LINUX.ORG.RU
ФорумTalks

Задачка про удар


0

1

Привет. Сразу говорю для МОДЕРАТОРОВ: из-за ограничений по звёздам не могу создать пост в нужном разделе. Я уверен, вы всё перенесете куда надо, вы ведь такие хорошие.

Особенно в этом треде хотел бы поговорить с dikiy. Он большой спец и сразу подскажет.

Так вот, сегодня на работе (работем мы в режиме 24/7) произошел такой инцедент: из рук одной барышни напротив выпало изделие, примерно формы продолговатого цилиндрика. Оно упало на пол торцом, отскочило от пола, а также из него выпала деталюшка, масса которой много меньше массы изделия. Крупная часть сразу нашлась, а мелкая (такой стерженёк-стопорок) улетела в неизвестном направлении. Её не нашли. Так вот интересно оценить её скорость по сравнению с крупной частью и понять, что произошло в момент удара.

Мне так почудилось, что надо решить уравнение колебаний, чтобы понять, какая энергия передалась мелкой детали, и что вообще случилось. Как я понимаю, по телу пройдет сначала некая ударная волна, от верха до пола, отразится от пола, пойдет некая релаксационная волна, и изделие подпрыгнет.

Но вот что интересно, в нашем ПТУ аналитически мы решали простые задачи на ур-е колебания методом фурье, где по x была типа задача Штурма-Лиувилля, из собственных функций получалась полная ортонормированная система, и ответ представлялся в виде разложения по этой системе. Но то были, очевидно, поперечные колебания, а у нас имеют место быть продольные. Так вот, решается ли такая задача аналитически?

Хотелось бы, чтобы кто-нибудь дал хинт, как её грамотно сформулировать и решить.

Перемещено leave из development

Да, в моей модели мелкая деталюшка находится на самом верху (далше всего от пола) падающего цилиндра. Цилиндр для простоты однородный. Это само собой

b-stern
() автор топика

В моей церковно-приходской школе проходили только закон сохранения импульса. Я думаю, вооружившись предположением об абсолютно упругом соударении и проведя эксперимент для выяснения коэффициента потери энергии, можно с достаточно неплохой точностью оценить скорость деталюшки.

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

Я думаю, вооружившись предположением об абсолютно упругом соударении

Схренали, если деталюшка вылетает?

проведя эксперимент для выяснения коэффициента потери энергии

абсолютно упругом соударении

Тут ты прям эталонный пример взаимоисключающих параграфов привел, так ведь?

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от i-rinat

Спасибки, можно сказать мой случай. Однако физика не понятна.

Есть у нас закон сохранения импульса? Ведь пол действует на изделие.

А закона сохранения инергии у нас наверняка тоже нет, ведь выбило что-то этот кусочек из изделия, на это тоже тратится энергия.

Правильно я пишу?

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от b-stern

Если бы не вылетала, то это был бы неупругий удар же. Упругость — это же уже к деформациям соударяющихся тел.

Я исхожу из модели, что в неподвижный пол с одинаковой скоростью свободного падения летят близко расположенные цилиндр и деталюшка. Цилиндр ударяется об пол, часть его кинетической энергии переходит в пол, со всей остальной цилиндр двигается вверх. Затем цилиндр тут же сталкивается с деталюшкой, которая всё ещё летит вниз, они тоже обмениваются импульсами, в результате чего цилиндр чуть тормозится, а деталюшка с ещё большей скоростью улетает вверх. Экспериментом предполагается выяснить, насколько велика «часть» (так как массы пола мы не знаем) и как сильно «чуть» отличается от расчётного значения.

ilammy ★★★
()
Ответ на: комментарий от b-stern

Есть у нас закон сохранения импульса? Ведь пол действует на изделие.

Шарик отлетает не в момент удара большого мяча об пол, а после, когда он уже отскакивает и встречается с шариком. Вот там сохраняются и импульс и энергия. То же самое и с твоей деталькой. Считай, что она в полёте отвалилась.

i-rinat ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от i-rinat

Впал в лёгкий конфуз, пытаясь понять, барышня по ссылке, али сударь.

orm-i-auga ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от ilammy

Если бы не вылетала, то это был бы неупругий удар же. Упругость — это же уже к деформациям соударяющихся тел.

Упругий - без потери энергии. А тут она, в принципе, есть. На пол можно покласть, кстати. Пусть он не деформируется.

Но само изделие деформируется (как без этого), часть энергии тратится на его отлет от пола, часть передается деталюшке и часть тратится (sic!) на выбивание деталюшки из изделия. После чего изделие релаксирует, деформация изчезает (не считая вылетевшей части).

Так как деталюшка сидит там довольно крепко, я и думаю, что тут не законы сохранения надо применять, а какую-то более тонкую модель.

Я исхожу из модели, что в неподвижный пол с одинаковой скоростью свободного падения летят близко расположенные цилиндр и деталюшка.

Тут действительно законов сохранения энергии и импульса хватит. Как в примере с мячиками по ссылке выше

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от i-rinat

Считай, что она в полёте отвалилась.

