Комментарии 150
круто, а главное наглядно
Орбитальное движение напоминает. Диаграмма под "Расчёты для идеальной жидкости" смахивает на гравитационный манёвр. Собственно, и математика похожая
Просто офигенски круто! Вот бы нам в школе так физику преподавали...
Надо же! Вы и на habr решили придти.
Давно уже вас смотрю и наслаждаюсь вашими роликами.
Особенно интересна попытка объяснить, что прилив - это не просто "вода притягивается", а несколько сложнее и хитрее.
ПриЙти
Извините, не сдержался.
Если б вы не написали, то я бы наверное не заметил ошибку. Спасибо, что следите за чистотой языка, даже когда это совершенно не нужно и возможно даже смехотворно
Чистота языка отражает чистоту мышления. Не важно, слово это или формула, или код.
Она всегда нужна и смеются над ней разве что только убогие.
В данном случае это вообще ни секунды не важно. Разница между "придти" и "прийти" совершенно несущественна в сообщении @mishast, ваши возвышенные речи о каких-то убогих, смеющихся над чистотой речи, не имеют отношения к происходящему, а @ogost - просто граммар наци, а не санитар чата. Хотите даже чуть-чуть посмешу вас - моё чувство русского языка считает что форма "прийти" неблагозвучная, поэтому я всю жизнь сознательно выбираю "придти", ибо она мне нравится по звучанию
Какой из меня граммар наци, боже упаси, сам безграмотный. Просто для меня русский - иностранный, полжизни изучаю, и когда вижу такие "детские" ошибки у (предположительно) носителя языка, меня так и подмывает исправить. Мол смотрите какой я молодец, лучше носителя знаю язык! Знаю, грешен, ведь гордыня грех смертный, стараюсь сдерживаться, но, как видите, не всегда получается.
ошибки у (предположительно) носителя языка
Носители живого языка не могут ошибаться в таких вещах, ибо живой язык потому и живой, что он изменяется вслед за тем, как в среде носителей распространяется представление о норме. )))
Скрытый текст
Например, писать "соНце" -- неправильно, потому что нас научили, что писать надо "соЛНце". А вот говорить "соЛНце" -- неправильно, так никто-никто не говорит, буква Л тут не произносится, мы говорим "соНце", с чётким отсутствием там "Л". По уму, рано или поздно филологи обязаны будут это признать, и когда-нибудь, при очередной реформе письменности (которая производится обычно, чтоб если не сровнять, то хотя бы приблизить письменность к устной форме) станет правильным писать так, как говорится: из слова "соЛнце" исчезнет "л", из окончаний "шь" и "жь" исчезнет "мягкий знак" (который тут нифига не мягкий знак, эта буква в этих словах стоит с тех доисторических времён, когда она читалась как короткая безударная "э"), а большинство слов с "ци", "жи" и "ши" таки станет писаться через Ы, как произносится. И парашЮт рано или поздно мы станем писать как говорим, через У, потому что фонемы "ШЮ" в русском языке нет. Французы реально произносят "шю", а мы так не можем, у нас звук "ш", хоть и похож на ихний по звучанию, произносится с другим положением языка, и потому совместить его с "ю" нельзя. Или "ш" превратится в "щ", или "ю" в "у".
Товарищ Даль? Не узнал в гриме!
Жаль, что не сдержались.. это не деловая переписка, и не корпоративное общение, люди выражают свое мнение. Суть важна
По-моему, автор сделала абсолютно всё, чтобы показывать и объяснять что угодно, но только не утверждение, сформулированное в самом начале. Нет, я понимаю, если бы исходное утверждение было бы сложно или вообще невозможно воплотить на практике, но что может быть проще воды, текущей в изогнутой стеклянной трубке? Да, возникли бы определённые сложности с измерением давления, но они вполне решаемы. Но вместо (условно) несжимаемой жидкости (воды) почему-то используется то электроток, то очень хорошо сжимаемый воздух, а когда дело дошло-таки до воды, то трубку взяли ну очень малопрозрачную..
А зачем вам прозрачная? В последнем эксперименте по трубке вообще движется воздух. А индикатор с крашеной водой, просто показывает разницу давлений. Если не верите, этот эксперимент можете повторить дома.
А еще можно пойти с другом в аквапарк, где есть lazy river с подходящим изгибом и провести эксперимент на своих телах )))
На скоростях сильно отстающих от скорости звука сжимаемостью воздуха часто можно пренебречь.
Да ладно? Аэродинамика дозвуковых самолетов по вашему - полет в твердой среде? Или в жидкости? Области повышенного и пониженного давления - пренебречь? Ну так не только самолеты упадут, так и вся метеорология упадет.
А вот на сверхзвуковых все как вы и говорите. Ну, почти. Там действительно воздух "твердый".
Вы несёте какую-то дичь. Воздух конечно сжимаем на любых скоростях, но на малых (не просто меньше скорости звука, а сильно меньше) этим как правило можно пренебречь.
Или в жидкости? Области повышенного и пониженного давления - пренебречь?
А в жидкости нет повышенного или пониженного давления?
Так то и жидкость сжимаема и твёрдые вещества тоже сжимаемы. Но не на ту величину чтобы это учитывать при грубых расчетах обтекания.
Там действительно воздух "твердый".
Это просто дичь.
На около- и сверхзвуке потери на сжатие воздуха приобретают существнную величину. По этому их игнорировать не получается.
