Инерционная система цуг

[Вашкевич Виктор]

http://www.youtube.com/watch?v=nklRp6yQR5c
Вращение дрели без цуга, тоже самое,что вращение маховика, только более грубый эксперимент . . Внятного объяснения этому эффекту я в сети не нашёл.
В представленном видео я хотел показать,что смещение цуга по отношению вертикальной оси компенсирует, силу которая разворачивает дрель на леске. Уважаемый любитель может вы мне поможете разобраться, почему маховики изменяют направления движения.

А Вы нарисуйте на диске  белой краской спираль, - тогда будет видно направление вращения.

[Геннадий Зверев]

 Виктор я только учусь снимать и всё предусмотреть сразу не получается. И что то сейчас менять на видео мне нет смысла, просмотры уже были. На видео с дрелью, дрель переключена на сверление и закручивание шурупа.

[Вашкевич Виктор]

Виктор я только учусь снимать и всё предусмотреть сразу не получается. И что то сейчас менять на видео мне нет смысла, просмотры уже были. На видео с дрелью, дрель переключена на сверление и закручивание шурупа.

Да я ж не говорю, мол все переделывай.
Просто дал совет что сделать, чтоб легче ориентироваться в направлении вращения.
Ты же не последний свой эксперимент провел.

[Lons]

Виктор я только учусь снимать и всё предусмотреть сразу не получается. И что то сейчас менять на видео мне нет смысла, просмотры уже были. На видео с дрелью, дрель переключена на сверление и закручивание шурупа.

Для эксперимента с бусами, "истекающими"  из стакана, Дачник на первой же странице верно упомянул центробежную силу. На краю стакана бусины резко меняют направление движения и равнодействующая инерционных сил направлена ВВЕРХ, то есть поднимает часть ценочки над срезом стакана. При этом уменьшается кривизна траектории и соответственно падает подъёмная сила. Равновесие наступает при некоторой фиксированной высоте петли над срезом стакана.

         Что касается опыта с маховиками, то он не так очевиден. По-моему, в игру вступает аэродинамика окружающего воздуха и близлежащих экранов: пол, стены. Интересно бы проделать его в вакуумной камере: будет ли то же самое?   

[НеоМан]

Для эксперимента с бусами, "истекающими"  из стакана, Дачник на первой же странице верно упомянул центробежную силу. На краю стакана бусины резко меняют направление движения и равнодействующая инерционных сил направлена ВВЕРХ, то есть поднимает часть ценочки над срезом стакана. При этом уменьшается кривизна траектории и соответственно падает подъёмная сила. Равновесие наступает при некоторой фиксированной высоте петли над срезом стакана.

         Что касается опыта с маховиками, то он не так очевиден. По-моему, в игру вступает аэродинамика окружающего воздуха и близлежащих экранов: пол, стены. Интересно бы проделать его в вакуумной камере: будет ли то же самое?  

Метафизик дал ссылку на первой же странице:

http://www.gazeta.ru/science/video/busy_vosstavshie_protiv_gravitatsii.shtml

Там все объяснено. Немного туманно только про "дополнительное ускорение" стартующей бусины.
Скорость движения бус постоянная и зависит от перепада высот, т.е. количества единовременно падающих бус (n).
Грубая модель достигнет равновесия (движение станет равномерным, т.е. неускоренным) в момент, когда m*a=n*m*g. Из равенства сил инерции и гравитации. Т.е. ускорение стартующей бусины a~n*g.
Высота подъема пропорциональна квадрату скорости.

З.Ы. Про центробежную силу и Мюнхаузена, доставшего себя на коне за волосы из болота  
По такой логике, при вращении шкива дрели, центробежная сила поднимет бусины со шкива и вращающийся цуг будет парить независимо от дрели

На старте (разгонный участок траектории) на бусину действует равнодействующая со стороны двух концов нитки.
Арочный участок траектории и центробежная сила на нем - это следствие подъемной силы, а не ее причина!
Как бы ни был короток разгонный участок бусины на старте, ускорение успевает измениться от нуля (начало движения) до максимума и опять до нуля (равномерное движение цуга).
Соответственно, на первом этапе сила инерции пытается бусину остановить, а на втором - поднять.

