Почему человек бежит по тонкому льду

А Вы умнее аспиранта

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?»

Re: А Вы умнее аспиранта

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.

Re: А Вы умнее аспиранта

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.

Re: А Вы умнее аспиранта

> «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. 🙂

Re: А Вы умнее аспиранта

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.

Re: А Вы умнее аспиранта

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

Re: А Вы умнее аспиранта

> 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

Re: А Вы умнее аспиранта

> 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. 😉

Re: А Вы умнее аспиранта

> 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.

Re: А Вы умнее аспиранта

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.

Re: А Вы умнее аспиранта

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.

Re: А Вы умнее аспиранта

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

А кто-нить это проверял?

Re: А Вы умнее аспиранта

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

Источник

почему под стоячим человек лед проламывается, а под бегущим нет?

Когда чел-ек стоит то его масса концентрируется на одном месте

когда человек стоит, то давление концентрируется на одном месте, а когда бежит, то давление передаётся по всей площади льда, тем самым риск того, что лёд проломится, становится намного меньше

Если человек бежит по льду, то он разгоняет подо льдом воду в разные стороны, а на это требуется время. Если успеешь передвинуться на новое место, то не провалишься. Если же воды подо льдом нет (вместо воды — воздухф) , то хоть беги, хоть не беги — всё равно провалишься.

Это не совсем так. Давление человека на лед одинаково в обоих случаях. Поэтому и под бегущим человеком лед точно так же проламывается. Но поскольку это происходит не мгновенно, то человек просто успевает убежать вперед. А лед ломается уже сзади него.
Поэтому, если он будет бежать не максимально быстро, а не спеша, вразвалку, то тоже окажется в воде.

Закон Гука (деформация пропорциональна силе) предусматривает достаточную продолжительность действия силы, с чем и мы имеем дело при стоящем человеке. Когда же человек бежит, даже несмотря на то, что сила несколько больше (отрывая ноги ото льда, человек приобретает вертикальное ускорение, что и приводит к возрастанию силы) , времени «для реализации» деформации остается очень мало. Благодаря этому лед не ломается, если, конечно, он достаточной толщины.

Здесь имеют значение два фактора: инерционная реакция массы льда и воды; инерционная реакция сил адгезии, сцепляющих ледяные кристаллы! В функции времени воздействия активной силы ног.

Источник

ЧИТАТЬ КНИГУ ОНЛАЙН: Инженерная эвристика

НАСТРОЙКИ.

СОДЕРЖАНИЕ.

СОДЕРЖАНИЕ

Нурали Латыпов, Сергей Ёлкин, Дмитрий Гаврилов

Инженерное творчество — занятие в высшей степени интересное, поскольку именно здесь происходит синтез теории и практики, «дедукции» и «продукции». Инженер должен, с одной стороны, находить самые смелые и неожиданные для текущей практики решения, поскольку, следуй он в общей колее, работа такая не принесёт выгоды никому. С другой стороны, инженеру, в какой бы полёт фантазии он бы ни устремился, надо сверять свои координаты с жёсткими условиями технико-экономической реальности. Эта стыковка полёта мысли и земных ограничений делает инженерное дело одним из увлекательнейших занятий на свете. Практика может быть разнообразна по степени приземлённости.

Например, программист работает в мире, почти что полностью подконтрольном человеку, где всё создано усилиями людей. И каждый шаг может быть проанализирован.

А вот самолётостроитель должен приспособить своё детище к существованию в мире, где мало что можно предсказать, где условия бывают крайне сложными и тяжёлыми, и ничего, после всех испытаний, отыграть назад уже будет нельзя. В то же время он должен добиться в столь непредсказуемых условиях хорошо предсказуемого результата.