вы удивитесь, но подъемная сила крыла, та схема с каплевидной формой, где разность давления якобы обеспечивает подъем, не раскрывает все настоящие причины подъема крыла. https://www.youtube.com/watch?v=CT5oMBN5W5M
ИМХО не совсем понятно из чего сделан самый первый посыл в статье
Многие считают, что частицы, одновременно входящие в поворотное колено, должны из него и выйти одновременно. Тогда получается: частица, движущаяся вдоль внутреннего обвода, должна замедлиться — ведь ей предстоит пройти меньшее расстояние. А частица на внешнем обводе, наоборот, должна ускориться.
Но мы утверждаем — и будем это доказывать, — что всё происходит ровно наоборот. Частица на внутреннем обводе ускоряется, а на внешнем — замедляется. В результате внутренняя очень сильно обгоняет внешнюю.
Кто эти многие и почему они так считают? По моему это сразу очевидно что внутренняя грань будет быстрее.
Единственное момент , с моей точки зрения не совсем корректно говорить про какие то "абстрактные частицы, которые куда-то движутся". По факту двигается поток и различные течения в нём. Молекулы в нём вообще движутся по броуновски.
Кто эти многие и почему они так считают? По моему это сразу очевидно что внутренняя грань будет быстрее.
Быстрее в каком смысле? Есть три ответа на этот вопрос: 1) быстрее по времени прохождения поворота 2) быстрее по линейной скорости и 3) быстрее по угловой скорости. Так вот очевидно, что быстрее по пониманию 1) - из гонок и просто соображения что там путь короче. Но вот то что по 2) - это как раз контрочевидно - из тех же гонок: болид на внешней траекории идёт на большей скорости, чем тот что на внутренней.
Отчасти согласен.
Вот только на болид не правильно смотрите. Надо не сверху горизонтально смотреть так у нас поток а не изолированные частицы, а в вертикальной проекции. Главная задача болида прижимная сила, чем она лучше тем быстрее он может ехать, особенно опасны точки отрыва (в продольном профиле имеется ввиду) и тут как раз всё сходиться :-)
Как верно замечено выше, болид в действительности огибает апекс ради прижимной силы. У него свои соображения.
проще воды - как раз газ, потому что вода вязкая, и условиям задачи не соответствует. Газ гораздо ближе к идеальной жидкости. Сжимаемость воздуха сказывается гораздо меньше, чем вязкость воды.
Думаю, что электрическим током объяснять движение воды – это очень большая натяжка. Электромагнитное поле вообще находится главным образом снаружи металла.
Электромагнитное поле здесь ни при чём. Аналогом давления жидкости является электрический потенциал.
Электромагнитное поле в основном проявляется в виде самоиндукции, которую можно считать аналогом инертности жидкости.
Электромагнитное поле физически переносит энергию в металлическом проводнике.
Электромагнитное поле физически переносит энергию
Между двумя носителями заряда.
В целом, по определению, электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Аналогия между движением заряженных частиц и движением жидкости достаточно хороша для иллюстрации.
Между двумя носителями заряда.
В металле носителем заряда является квантовый электронный газ, и он никуда не двигается (в первом приближении).
В целом, по определению, электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц.
Ошибочное определение из устаревшего сто лет назад школьного учебника. Для металлов и полупроводников оно неверно.
Электрический ток – упорядоченное движение электрического заряда.
Если хотя бы немного подумать и учесть, что электрический ток в металле распространяется с релятивистской скоростью, то становится понятно, что движение с такой скоростью каких-никаких массивных заряженных частиц убило бы жёстким излучением всё вокруг любого провода.
Аналогия между движением заряженных частиц и движением жидкости достаточно хороша для иллюстрации.
Вот только одна беда – в металле нет заряженных частиц.
Об этом не рассказывают в школе, чтобы не смущать юные умы квантовой механикой, но это не повод использовать неверные преставления для аналогии.
чтобы не смущать юные умы квантовой механикой
Так и в веществе молекулы друг с другом не сталкиваются ) Это просто статистическое приближение.
Статистическое приближение для частиц не работает для квантового газа. Электронный газ подчиняется статистике Ферми-Дирака, в отличие от частиц, описываемых статистикой Максвелла-Больцмана.
Статистическое приближение для частиц не работает для квантового газа
Вообще говоря, когда конкуренция за конкретное состояние низка – то-есть к-во возможных состояний больше числа частиц (как например в проводнике) – статистика Ферми-Дирака переходит в статистику Больцмана с хорошим приближением. Именно поэтому модели и работают.
Электромагнитное поле физически переносит энергию в металлическом проводнике.
Электрическое поле. Магнитная компонента здесь вторична.
Если хотя бы немного подумать и учесть, что электрический ток в металле распространяется с релятивистской скоростью, то становится понятно, что движение с такой скоростью каких-никаких массивных заряженных частиц убило бы жёстким излучением всё вокруг любого провода.
Ну а давление и изменение скорости воды в трубе распространяются со скоростью звука. Пока что аналогия полная.
Жалко не могу вам + поставить. Помню как на физпраке преподаватель ставил в тупик, задавая "простые" вопросы тем, кто рассказывал про "дырки" в полупроводниках. Особенно "убойным" был вопрос почему в полупроводники (например кремний) в качестве легирующих добавок добавляют, например фосфор. И почему бы не добавить хлор (у него лишних электронов побольше будет :) ).
Вот только одна беда – в металле нет заряженных частиц.
Так и запишем: металл состоит из нейтронов и нейтрино.
Ибо дяденька сказал, что электронов и протонов в металле нет.
В квантовой механике слово "состоит" вообще не имеет смысла.
В квантовой механике слово «состоит» вообще не имеет смысла.
В квановой механике слова «металлл», «частица» и «механика» вообще не имеют смысла. Всё есть волна, и волновая функция пророк его!