[Lons]

Высота подъема пропорциональна квадрату скорости.

З.Ы. Про центробежную силу и Мюнхаузена, доставшего себя на коне за волосы из болота  
По такой логике, при вращении шкива дрели, центробежная сила поднимет бусины со шкива и вращающийся цуг будет парить независимо от дрели

Неверно! Вы забыли про симметричную дугу, сила инерции которой тянет вниз.

     Что касается высоты подъёма над верхним срезом стакана, то, как и положено, сила инерции пропорциональна произведению радиуса на квадрат угловой скорости.

[НеоМан]

Неверно! Вы забыли про симметричную дугу, сила инерции которой тянет вниз.

     Что касается высоты подъёма над верхним срезом стакана, то, как и положено, сила инерции пропорциональна произведению радиуса на квадрат угловой скорости.

Нет, не забыл!
Речь идет о балансе сил: ветка идущая на шкив вверх имеет силу тяжести направленную со шкива вниз, ветка идущая со шкива вниз имеет силу тяжести направленную со шкива вниз; бусины огибающие шкив имеют центробежную силу направленную на отрыв от шкива. Две силы тяжести свисающих ветвей цуга больше центробежной силы бусин на шкиве - поэтому они никуда со шкива не улетают. По крайней мере при заданных входных параметрах: скорости вращения шпинделя, диаметре шкива, длине бус.

В случае со стаканом на полке, никакого шкива нет, арка висит в воздухе - возникает вопрос: куда направлена сила инерции и почему?
А то получается именно барон Мюнхгаузен: дуга формируется сама собой и тащит бусы из стакана вопреки гравитации
Баланс сил какой?

Макароны с блюдца не строго вверх стартуют, к звездам, через край у облаков, петля тем не менее формируется...

[Lons]

Нет, не забыл!  Речь идет о балансе сил: ...
В случае со стаканом на полке, никакого шкива нет, арка висит в воздухе - возникает вопрос: куда направлена сила инерции и почему?

  А говорите, что не забыли... В случае со стаканом как раз отсутствует симметричный (снизу) источник силы инерции. Таким образом, верхняя равнодействующая инерционных сил подтягивает цепочку против силы тяжести до равновесного положения.

А то получается именно барон Мюнхгаузен: дуга формируется сама собой и тащит бусы из стакана вопреки гравитации

Нет, не получается (см. предыдущий пункт).

[НеоМан]

  А говорите, что не забыли... В случае со стаканом как раз отсутствует симметричный (снизу) источник силы инерции. Таким образом, верхняя равнодействующая инерционных сил подтягивает цепочку против силы тяжести до равновесного положения.
 Нет, не получается (см. предыдущий пункт).

На небольших дугообразных участках круговое движение ускоренное по определению и центробежная сила есть следствие этого ускорения. А на прямых ветках?
Сила, скажем инерции, это масса на ускорение.
Создает ли дрель на цуге постоянное ускорение?
Т.е. в падающей и поднимающейся ветках скорость растет постоянно и, если дрель не отключать, достигает релятивистских скоростей, подшипники дымят, корпус плавится?
Ставлю на то, что в устаканившемся режиме скорость постоянная и силу инерции днем с огнем не поймаешь.
Куда, по-Вашему эта сила направлена то хоть?

По поводу "стакана" вообще не понятно, как вы себе эту неуравновешенную силу инерции представляете...
Можете описать подробно всю схему: что где разгоняется и какие силы где действуют, от первой бусины до последней?

