести умноженной на деформащию льда.

При движении у нас есть потенциальная составляющая и кинетическая. При этом время взаимодействия с участком будет результатом деления длины участка на скорость. Если рассматривать лёд как упругий материал, обладающий точкой разрушения, то при движении потенциальная энергия не изменяется. Добавим сюда энергию потерянную за счёт силы трения при движении по этому участку. Остаётся только так расчитать скорость, чтобы за конечное время взаимодействия деформация льда не оказалась критической. Участок пластической деформации из рассмотрения выкидываем, стараясь оставаться только на упругом участке. При этом можно заметить, что работу совершает только сила трения, она гораздо меньше силы тяжести, а конкретно в коэффициент трения раз. Так что это эквивалентно при коэффициенте трения 0.1 уменьшению реакции опоры в 10 раз. > А за счет горизонтальной составляющей сила реакции опоры даже больше чем у просто стоящего

Теперь ваша очередь.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Lumi

Извините за форматирование. Должно быть так. Но вы поняли, да?

> С этого момента по-подробнее пожалуйста. сила тяжести не меняется.

Неудачно очень выразился. Лучше так: Для разрушения опоры нужно совершить некоторую работу. Работа будет равна (если стоять) силе тяжести умноженной на деформащию льда.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Lumi

Ну и в конце соответственно тоже...

...при коэффициенте трения 0.1 уменьшению реакции опоры в 10 раз.

> А за счет горизонтальной составляющей сила реакции опоры даже больше чем у просто стоящего

Теперь ваша очередь.

Lumi ★★★★★
()

>"Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь?"

А кто-нить это проверял?

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Lumi

Люди, ну ткните мне, где я ошибаюсь. Не может же быть такого, чтобы я был прав в этом объяснении.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от anonymous

>А кто-нить это проверял?

Посмотри на водных лыжников :)

Tigger ★★★★★
()

Постоянно перемещающееся тело постоянно преодолевает поверхностное натяжение воды и тратит энергию на разрушение кристаллов льда. Затраченая на это энергия примерно равна энергии притяжения, что позволяет человекам бегать по тонкому льду.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Lumi

>Люди, ну ткните мне, где я ошибаюсь. Не может же быть такого, чтобы я был прав в этом объяснении.

Не знаю, где ты ошибаешься, не могу спьяну осилить деформации и трения :) Мне кажется всё проще. Пусть для разрушения льда для стоящего человека требуется какое-то конечное время. Площадь опоры стоящего человека человека будет равна площади его стоп. Площадь опоры бегущего человека за это же время будет больше на количество шагов за это время. Вот и получается, что за тоже самое время бегущий человек оказывает меньшее давление на лёд.

Tigger ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от anonymous

энергия притяжения это сильно! может просвятите, что это такое?

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Tigger

ну если взять предел прочности, как давление на лёд, при котором он треснет, то ты сказал то же самое, только в терминах давления.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от quickquest

>Элементарно, Ватсон! Вода - практически несжимаемая жидкость.

Да, ты реально крут.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Lumi

> Сила реакции опоры при движении по льду будет меньше, чем при стоянии на нём. Остаётся только правильно сформулировать почему? В данном случае ещё выгоднее просто разбежаться и покатиться.

Неа. Когда бежишь реакция опоры больше, только создаётся она в каждом новом месте на меньший промежуток времени. Катиться не выгодно - выгодно именно шевелить ногами, переступая по возможности на невозмущённую поверхность - это если именно бежать, а не глиссировать - в последнем случае даже катиться не надо.

Evgueni ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

В общем надо успеть убрать ногу, пока деформация участка не стала критической. Второй раз по ятому же пути можно и не пробежать.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Lumi

Критична не деформация, а плотность воды и объём увлекаемой ударом ноги массы (чем резче бьём - тем большую поверхность вовлекаем в процесс, особенно в случае льда). Так что пробежаться по тому же пути можно без особых проблем если лёд не расколот, а если учитывать только воду - просто чуть ниже будешь находиться, если бежишь близко от предыдущего бегуна.

Evgueni ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

Естественно всё сказанное верно при условии если скорость ноги будет много меньше чем скорость звука в воде. В этом случае поверхность будет просто твёрдой, то есть нога сплющится.

Evgueni ★★★★★
()

> "Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь?"

Есть такая ящерица, называется Иисус , так она не то что по льду бегать умеет, она и по обычной воде не плохо бегает.

Хотя смотря как бежать если при этом топать, как слон, то и под сравнительно толстый лед можно провалиться.

ilnurathome
()
Ответ на: комментарий от ilnurathome

А вообще я думаю, что тонкий лед ломается при любои раскладе, только при беге вы успеваете перенести вес на еще не сломавшийся участок льда.

ilnurathome
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

Спасибо, Евгений за объяснение. О том, что воду можно заставить работать как твёрдое тело я не подумал. Сейчас вспомнил телепередачу, где на автомобиле с разгона переезжали озеро по поверхности воды.

Lumi ★★★★★
()

Все просто. Бегущий человек внутри себя формирует *намеренье* добраться до другого берега и лед, выполняя это намеренье, напрягается и не проламывается. Стоящий же человек ничего подобного не выражает, следовательно льду пыхтеть не зачем.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от Lumi

> Спасибо, Евгений за объяснение. О том, что воду можно заставить работать как твёрдое тело я не подумал. Сейчас вспомнил телепередачу, где на автомобиле с разгона переезжали озеро по поверхности воды.

Нуу, что именно перезжал - слабо верится - скорее глиссировал на брюхе. Это то же самое, что снаряды из пушки выпущенные под достаточно острым к поверхности углом от воды отскакивают. Это немного другой механизм чем в случае бега, хотя и там и там дело в том, что вода не может мгновенно "отреагировать" деформирующую силу, так как у неё есть плотность и объём вытесняемой воды (вытесняется воды больше, чем в объём следа ноги так как вытесняться можно только вверх, так как вода слабо сжимаема) нужно разогнать.

Evgueni ★★★★★
()

>"Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь?"

А это правда, что он может бежать, не проваливаясь? Очень сомнительно. O_o

anonymous
()
Ответ на: комментарий от anonymous

>А это правда, что он может бежать, не проваливаясь? Очень сомнительно. O_o

Я не аспирант. :)

anonymous
()
Ответ на: комментарий от anonymous

а что будет если прыгнуть с вышки в воду а на поверхности будет плавать полиэтилен или газета?

kott ★★★★★
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.