Слово "металл" имеет вполне конкретное значение, а в остальном всё так и есть. Никакими экспериментами вы не обнаружите протонов, нейтронов и электронов как частиц в кристаллической решетке металла. Максимум атомы разглядите. А корпускулярные свойства проявляются только вне решетки.
Слово “металл” имеет весьма размытый смысл. Для определённых, весьма титулованных в науке дядь - это вообще всё, что не водород. С другой стороны и металичиеский водород, говорят, бывает кое-где. А в химии ещё есть, например, теллур.
Никакими экспериментами вы не обнаружите протонов, нейтронов и электронов как частиц в кристаллической решетке металла.
К сожалению лень генерировать изображение где учёные экспериментаторы и лаборанты с укоризной смотрят на вас на фоне синхрофазотрона и рулонов сверхтонокой золотой фольги …
В каждой науке, конечно, определение слова "металл" своё. Но для теории электропроводности оно вполне конкретно.
К сожалению лень генерировать изображение где учёные экспериментаторы и лаборанты с укоризной смотрят на вас на фоне синхрофазотрона и рулонов сверхтонокой золотой фольги …
То, что частицы можно выбить из золотой фольги, не означает, что они в ней содержатся. Так-то вообще элементарные частицы можно превращать друг в друга во всяких сочетаниях.
электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц.
А на практике, электроны в радиолампе летят от катода к аноду со скоростью в единицы процентов от скорости света (зависит от напряжения: 2% при 100В, 6% при 1000В), а ток в электрических цепях распространяется со скоростью 0.6-0.9 световой. А ионы в батарейке или аккумуляторе ползают вообще со скоростью, измеряемой миллиметрами в секунду -- примерно как секундная стрелка настольных часов.
Да, а начало движения воды в трубе распространяется со скоростью звука, но при этом из накопителя при открытии крана она вытекает по трубе со скоростью условных метров в секунду (речь про +- стандартную систему, когда насос с обратным клапаном и в трубах всегда есть вода, давление держится через реле давления и накопитель).
И что? Вы когда в заполненную трубу начинаете воду докачивать, с другого то конца вода не в тот момент литься начинает, когда вновь закаченные молекулы до другого конца доедут, а условно сразу.
С проводниками в хорошем приближении та же история. Там мобильных носителей заряда уже полно.
А вот с радиолампами – нет. Скорость пролёта носителями промежутка ощутимо влияет на хар-ки, и со скоростью «0,9 световой» вы увидите только емкостной ток, эмиссия с катода с такой скоростью на анод не прилетит.
Если дать на лампу напряжение в сотни киловольт (0.7 мегавольта, по расчёту), то электроны с катода прилетят на анод со скоростью именно 0.9 световой. )))
Если дать на лампу напряжение в сотни киловольт (0.7 мегавольта, по расчёту)
Это будет рентгеновская трубка чтобы стальные плиты просвечивать, радиолампой такую зверюгу я бы называть наверное не стал )
Если дать на лампу напряжение в сотни киловольт (0.7 мегавольта, по расчёту), то электроны с катода прилетят на анод со скоростью именно 0.9 световой. )))
Если дать на лампу напряжение в сотни киловольт, то на катод может прилететь вся остальная часть лампы, в парообразном состоянии.
Физика распространения электрического тока в радиолампе (вакууме) и в металлическом проводнике совершенно разная.
Почему бы просто в прозрачную трубу не ввести порции окрашенной жидкости и не посмотреть?
Почему бы просто в прозрачную трубу не ввести порции окрашенной жидкости и не посмотреть?
Нормальные герои всегда идут в обход!
Попробуйте для начала просто налить в стакан воды и максимально аккуратно ввести на её поверхность воды порцию раствора красителя. Это будет, я думаю, достаточно наглядная иллюстрация технических сложностей реализации этой идеи.
Более реалистично вносить микронного размера частицы.
Поскольку эта частица движется по дуге окружности, она все время меняет направление своей скорости — и это значит, что на нее действует центростремительная сила, направленная по радиусу к центру окружности.
Это значит, что на нее действует центробежная сила. А уравновешивающая ее центростремительная сила возникает от возрастания давления у внешней стенки.
Та частица, которая движется по внешнему обводу, входит в область повышенного давления и по закону сохранения энергии ее скорость должна здесь уменьшиться.
То есть если на жидкость в прямой трубе создать давление с одного конца (включить насос), скорость уменьшится? Именно по закону сохранения энергии при повышении давления скорость увеличивается, а не уменьшается.
Дальше читать не стал.
P.S. 12 портретов - не слишком?
Не-не. У автора всё правильно в этом месте. Чтобы частица МЕНЯЛА свою скорость и двигалась по дуге - на неё должна действовать сила которая её будет сдвигать к центру, а центробежная сила - фиктивная сила, за счет неинерциальности системы отсчета.
---
Про давление и скорость - гляньте уравнение Бернулли, в википедии нормально написано, там всё понятно.
Частица сначала пытается в соответствии с первым законом Ньютона продолжить прямолинейное движение, на изгибе трубы натыкается на стенку и изменяет направление движения. Т.е. сначала действует центробежная сила, обусловленная законом инерции, а стенка пытается частицу вернуть, т.е. создает центростремительную силу (по третьему закону Ньютона она равна центробежной). Обе эти силы фиктивные (обусловлены другими силами).
Уравнение Бернулли - один из видов дифференциальных уравнений, здесь не идет речь о вычислении уравнений, здесь применим закон Бернулли. Механизм его действия в данном случае обусловлен наличием массы у молекул воды. А в рассматриваемом примере - идеальная жидкость, не имеющая отношения к реальной жизни (в комментариях ниже описано подробно).