[Lons]

На небольших дугообразных участках круговое движение ускоренное по определению и центробежная сила есть следствие этого ускорения. А на прямых ветках? Сила, скажем инерции, это масса на ускорение.
Создает ли дрель на цуге постоянное ускорение?
Т.е. в падающей и поднимающейся ветках скорость растет постоянно и, если дрель не отключать, достигает релятивистских скоростей, подшипники дымят, корпус плавится?
Ставлю на то, что в устаканившемся режиме скорость постоянная и силу инерции днем с огнем не поймаешь.
Куда, по-Вашему эта сила направлена то хоть?
По поводу "стакана" вообще не понятно, как вы себе эту неуравновешенную силу инерции представляете...
Можете описать подробно всю схему: что где разгоняется и какие силы где действуют, от первой бусины до последней?

а прямых участках при постоянной скорости никаких сил инерции, разумеется, нет. Направлены силы инерции всегда против ускорения, но это НЕ "по-моему", а по механике. В стакане равнодействующая сил инерции как раз уравновешивается весом бусинок, находящихся в движении.

[ER*]

Друзья меня спросят - "о чём эта тема?" Ах если б я знал это сам. Троечники обсуждают механику.

[Lons]

Друзья меня спросят - "о чём эта тема?" Ах если б я знал это сам. Троечники обсуждают механику.

Подскажу: о действии на тела НЕСУЩЕСТВУЮЩИХ в природе инерционных сил.
                                                                                                       /(твёрдый) троечник/

[НеоМан]

В стакане равнодействующая сил инерции как раз уравновешивается весом бусинок, находящихся в движении.

Это просто фраза о равновесии, сродни: "Все в мире находится в равновесии!".
А я просил подробностей о движении и силах, поэтапно: как и где разгоняется, куда направлены ускорения/силы.
Англичане объясняют двумя вещами: "реакцией дна с дополнительным ускорением" и центробежной силой.
Из Ваших постов следует, что достаточно центробежной силы на кромке стакана, вот только внятно объяснить процесс никак не выходит...

З.Ы. Снаряд ускоряется в стволе, вылетает, описывает параболическую траекторию, падает.
Камень разгоняется пращей, вылетает,  описывает параболическую траекторию, падает.
Вы мне сейчас рассказываете, что причиной выстрела из пушки и ускорения камня в праще является центростремительное ускорение снаряда/камня на вершине параболической траектории при падении.
Как человек наивный и темный - верю. Просто раскройте свое видение механизма: КАК?

[Геннадий Зверев]

На небольших дугообразных участках круговое движение ускоренное по определению и центробежная сила есть следствие этого ускорения. А на прямых ветках?
Сила, скажем инерции, это масса на ускорение.
Создает ли дрель на цуге постоянное ускорение?
Т.е. в падающей и поднимающейся ветках скорость растет постоянно и, если дрель не отключать, достигает релятивистских скоростей, подшипники дымят, корпус плавится?
Ставлю на то, что в устаканившемся режиме скорость постоянная и силу инерции днем с огнем не поймаешь.
Куда, по-Вашему эта сила направлена то хоть?

По поводу "стакана" вообще не понятно, как вы себе эту неуравновешенную силу инерции представляете...
Можете описать подробно всю схему: что где разгоняется и какие силы где действуют, от первой бусины до последней?

Дрель вращается с постоянной скоростью. сила инерции в стакане увеличивается, точка отрыва каждой последую шей бусины понижается, а верхняя точка подъёма петли поднимается, из этого можно сделать вывод ускорение имеет место быть. Поговорим о силе, у меня на даче когда начинают подавать воду из главной трубы в мою врезку первоначально поступает вода в с воздухом и гофрированные шланги начинают прыгать, потому, что порция воды движется с ускорением, давление сжимает воздух и при подаче 5 атмосфер на любом изгибе шланги, при прохождении порции воды получается гидроудар. Эта сила также действует и цуге.

