LINUX.ORG.RU

Русская народная сказка — задачник по физике?

 , ,


1

3

Наткнулся я на сказку «Иван Быкович» и прочитав её, понял что из неё можно извлечь целую кладезь физических задач, например:

По десятому году пришли они к царю и говорят: «Любезный наш батюшка! Сделай нам железную палку в пятьдесят пудов». Царь приказал своим кузнецам сковать железную палку в пятьдесят пудов; те принялись за работу и в неделю сделали. Никто палки за один край приподнять не может, а Иван-царевич, да Иван кухаркин сын, да Иван Быкович между пальцами ее повертывают, словно перо гусиное.

Сразу возникает вопрос — а какого размера была эта палка? Посчитать это нетрудно, и результат озадачивает. Как они это вертели между пальцами, даже предполагая бесконечную прочность их костей и неограниченную силу мышц?

Дальше они взялись подкидывать эту палку в небо:

«Давайте, — говорит царевич, — еще силу попытаем: станем бросать железную палку кверху; кто выше забросит — тот будет больший брат». — «Ну что ж, бросай ты!» Иван-царевич бросил — палка через четверть часа назад упала, Иван кухаркин сын бросил — палка через полчаса упала, а Иван Быкович бросил — только через час воротилась. «Ну, Иван Быкович! Будь ты большой брат».

Возникает вопрос — а на какую высоту и с какой скоростью они должны были кидать палку? Тут тоже можно посчитать, но даже без учёта влияния атмосферы это не совсем тривиально.

Но больше всего меня заинтересовала эта задача:

А царица золотые кудри приказала вести Ивана Быковича в баню париться. Та баня топилась три месяца и так накалена была, что за пять верст нельзя было подойти к ней. Стали звать Ивана Быковича в баню париться; он увидал, что от бани огнем пышет, и говорит: «Что вы, с ума сошли? Да я сгорю там!»

Иван Быкович в итоге решил проблему с помощью старичка, прихваченного под дороге, но остаётся интересный вопрос:

А какова была температура в той бане и мощность источника нагрева? При этом следует предполагать, что описание в сказке достоверно — то есть баня действительно топилась три месяца и никуда за это время не делась. То есть, скажем, она соответствовала по теплопроводности и размерам стандартной русской бане того времени, но при этом была зачарована так, чтобы не сгореть и не испортиться по иным причинам независимо от температуры и прочих условий вокруг.

Сам я всё это пробовал посчитать, но не уверен, что правильно получилось. Хотелось бы посмотреть на другие варианты решения.

Перемещено Klymedy из science
Перемещено Aceler из talks

★★★★★

Последнее исправление: Xenius (всего исправлений: 4)

Ответ на: комментарий от i-rinat

Я так высоту посчитаю, зная скорость. А как посчитать скорость, зная время?

нашел. То уравнение второго порядка автономно и заменой x'=z(x) понижается порядок и все просто интегрируется.

dikiy ★★☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от Xenius

Я не верю в кидание торцом, но в любом случае скорость в атмосфере уменьшается на порядки (именно поэтому рулят ракеты, а не пушки), так что оценивать придётся следующим образом:

dv/dt=S_{эффективное}*\rho_{воздуха}v^2/m_{дубины} — отсюда выражается v(t), откуда получается h(t), откуда получается t при условии, что атмосфера всего 10 км, которая подставляется в v(t), дабы получить какова была изначальная скорость. Скорость по выходу из атмосферы мы получаем из условия, что два часа дубина летала и решаем эту задачу без атмосферы. Время, которое тратится на прохождение атмосферы крайне мало.

Evgueni ★★★★★
()
Последнее исправление: Evgueni (всего исправлений: 2)
Ответ на: комментарий от Evgueni

То есть ты предлагаешь решать с атмосферой так же как без атмосферы, только добавив к скорости коэффициент на потери. А не испарится ли дубина при полёте через атмосферу на такой скорости, кстати?

Время, которое тратится на прохождение атмосферы крайне мало.

Ну предположим, в прямом направлении да — там километры в секунду, что даёт около 3 секунд или меньше. А когда она обратно падает?

Xenius ★★★★★
() автор топика
Ответ на: комментарий от Xenius

Не испарится — слишком большая масса и очень мало времени. Время вылета будет доли секунды, иначе не взлетит, а как оно падает тоже пофиг — много меньше 2 часов, скорее всего порядка секунды (я говорю про последние десять километров).