Частицы вдали от стенок ускоряются (в том числе изменяют направление движения) не из-за столкновений со стенками, а из-за центростремительной силы, создаваемой разностью давлений. Она не является фиктивной.
Третий закон Нюьтона говорит, что раз какие-то частицы притягиваются, какие-то другие должны отталкиваться, к центробежной силе это не имеет отношения.
Если очень хочется, можно перейти в СО частицы. В ней она не ускоряется, но на неё действует фиктивная центробежная сила, противоположная ускорению частицы в СО лаборатории.
Частицы вдали от стенок ускоряются (в том числе изменяют направление движения) не из-за столкновений со стенками, а из-за центростремительной силы, создаваемой разностью давлений
А почему появляется разность давлений? Если к веревке привязать гирьку, никакой силы на веревку не действует. Но если ее начать крутить - появляется сила растяжения веревки, обусловленная фиктивной центробежной силой, и по третьему закону Ньютона - равная ей сила, удерживающая гирю на круговой орбите - фиктивная центростремительная. Тот же эффект и с водой. Если молекулы воды имеют массу (а в статье рассматривается идеальная жидкость, поэтому вопрос), на закруглении трубы они по закону инерции прижимаются к внешней стенке и создают повышенное давление. Они не смещаются к центру, а так и движутся в этой области повышенного давления до конца закругленного участка.
Третий закон Ньютона говорит, что раз какие-то частицы притягиваются, какие-то другие должны отталкиваться
Не другие частицы, а эти же: материальные точки действуют друг на друга с силами, которые равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль одной прямой.
12 портретов - не слишком?
Просто эта статья — видеолекция, переведённая в текст. А как же иначе лицом-то посветить?
действует центробежная сила. А уравновешивающая ее центростремительная
Я физик ненастоящий, поэтому имею право задавать глупые вопросы. Если центробежная и центростремительная сила, как вы говорите, уравновешивают друг друга, то объект их приложения покоится или движется равномерно и прямолинейно. Для рассматриваемой частицы это разве так?
Так. Автор говорит, что у него вода, но рассматривает идеальную жидкость - значит и условие прилипания на стенках не выполняется, т. е. это не вода, а жидкий гелий II. Для воды распределение скорости по ширине канала было бы отличным от 1/r (потенциальный вихрь) и условие rot U=0 накрылось бы.
"...условия, при которых течение жидкости подчиняется этим уравнениям, встречаются весьма нечасто. Это должны быть случаи, когда поверхностным натяжением, сжимаемостью и вязкостью можно пренебречь и когда течение можно считать безвихревым. Эти условия выполняются столь редко для обычной воды, что математик Джон фон Нейман сказал по поводу тех, кто анализирует уравнения div U=0 и rot U=0, что они изучают «сухую воду»! Ричард Фейнман.
Численному расчету тоже нельзя верить - не указано число Рейнольдса.
В чем минус таких работ - куча приближений и не указаны границы применимости.
@Akina воздух не так хорошо сжимается как кажется ))), (да, это не совсем очевидно), его можно считать несжимаемым до числа Маха 0.3, т.е. грубо до 100м/с.
@vadimr электрогидродинамическая аналогия это вообще известная вещь, в докомпьютерную эпоху вроде использовалась.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрогидродинамическая_аналогия
Только здесь описано поведение электрического тока в вакууме или электролите (т.е. движения заряженных частиц в диэлектрике), которое к физике электрического тока внутри металла ни малейшего отношения не имеет.
Электропроводность металла имеет квантовую природу.
электрогидродинамическая аналогия это вообще известная вещь, в докомпьютерную эпоху вроде использовалась.
только обычно в обратном направлении используют. кстати популярно мнение что это очень вредная аналогия за пределами начальной школы. да, она работает в определенных пределах, но при попытке экстраполировать даёт серьёзные ошибки.
Да. Как известно всем монтажникам, сетевые кабели нельзя сгибать с малым радиусом, а то электроны, разогранные на прямом участке, не успеют вписаться в поворот и вылетят из провода, что приведёт к потере пакетов. (с) (Главное, с серьёзным видом это говорить, тогда многие верят)))
Мне не нравится попытка объяснить движение жидкости аналогией с электричеством. У электричества нет инерции (на постоянном токе), поэтому в однородном по сопротивлению проводнике любой формы оно течёт по кратчайшему пути. У жидкостей инерция есть, и быстрый поток жидкости весьма заметно давит на наружные стенки изгибов.
Скажите это про оптический кабель. Механизм - другой, но эффект - именно такой.
У электричества нет инерции (на постоянном токе), поэтому в однородном по сопротивлению проводнике любой формы оно течёт по кратчайшему пути.
Есть индуктивность, которая в каких-то сценариях похожа на инерцию. Но аналогия плохая, согласен.
PS
Статья - какая-то инфоцыганщина.
Да, есть индуктивность и ёмкость, поэтому я уточнил, что нет инерции или её подобия именно на постоянном токе.
Индуктивность обладает инерцией на постоянном токе.
Не. Это другое. Это не инерция, а нелинейность во времени. Когда вы включаете индуктивность в цепь постоянного тока, её сопротивление оказывается больше, чем сопротивление куска провода, из которого она сделана -- а потом оно уменьшается до этого значения.
Я про другую инерцию.
Струя воды имеет массу и инерцию, именно за счёт этого эффекта работает классическая автомойка: с силой запущенные их моечного пистолета капли воды летят по инерции и с силой бьют по слою грязи, разрушая его.