[НеоМан]

Дрель вращается с постоянной скоростью. сила инерции в стакане увеличивается, точка отрыва каждой последую шей бусины понижается, а верхняя точка подъёма петли поднимается, из этого можно сделать вывод ускорение имеет место быть. Поговорим о силе, у меня на даче когда начинают подавать воду из главной трубы в мою врезку первоначально поступает вода в с воздухом и гофрированные шланги начинают прыгать, потому, что порция воды движется с ускорением, давление сжимает воздух и при подаче 5 атмосфер на любом изгибе шланги, при прохождении порции воды получается гидроудар. Эта сила также действует и цуге.

Геннадий, тут и так внятных рассуждений кот наплакал, если будем еще искать аналогии в гидродинамике со скоростями, давлениями и характеристиками течений - на теме можно поставить крест.

Итак, картинка с этого видео:
http://www.youtube.com/watch?v=-yZ5kNJjxik



У англочуваков нарисованы две ветки цуга с постоянной скоростью V.
Я утверждаю полную аналогию с опытом с дрелью, за одним исключением - бусина из стакана всегда стартует со скоростью от нуля до V.
В этом причина неулета бус со шкива дрели и подъема над стаканом.

[Геннадий Зверев]

У англочуваков нарисованы две ветки цуга с постоянной скоростью V.
Я утверждаю полную аналогию с опытом с дрелью, за одним исключением - бусина из стакана всегда стартует со скоростью от нуля до V.
В этом причина неулета бус со шкива дрели и подъема над стаканом.

 Я не оспариваю выводы на видео первоисточника из Кембриджа. Суть вопроса в том, что они показали место приложения силы, но сила возникает в процессе движения и кинетической энергии. В движении замкнутого цуга , траектории движения осей цуга восходящей и нисходящей части не одинаковы, петля завихрения в нижней части существует и это результат инерции. Попробую показать два параллельных цуга, неодинаковые бусы на параллельных шкивах  с одной осью.

[Lons]

Это просто фраза о равновесии, сродни: "Все в мире находится в равновесии!".
А я просил подробностей о движении и силах, поэтапно: как и где разгоняется, куда направлены ускорения/силы.
Англичане объясняют двумя вещами: "реакцией дна с дополнительным ускорением" и центробежной силой.
Из Ваших постов следует, что достаточно центробежной силы на кромке стакана, вот только внятно объяснить процесс никак не выходит...

З.Ы. Снаряд ускоряется в стволе, вылетает, описывает параболическую траекторию, падает.
Камень разгоняется пращей, вылетает,  описывает параболическую траекторию, падает.
Вы мне сейчас рассказываете, что причиной выстрела из пушки и ускорения камня в праще является центростремительное ускорение снаряда/камня на вершине параболической траектории при падении.
Как человек наивный и темный - верю. Просто раскройте свое видение механизма: КАК?

"Ускоряется в стволе" никакого отношения к обсуждаемому опыту не имеет. Бусины ускоренно движутся по кривой траектории в верхней части и соответствующая сила инерции (вернее -- равнодействующая сил инерции), направленная вверх, протовостоит силе веса.

[Lons]

  Я не оспариваю выводы на видео первоисточника из Кембриджа. Суть вопроса в том, что они показали место приложения силы, но сила возникает в процессе движения и кинетической энергии. В движении замкнутого цуга , траектории движения осей цуга восходящей и нисходящей части не одинаковы, петля завихрения в нижней части существует и это результат инерции. Попробую показать два параллельных цуга, неодинаковые бусы на параллельных шкивах  с одной осью.

Скажите, а из какого материала сделаны бусины в вашем опыте со стеклянной банкой?

[НеоМан]

 Я не оспариваю выводы на видео первоисточника из Кембриджа. Суть вопроса в том, что они показали место приложения силы, но сила возникает в процессе движения и кинетической энергии. В движении замкнутого цуга , траектории движения осей цуга восходящей и нисходящей части не одинаковы, петля завихрения в нижней части существует и это результат инерции. Попробую показать два параллельных цуга, неодинаковые бусы на параллельных шкивах  с одной осью.