Evgueni ★★★★★
()
Последнее исправление: Evgueni (всего исправлений: 4)
Ответ на: комментарий от Evgueni

Но кинетической энергии даже без учёта атмосферы достаточно чтобы палка нагрелась до 6к градусов, при этом, естественно, испарившись, если она полностью перейдёт в тепло. А если ты говоришь, что за полёт сквозь атмосферу скорость в несколько раз упадёт, значит должна таки испариться.

С метеоритами другое дело — там, возможно, скорость меньше, кроме того они тормозятся вначале разряженными слоями, а потом более плотными, а тут наоборот.

Xenius ★★★★★
() автор топика
Последнее исправление: Xenius (всего исправлений: 3)
Ответ на: комментарий от Xenius

Первое — это если отвода тепла не будет, но в случае полёта в атмосфере с этим проблем нет вообще никаких — о таком мощном ветре любителям разгона остаётся только пускать слюни. Второе — основной нагрев будет на периферии и возможно там что-то может приключиться, но из-за краткого воздействия (порядка секунды) никаких вскипаний всей массы не будет — просто не успеет. Опять же килограммовые метреориты до Земли долетают без проблем.

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

С метеоритами другое дело — там, возможно, скорость меньше, кроме того они тормозятся вначале разряженными слоями, а потом более плотными, а тут наоборот.

Пофиг — всё происходит крайне быстро. Сгорают как правило те метеориты (которые видно глазами), которые идут по касательной.

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

не в несколько, а скорее более чем в сто

То есть богатырям надо кидать эту болванку со скоростью в over 300 км/с и за доли секунды она затормозится об атмосферу до 3-7 км/с, полетает в космосе 15, 30 или 60 минут и упадёт? И какая у неё примерно будет скорость у земли, если войдёт со скоростью 5км/с?

Xenius ★★★★★
() автор топика
Последнее исправление: Xenius (всего исправлений: 1)

Царь приказал своим кузнецам сковать железную палку в пятьдесят пудов

В некотором царстве, в некотором государстве

Что-то я догадываюсь о каком речь. Тогда там на выходе палка хорошо если 5 пудов получилась.

sulevaz
()

Ой, ну надо же, кто-то вопросами стал задаваться. Как неожиданно.

targitaj ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Xenius

Я же сказал, что было в так: через три месяца непрерыной топки банщиков это всё забодало и они решили спалить эту самую баню, а с ней загорелся и лес вокруг.

Если тебе так хочется точечного источника, то при таких масштабах основной источник передачи тепла — это излучение. То есть берём скажем за оценку какую мощь человек может выдержать, да хотя бы мощность Солнца на экваторе — можно, но тяжко. Умножаем на 4\pi r^2, где r — растояние на котором плохеет и узнаём мощность банного источника. Температуру оцениваем из закона Стефана-Больцмана.

Evgueni ★★★★★
()
Последнее исправление: Evgueni (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от Evgueni

Я так и делал, но хотелось бы независимые расчёты.

да хотя бы мощность Солнца на экваторе

Сдаётся мне, что она не отличается от мощности Солнца в любом другом месте на Земле.

Но почему именно такой предел?

Xenius ★★★★★
() автор топика
Последнее исправление: Xenius (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от Xenius

Сдаётся мне, что она не отличается от мощности Солнца

Вертикальное падение лучей вещь крайне хорошая.

Но почему именно такой предел?

Порядок знает любой более-менее вменяемый школьник. Это правило для составления простых олимпиадных задач.

Я так и делал, но хотелось бы независимые расчёты.

Не интересно.

Evgueni ★★★★★
()

между пальцами ее повертывают

Вот же подсказка. Неучи пытались поднимать, а люди знающие - крутили. Сказка явно про вертолёт и умение управлять беспилотниками.

нельзя было подойти к ней

Если ядерных реакторов ещё не придумали, это должно было быть вызвано не температурой а дымом, скопившимся за 3 месяца. Или извержением вулкана рядом с питающими баню гейзерами.

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

Если ядерных реакторов ещё не придумали

А если придумали, то какой по-твоему мощности должен был быть реактор и какая была внутри температура?

Xenius ★★★★★
() автор топика
Ответ на: комментарий от DonkeyHot

При >120-150С за 3 месяца протапливания баня должна была бы постепенно превратиться в угли.

http://tehnopost.kiev.ua/drova/21-obychnoe-gorenie-drevesiny.html

... Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С - начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля.

... Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

bugs-bunny
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.