А у электрического тока инерции нет (не будем рассматривать электронные пушки кинескопов, там сложно). Когда вы размыкаете выключатель, ток просто исчезает, а не продолжает движение по проводу до "препятствия".
Когда вы размыкаете выключатель, ток просто исчезает, а не продолжает движение по проводу до "препятствия".
Размыкание цепи - это действие, аналогичное перекрытию трубы с водой. И если вы перекроете поток воды в трубе, ток (поток) воды мгновенно остановится, несмотря на всю свою массу и инерцию.
А ваш пример с мойкой - это действие, аналогичное выключению внешней ЭДС из цепи. В тот момент, когда вода выходит за срез шланга, она просто теряет внешнюю движущую силу, но ей не перекрывают возможность движения. И если в электрической цепи постоянного тока с индуктивностью выключить внешний ЭДС, но не перекрывать врзможность движения, то ток там будет некоторое время течь за счет ЭДС самоиндукции.
И если вы перекроете поток воды в трубе, ток (поток) воды мгновенно остановится, несмотря на всю свою массу и инерцию.
Вы говорите о том, чего не знаете и лишь предполагаете -- а я лично видел порванную вдоль стальную трубу, после того как некомпетентный человек рывком закрыл шаровый кран. В статике, даже при неисправной автоматике прессостата, насос просто технически не мог бы создать давление, нужное для разрыва трубы -- но когда поток бежит по трубе, а на ней резко закрывают кран, происходит гидроудар, и вода бьёт по стенкам с силой, которую при желании можно посчитать из массы воды в трубе (там немного было, килограмм двести-триста) и квадрата скорости потока (увы, даже примерно не знаю, какая была скорость)
Ну да, я ведь никогда кранов с водой не закрывал, откуда мне знать, как они работают. Только предполагаю.
Тот факт, что при превышении определенного порога силы воздействия любой объект может разрушиться, не имеет никакого отношения к обсуждаемой теме.
Но даже если оставаться в рамках вашей демагогии, то при разрыве цепи с индуктивностью ровно так же может случиться пробой. И регулярно случается, хотя вы, очевидно, этого не знаете. И что, чем это принципиально отличается от пробоя крана или трубы?
То, что это классическая "опасная аналогия" -- она похожа на первый взгляд, но суть её абсолютно другая, и продолжая думать в пространстве этой аналогии, вы неизбежно придёте к ошибочным выводам либо о гидродинамике, либо об электричестве.
Ну да, я ведь никогда кранов с водой не закрывал, откуда мне знать, как они работают. Т
Предполагаю, что про гидроудар вы никогда не слышали. И больших кранов, от 200 мм и более не закрывали. Никогда не задумывались - зачем в трубопроводах делают зигзаги?
Никогда не задумывались - зачем в трубопроводах делают зигзаги?
а это не термокомпенсаторы расширения труб?
p.s. честно говоря не знаю причин кроме термокопенсации, никогда не интересовался
Там может быть несколько причин - и всякие компенсаторы расширения, просто механических нагрузок (длинный стержень склонен передавать усилия/вибрации куда не нужно). Иногда делают что-то типа недосифона или “обратного сифона” (ловушки для воздуха). В антехнике - там много мелких “премудростей” (иногда - откровенного шаманства).
Предполагаю, что про пробой вы никогда не слышали. И больших выключателей, от 200 ампер и более не закрывали. Никогда не задумывались - зачем в выключателях делают дугогасители?
так это абсолютно другая ситуация, сходство ложное.
Это вы зря так. Гидроудар - это гидроудар. Когда у вас в трубе тонна плохосжимаемой жидкости и вы резко перекрываете кран - так быстро вода не остановится. Ей надо что-то подеформировать, чтобы “сбросить” кинетическую энергию. Без зиг-зугов/ поворотов это будет кран или слабый шов/соединение.
Сила – произведение давления на площадь. Без зигзагов это будет боковая стенка вдоль, а не кран. Как раз поэтому сосиска при варке вдоль лопается, а не с торца наружу вылезает.
Сила – произведение давления на площадь.
«В чём сила, американец — в деньгах?... Вот и брат мой говорит, что в деньгах. А сила — она в ньютонах!»
У сосиски чисто геометрический механизм разрыва.
При нагреве происходит расширение объёма во все стороны: линейно вдоль и квадратично в поперечном сечении. А оболочка расширяется линейно и вдоль, и поперёк.
Квадрат обгоняет линию, в итоге происходит разрыв. :)
Ну почему ложное - пробой при размыкании выключателя возникает также из-за "инерции" тока в индуктивности проводников, то есть энергии, запасеннной в индуктивности контура (что в электрогидродинамической аналогии рассматривается как аналог кинетической энергии).
Энергия в индуктивности при прекращении тока дает ЭДС пропорциональную dI/dt (собственно, индуктивность как параметр - и есть коэффициент этой пропорциональности).
При резком размыкании высокотоковой цепи почти вся ЭДС самоиндукции контура оказывается приложена к образовавшемуся промежутку (поскольку сопротивлением контура по сравнению с сопротивлением воздушного промежутка можно пренебречь). Ну и если она превысит порог пробоя - привет, ионизация и дуга.
Аналогично - кинетическая энергия потока воды при торможении обеспечит силу (а следовательно и давление) тем большую, чем выше ускорение торможения (то есть dv/dt). Резко перекрываем поток - получаем гидроудар.
пробой при размыкании выключателя возникает также из-за "инерции" тока в индуктивности проводников
Или без всякой индуктивности. От автомобильного аккумулятора можно запросто зажечь дугу, а вот от восьми пальчиковых батареек (напряжение то же, даже чуть больше) вы дугу не зажжёте, даже если добавите к ним дроссель.