Эффект вогнутости ветки цуга заметил, согласен - это результат действия инерции (центробежной силы) на выходе с дуги. Однако в рассмотрении модели не обойтись без некоторых упрощений.

Соображения по сути вопроса:
1. Движение в обоих случаях происходит с постоянной скоростью (на упрощенно-идеализированной модели). В случае со стаканом, постоянство скорости обусловлено тем, что ускорение падающей ветки не может превысить g ни на каком этапе, а ускорение взлетающей из стакана бусины будет постоянно расти до момента равенства силы инерции бусины и силы тяжести падающей ветки. Т.е., как на картинке, ускорения нет, равновесие сил.
2. Падение ветки цуга со шкива дрели и с полки обусловлено только силой тяжести, при этом скорость падения в первом случае обусловлена частотой вращения и диаметром шкива, во втором - высотой перепада/соотношением массы падающей ветки к массе одной бусины.
3. Если обрезать падающую ветку, скажем, на уровне стакана, но установить в месте среза некое устройство-поглотитель, обеспечиваюйщий скорость V падения полной ветки - в наблюдаемой картине ничего принципиально не изменится. Через нитку со стороны поглотителя будет действовать сила, эквивалентная силе тяжести падающей ветки.

Эффект "горба" локализуется, таким образом, в стартующей из стакана бусине, от момента с нулевой скоростью до момента со скоростью V.
Реальное равновесное состояние достигается на вершине "горба".
С учетом п. 3, есть две равные ветки, на одну действует сила со стороны поглотителя (и сила тяжести, суммируется), на вторую - сила инерции бусины (и сила тяжести, вычитается).
Парадокс в том, что высота горба обеспечивается разностью (модулей) этих двух сил.
Что-то не так в моей модели... Может упругость нитки не учел?
Левитирует гравицапа, попирая законы природы. 

"Ускоряется в стволе" никакого отношения к обсуждаемому опыту не имеет. Бусины ускоренно движутся по кривой траектории в верхней части и соответствующая сила инерции (вернее -- равнодействующая сил инерции), направленная вверх, протовостоит силе веса.

Как-то эффективно очень противостоит, особенно если учесть, что сила тяжести эту силу инерции и породила...
Не подробно расписываете. Какой баланс сил: инерции стартующей бусины, центробежных сил бусин на вершине "горба" и силы тяжести в падающей ветке?
Сила инерции стартующей бусины направлена вниз, результирующая центробежных сил вершины "горба" - вверх, сила тяжести падающей ветки - вниз.
Равновесие будет достигнуто при равенстве силы инерции стартующей бусины в сумме с силой тяжести падающей ветки результирующей центробежных сил.
Это и есть Мюнхгаузен - вся система левитирует и ничего не весит.
Для примера: инерция стартующей бусины (вниз) + сила тяжести падающей ветки (вниз) = реакция кромки бокала (вверх). Через бокал вес передается, через воздух - нет.

[Lons]

Как-то эффективно очень противостоит, особенно если учесть, что сила тяжести эту силу инерции и породила...
Не подробно расписываете. Какой баланс сил: инерции стартующей бусины, центробежных сил бусин на вершине "горба" и силы тяжести в падающей ветке?
Сила инерции стартующей бусины направлена вниз, результирующая центробежных сил вершины "горба" - вверх, сила тяжести падающей ветки - вниз.

Справедливое замечание про линейно-ускоряемые бусины на поверхности сложенной в стакане цепи. Эта сила работает вместе с силой веса. Равновесие достигается при подъёме петли, когда уменьшается угловая скорость бусин, огибающих дугу, а противостоящая сила веса растёт. И НИКАКОГО "мюнхгаузена"!