Так слишком неинтересно, мне кажется. А если ввести некую константу E - энергию, потратившуюся на отделение деталюшки, то закон сохранения импульса уже не действует, не?

b-stern
() автор топика

Кстати чё

Если сия задача решится иначе, не забудьте, плиз, подсказать, как же решаются дифуры для продольных колебаний вроде колеблющегося цилиндра/пружины, закрепленного с одного конца. Решаются ли они аналитически?

b-stern
() автор топика

Я не физик, но не верю, что это можно решить, слишком неопределённая система. Как-то я синхронизировал физику для игрушки по сети и сразу понял, что минимальное отклонение в положении или ускорениях тел при различных соударениях приводит к абсолютно различным состояниям на клиентах через считанные секунды.

Sadler ★★★
()
Ответ на: комментарий от b-stern

то закон сохранения импульса уже не действует, не?

Конечно же действует, как и закон сохранения энергии. Импульс никуда не девается, он не может перейти в тепло, как кинетическая энергия. Но и энергия сохраняется, просто перераспределяются виды.

i-rinat ★★★★★
()

Хотелось бы, чтобы кто-нибудь дал хинт, как её грамотно сформулировать и решить.

http://www.youtube.com/watch?v=qovN0JEjdnc Как я погляжу, уже что-то подобное посоветовали выше.

Нужен только закон сохранения импульса.

ArtSh ★★★
()
Ответ на: комментарий от i-rinat

Но и энергия сохраняется, просто перераспределяются виды.

Ты же понял, о чём я. Ты ещё тепловую энергию упомяни. Ещё раз вопрос, если вдруг ты не понял, если механическая энергия потерялась (на выбивание детали), действует ли з.с.и.?

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от b-stern

если механическая энергия потерялась (на выбивание детали), действует ли з.с.и.?

Ещё раз повторю, законы сохранения работают всегда. Но если энергию можно разделить на потенциальную, кинетическую и внутреннюю, то с импульсом системы такого сделать нельзя. Он просто есть и всё.

Если перераспределение энергии кто-нибудь может назвать «потерей на выбивание детали», то импульсу перераспределяться некуда, у него нет видов. Я понятно объясняю?

i-rinat ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от i-rinat

А я ещё раз повторяю, что если на систему есть воздействие сил извне, то какое нафиг сохранение импульса.

Ладно, тему, пожалуй, можно закрыть. Мне собственно больше как-то эти уравнения продольных колебаний интересовали. Собственно, что я и звал дикого

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от b-stern

Ладно, тему, пожалуй, можно закрыть. Мне собственно больше как-то эти уравнения продольных колебаний интересовали. Собственно, что я и звал дикого

насколько я понимаю продольные колебания намного легче поперечных моделируются. Мы имеем бесконечно малые грузики, связанные бесконечно малыми пружинками. Ну и соответственно собственные функции такой системы это стандартные sin,cos. Так что опять имеем полную ONS.

dikiy ★★☆☆☆
()

Хотелось бы, чтобы кто-нибудь дал хинт, как её грамотно сформулировать

Мозгами. Разбиваешь большую задачу на серию маленьких и вперёд, как умеешь.

и решить.

Берёшь аналогичную хреновину, также несколько раз роняешь и смотришь куда и на какое расстояние что полетит.

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

товарищ, в треде нет ни слова о СТО. Так же тут нет ни одной фамилии. Нет упоминания об эфире или вакууме. Откуда ты взялся? С каких это пор тебя интересует что-то другое?

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

Читай внимательно - там было предложение подумать _мозгами_, что полезно сделать и тебе лично. Что до последнего вопроса, то похожим методом измерялась мощность одного из первых экспериментальных ядрёных взрывов: пронумеровали кирпичи, расставили а потом посмотрели куда какой залетел и подсчитали _результирующую_ силу без сложных вычислений.

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

Что-то я много всего понаписал, а потом стер.

Я к тому, что я наверняка ошибаюсь, думая, что тут нужно решать что-то вроде

a^2 u_xx - u_tt = f(t)

это же для поперечных колебаний, небось. Хотя в википедии написано: задающее малые поперечные колебания тонкой мембраны или струны, а также другие колебательные процессы в сплошных средах (акустика, преимущественно линейная: звук в газах, жидкостях и твёрдых телах)

Ну и я к тому, что синусы с косинусами могут быть ортогональными на L^2[0,l], а на каком-нибудь L^2[0,l+\delta l] уже фиг. Ну а \delta l - это та же деформация. Хотя может для мелких деформаций, как в этой задаче такой способ и прокатит

b-stern
() автор топика
Ответ на: комментарий от b-stern

это же для поперечных колебаний, небось. Хотя в википедии написано: задающее малые поперечные колебания тонкой мембраны или струны, а также другие колебательные процессы в сплошных средах (акустика, преимущественно линейная: звук в газах, жидкостях и твёрдых телах)

аххх. теперь я понял о чем ты. Вообще я под поперечными колебаниями понимал поперечные колебания балки. А там, емнип, уравнение четвертого порядка. А так все верно. Именно то, что ты выше написал и будет получаться.

Ну и я к тому, что синусы с косинусами могут быть ортогональными на L^2[0,l], а на каком-нибудь L^2[0,l+\delta l] уже фиг. Ну а \delta l - это та же деформация.

не понимаю, что тебе собсно мешает. Даже если второй конец свободен, у тебя все равно есть начальное условие. Из него ты и получишь решение. А то, что один конец закреплен просто исключает из решения соответсвующие функции (cos). Свобода же второго конца допускает существование дополнительных гармоник, в сравнении с закрепленным вторым концом.

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