Пробой при размыкании выключателя с "инерцией" электричества связан ровно никак.
Если есть дроссель - то напрямую. Он тот ещё генератор ЭДС с дико маленьким сопротивлением - меньше чем у свинцовой батареи.
Не генератор, а элемент с временнОй переменностью. И дроссель, и конденсатор, по сути делают одно и то же: после подачи на них электричества, они сколько-то его запасают в себе, а потом отдают запасённое. Принцип разный (конденсатор запасает электричество в виде заряда, а дроссель в виде магнитного поля), но действие одинаковое
Но почему-то в коммутирующих устройствах цепей с аккумуляторным питанием на теме дугогашения не заморачиваются.
"Без всякой индуктивности", вообще говоря, не бывает. В реальности любой проводник имеет какую-то индуктивность - пусть мизерную, но при достаточно малом dt все равно можно достигнуть предела пробоя, хотя бы на малом расстоянии.
И кроме зажигания есть ещё вопрос поддержания. Батарейки не могут выдать ток, на который способен аккумулятор. Но искровой пробой в сочетании с дросселем вполне обеспечивают. На этом принципе работают батарейные зажигалки для газа и батарейный автоподжиг в подогрейных колонках (а там обычно всего два элемента 373).
Надо сказать, пробой может возникать и по другим механизмам, помимо описанного - например из-за концентрации электрического поля в области неровностей (микровыступов) контактных поверхностей, повышения плотности тока на этих микровыступах, начальная ионизация от перегрева и расплавления и т.п. Но наличие этих механизмов не отменяет существование индуктивного.
В любом случае, возникновение ЭДС самоиндукции, приложенной к коммутирующему элементу, при размыкании этого элемента - известный в схемотехнике факт (причем величина ЭДС может многократно превышать напряжение питания). Так работают повышающие импульсные преобразователи, как с полупроводниковой коммутацией, так и с механической (катушка Румкорфа, нашедшая применение в системах зажигания автомобилей). В них, конечно, пробой не происходит - поскольку режим (величины токов и т.п.) рассчитывается так. Но
Но почему-то в коммутирующих устройствах цепей с аккумуляторным питанием на теме дугогашения не заморачиваются.
Раньше на уазах "патриот" был такой девайс, центральный выключатель "массы". Вот при его разработке кто-то тоже не заморочился с дугогашением. Как результат -- его удаление из схемы стало обязательной частью послепокупочного техобслуживания. Поменять масло на нормальное, проверить и отрегулировать всё, что может регулироваться (потому что с завода на уазе всё регулируемое отрегулировано неправильно), удалить выключатель массы.
любой проводник имеет какую-то индуктивность - пусть мизерную
Не "мизерную", а ничтожную, которая ни на что не влияет.
На этом принципе работают батарейные зажигалки для газа и батарейный автоподжиг в подогрейных колонках
Я никогда не видел колонок с батарейным поджигом, так что ничего о них не могу сказать -- но ручные зажигалки с питанием от батареек работают на абсолютно другом принципе, там генератор на десятки-сотни килогерц, маленький повышающий трансформатор и диодно-конденсаторный умножитель, как в старых телевизорах, только маленький.
Чтоб сделать зажигалку без транзисторов, работающую от пары батареек, вам понадобится "катушка зажигания" вроде автомобильной, только размером с трёхлитровый бидончик.
так это абсолютно другая ситуация, сходство ложное.
Мяу!
Никогда не задумывались — зачем в трубопроводах делают зигзаги?
Зигзаги — для компенсации теплового расширения. Для компенсации (вернее, предотвращения) гидроудара используют вентили (также известные как «винтовые краны», «запорные клапаны») — просто не дают «резко закрыть».
Не, при разрыве цепи ток продолжает течь, его нельзя мгновенно остановить именно из-за индуктивности, которой обладает любой проводник. Т.е. текущий ток обладает энергией, которую надо рассеять или перевести в другую форму (например в емкость того-же проводника).
Тут как раз трубопроводная аналогия работает. Мало того, даже формула совпадает.
Но для тех кто хочет хоть сколько-нибудь серьезно изучить вопрос я бы посоветовал первым делом выкинуть трубопроводную аналогию из головы. Мне в своё время было тяжеловато это сделать. Помогло перейти на квантовый уровень процессов.
Не, тут имеется ввиду другое немного. Представим, что мы от изогнутой трубки в статье сделали отвод тонкой трубкой с внешнего радиуса - аз этого отвода вода будет вылетать под давлением, а манометр зафиксирует разницу давлений между отводом и прямым участком. Если мы так же сделаем отвод от изогнутого провода до разность потенциалов мы не зафиксируем между отводом и прямой точкой провода, даже если весь провод будет высокоиндуктивен. Вот в этом смысле аналогия ломается
при разрыве цепи ток продолжает течь, его нельзя мгновенно остановить
...в том числе и в силу того, что электроны обладают в том числе и массой, то есть инерцией.
Впрочем, в школьном курсе физики об опыте Толмена-Стюарта нам не рассказывали
Когда вы включаете индуктивность в цепь постоянного тока, её сопротивление оказывается больше, чем сопротивление куска провода, из которого она сделана -- а потом оно уменьшается
Сопротивление тут ни при чём. Хотя на переменном токе оперируют понятием "реактивное сопротивление", но это довольно искусственный параметр, упрощающий расчеты - как коэффициент пропорциональности между средними значениями тока и напряжения. В случае переходных процессов о средних значениях говорить нет смысла, а мгновенные значения каждый конкретный момент уже не связаны пропорциональностью.
Когда вы размыкаете выключатель, ток просто исчезает, а не продолжает движение по проводу до "препятствия"
А вот тут у вас вообще ошибка.
И при включении и при выключении (и вообще любом внешнем изменении) тока в контуре с индуктивностью происходит изменение магнитного потока. А изменение магнитного потока порождает ЭДС индукции (закон Фарадея).
При этом работает правило Ленца - ток самоиндукции направлен так, чтобы противодействовать изменению тока, создаваемого источником.
Говоря по-простому: вот мы разомкнули цепь - куда девается энергия, запасенная в магнитном поле катушки? Оставаться в магнитном поле она не может, ведь если тока нет, то нет и магнитного поля. Так что эта энергия уходит на поддержание тока.
вот мы разомкнули цепь - куда девается энергия, запасенная в магнитном поле катушки?
если катушка ничем не шунтирована -- эта энергия не может создать ток (цепи нет), и просто рассеивается в пространстве в виде электромагнитного излучения. Это называется "энтропия".
И нет, энергия запасена не "В магнитном поле", а "В ВИДЕ магнитного поля"
Вот, скажем, знаете аккумулирующие ГЭС, которые ночью тратят дешёвую энергию на закачку воды из нижнего бассейна в верхний, а днём этой водой вырабатывают электричество? Так вот, они запасают энергию не В воде, а В ВИДЕ воды, поднятой в верхний бассейн.
… В ВИДЕ воды, …
находящейся в гравитационном поле?
Да, но это бессмысленное уточнение. Наличие этого самого гравитационного поля -- это априорное свойство всей нашей планеты. С тем же успехом можно уточнить, что вода должна быть в жидкой фазе, АГЭС нельзя построить на воде, находящейся в форме льда или пара. Это правда, но это бесполезная правда.
если катушка ничем не шунтирована
так не бывает в реальности. У катушки есть как минимум емкость.
плюс процесс размыкания цепи не может быть мгновенным.
Да, но это бессмысленное уточнение
с точки зрения физики это чуть ли не единственное что вообще имеет смысл.
У катушки есть как минимум емкость.
Да. И благодаря ей, запасённая в катушке энергия излучается в пространство в виде электромагнитного излучения, а не в виде тепла
плюс процесс размыкания цепи не может быть мгновенным.
теоретически не может, а на практике время размыкания контактных ключей обычно ничтожно мало.
с точки зрения физики это чуть ли не единственное что вообще имеет смысл.
Именно с точки зрения физики оно бессмысленное, т.к. избыточное.
Не очень понятны, какие допущения взяты за основу. Ламинарное, турбулентное течение и т.д. Насколько помню из курса гидравлики, нет даже уравнения, описывающего обтекание крыла.
Более-менее понятно. Рассматривается ламинарное течение жидкого гелия II. )))
Обтекание крыла описывается уравнением Навье-Стокса (как и обтекание всего), проблема в том, что чтобы расчет получился точным надо делать очень мелкую сетку, практически важные течения - турбулентные, либо использовать модели турбулентности которые, в общем, все среднего качества. А чтобы точно посчитать какую-нибудь подводную лодку - нужно 1000 лет развития компьютерной техники нынешними темпами. (Была такая экстраполяция в одном докладе).
Если течение ламинарное, то можно наверное как-то впрыскивать (капать) разноцветные чернила в поперечном направлении например каждую секунду..
Дальше эти точки поплывут по течению, и будет наглядно видно какие плывут быстрее. )
Так в месте изгиба линейная скорость отличается по поперечному сечению трубы. Это автоматом означает массоперенос по поперечному сечению, то есть всё перемешается.
Есть разные методы измерения скорости среды. От маркеров (как вы описали) до ультразвука, через термопары и волоконную оптику.
Можно ещё проще и нагляднее. Засыпать в жидкость какие-то мелкие частицы, с плотностью как у жидкости, и в прозрачной трубе прекрасно будет видно как они движутся внутри трубы.
Например взять что-то на подобие напитка с семенами базилика.
Все слишком сложно в мире реальном нашем, скажу по секрету что даже в механике целого раздела нет, главнейшего, влияющего на все остальные, или даже разделы, зная которые все процессы механики можно вычислить точно и наверное даже без коэфициентов подогнанных под результат.
Та частица, которая движется по внешнему обводу, входит в область повышенного давления и по закону сохранения энергии ее скорость должна здесь уменьшиться. Так что она пройдет внешний обвод с меньшей скоростью.
Это утверждение следует доказать.
Т.к. закон сохранения энергии при течении жидкости формулируется для потока, а не для отдельных частиц.
П.С.
Да любое произвольное утверждение может быть "случайно верным" или "случайно не верным". Но в науке утверждения всё-таки принято доказывать.
Не хватает натурного эксперимента. Не моделирования, не картинки с вольтметрами и манометрами.
Взять прозрачную трубу. Пустить по ней воду с цветными шариками с нейтральной плавучестью. Заснять скоростной камерой в макро.
"Тогда он бросил две шишки сразу и стал ждать, какая из них выплывет первой. И одна из них выплыла первой, но, так как они были одинакового размера, Пух не знал, была ли это та, которую он задумал, или другая. Тогда в следующий раз он бросил одну большую, а другую маленькую, и большая выплыла первой, как он и думал, а маленькая выплыла последней, как он тоже думал, так что он выиграл два раза!… "
Я бы для начала просто смоделировал трубу двумя изогнутыми бортиками на плоской поверхности, сыпанул бы туда каких нибудь шариков в один слой плотно друг к другу и толкал бы по этому жёлобу.
Очень нравятся ваши ролики. Рад вас видеть на Хабре. Спасибо за статью и за вашу работу!
Скрытый текст
Татьяна Трубицына и парадокс изогнутой трубы) В этом что-то есть....))
А если взять не воду, а какую-нибудь глину\пластелин, не будет на них это показательно? Или они не сохранят механику и будут двигаться по другому?
Джентльмены и Дама , много лет назад прочитал книгу название которой забыл , о гидродинамики толпы. Может кто подскажет , что я прочёл. Даже научился пользоваться практически . Например , при посадке в электричку надо заходить в дверь вагона дальнюю от направления движения , т.к. выходящие стремятся инстинктивно выходить из дверей ближайшие к голове и их там скапливается больше. К сожалению не могу развить мысль . Т.к. однажды высказал предположение , что сигнал вместо синуса надо разлагать на меандры и моя карма получила контузию.
сигнал вместо синуса надо разлагать на меандры
Так это ж вроде преобразование Уолша...
однажды высказал предположение , что сигнал вместо синуса надо разлагать на меандры и моя карма получила контузию.
Реальные пацаны разлагают сигнал на вейвлеты!
Круто, очень детализированная и наглядная статья, однако про интуицию в заголовке непонятно дополнение, потому что это отдельная тема
Не покидает чувство что в рассуждениях что то НЕ так. Вот смотрите, написано - частица выходит в область повышенного давления на внешнем контуре и замедляется. Логично. Теперь давайте смотреть не как она входит в поворот, а выходит из него. Она движется из области с высоким давлением в облать с с низким. То есть ускорятся. И что? чему верить? То есть Ваши рассуждения о том как будет двигаться частица будут разными, в зависимости какую часть ее траектории в изгибе мы рассматриваем, не так ли?
GetAClass
Почему школа до сих пор не переименована в "Пойдемте в класс!" или как-то так?
После вашего ролика про трансформатор, вы не побоялись прийти сюда? Здесь аудитория технически подкованная, будьте готовы к разочарованиям!
"Плоские" аналогии при экспериментах с пространственным распределением параметров в динамических системах далеко не всегда уместны. Дело в том, что большинство законов физики "существенно трехмерны". А также существуют факторы, которые мы всегда "выкидываем из головы" в мыслительных экспериментах - это влияние Земли (гравитация, магнитное поле, вращение).
Именно о вращении Земли нужно будет вспомнить, если вы возьметесь за реальный эксперимент. Дело в том, что поток воды в трубке на выходе из изгиба будет закручен. Куда - определит как раз ориентация трубки. А вот почему всё таки будет закручен - нужно критически переосмыслить постулаты из начала статьи.
Дело в том, что поток воды в трубке на выходе из изгиба будет закручен. Куда - определит как раз ориентация трубки
А не городская легенда ли это? Вроде бы неидеальность геометрии трубки и любые другие локальные возмущения оказывает на это гораздо большее влияние, чем вращение Земли, кориолисовы силы и тому подобное. В интернете полно экспериментов с воронками в ванне, раковине, перевозкой их через экватор и т.п.
та часть жидкости, которая течёт вдоль внутреннего обвода, движется быстрее — поэтому для её пропускания достаточно меньшего сечения.
Встречный вопрос: если эта часть жидкости движется быстрее, значит прокачиваемый объем тоже больше, значит для ее пропускания необходимо большее сечение.
Связь расхода Q (м3/c) и площади сечения S является фундаментальным законом гидрогазодинамики: расход равен произведению площади поперечного сечения потока на среднюю скорость движения среды V.
Q=S*V.
Это ничто иное как закон сохранения массы для несжимаемой жидкости.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Расход_воды
Это ничто иное как закон сохранения массы для несжимаемой жидкости.
Ну вообще-то объёма, а не массы. Сохранение ещё и массы - всего лишь следствие несжимаемости, т.е. постоянства плотности.
Это ничто иное как закон сохранения массы для несжимаемой жидкости.
У вас масса перетекает из одной продольной половины в другую, ведь жидкость несжимаема. А поступление воды условно бесконечно. Поэтому прокачиваемый объем скоростной жидкости увеличивается. И чтобы ему прокачаться за единицу времени, площадь сечения скоростного потока должна быть больше :)
Я просто угораю, что люди не умеют объяснять, а из-за этого можно делать совершенно дикие выводы.
К каналу GetAClass у меня большие вопросы. Несмотря на то, что они стараются популярно объяснить, получается у них не очень - вот как-то не научились подбирать слова так, чтобы невозможно было двояко трактовать их утверждения.
Круто, наглядно, не понял только почему парадокс, для меня парадокс был бы если бы она ускорялась на внешнем треке)
Но совсем не понял про "был бы у нас тепловизор". 21 век на дворе, китайцы продают насадки на телефон, за 10-15 тыс можно взять на матрице 256*192 - более чем достаточно "на посмотреть", а скорее для Вас даже "показать".
В комментах многие пишут, что «и так очевидно», но кажется, тут миксуют время прохождения и линейную скорость. Внутренний обвод короче, поэтому по времени интуиция угадывает, а вот то, что он ещё и по скорости обгоняет внешний - это уже контринтуитивно. Хороший разбор именно этой развилки, спасибо.
Тот момент, когда комментарии интереснее статьи😆
Интересно в продолжение ролика и разобрать динамику: с какой силой поток распрямляет трубу?
И, наоборот, какую работу надо приложить, чтобы согнуть трубу, в которой течёт поток?
Если мы идеальную трубу замкнём в кольцо и запустим поток, как он ускорится при сжатии кольца? Какой будет частота колебаний? Что там с энергией такой системы?
Что такое парадокс изогнутой трубы — и почему интуиция нас подводит