Но и программист, и самолётостроитель, в отличие от служителя муз, имеют возможность и обязаны сверять каждый шаг своего творчества с действительностью. Это долженствование кажется ограничением, хотя и мнимым. Написать хорошую программу сложнее, чем хорошую пьесу. Но с другой стороны, интересную пьесу сложнее создать, чем написать картину. Пьесу должны поставить и представлять на театральной сцене разные люди, а картину вы пишете вполне самостоятельно, и никому на уже написанное не повлиять.

Даже у людей искусства, впрочем, давно бытует фраза, что форма освобождает. Когда мы выбираем ту или иную художественную форму, можно уже больше заботиться о содержании. И вот такое же освобождение происходит в инженерии. Когда вы существуете в среде, сформировавшейся независимо от вас, это налагает множество ограничений, но ещё и позволяет опереться на уже имеющиеся силы и подходы в собственном творчестве.

Об инженерном творчестве написано и мало, и много. «Много», потому что есть — и по сей день актуальны — выдающиеся на этом поприще работы, назову здесь лишь две из самых замечательных.

Вспомню труд канадского специалиста Эдварда Крика «Введение в инженерное дело». В предисловии к первому русскому изданию монографии редактор (а это было время косыгинских реформ, 1970-й год) отмечал: «На множестве убедительных примеров автор доказывает… необходимость изучения и знания не только технических и технологических наук, но и дисциплин, на первый взгляд далёких от них. Любое знание пригодится инженеру в век кибернетики, ракетоплавания и бионики. Но особый упор делает Э. Крик на глубокое знание инженером экономики. Вся книга пронизана мыслью, что инженер, не умеющий сделать экономический расчёт себестоимости, составить смету затрат на проектирование и производство, вычислить эффективность разрабатываемой новинки и экономически обосновать один вариант из множества, — неполноценный инженер»[1].

Соглашаясь с такой оценкой, всё же не могу не подчеркнуть: инженер не является таковым по сути, если хотя бы не совершенствует сделанного до него. Прорывной в этом плане была отечественная разработка. В 1950-х годах Генрих Альтшуллер закладывает основы будущей ТРИЗ, Теории решения изобретательских задач, нацеленной на эффективный поиск новых инженерно-технических решений. Всё же сама инженерная (да и любая идея) предшествует стадиям конструирования и проектирования. Инженерные задачи подразделяются, в сущности, на две основные группы. Конструкторские — когда в рамках имеющихся физических ограничений находят оптимальные варианты в проектировании. И изобретательские — когда применяется новый принцип достижения решения, достигается новый вариант изделия, технологии, системы с обходом существующих ограничений. Двигателем изобретательской мысли в ТРИЗ выступает разрешение выявленного технического противоречия[2].

А «мало» об инженерном труде написано в том плане, что творчество «киношное», театральное, литературное и поэтическое как бы существуют, но технического творчества до определённого момента просто не признавали.

Знаменитый писатель и не менее выдающийся физик Чарлз Перси Сноу, анализируя западное общество ещё в середине 1950-х годов в работе «Две культуры и научная революция» отмечал усиливающуюся поляризацию между учёными и техническими специалистами с одной стороны, и гуманитариями — с другой: «Художественная интеллигенция, которая случайно, пользуясь тем, что никто этого вовремя не заметил, стала называть себя просто интеллигенцией, как будто никакой другой интеллигенции вообще не существует… Среди художественной интеллигенции сложилось твердое мнение, что ученые не представляют себе реальной жизни и поэтому им свойствен поверхностный оптимизм. Ученые со своей стороны считают, что художественная интеллигенция лишена дара провидения, что она проявляет странное равнодушие к участи человечества, что ей чуждо все, имеющее отношение к разуму. Поляризация культуры — очевидная потеря для всех нас. Для нас как народа и для нашего современного общества. Это практическая, моральная и

Источник

Почему человек бежит по тонкому льду

Может, отбрасывая от себя какие-либо предметы.

Согласно закону сохранения импульса внутренние силы системы не могут привести в движение ее центр тяжести.

. Будет ли двигаться лодка с подобным двигателем?
Будет.

а) Как будут двигаться тележки, если в начальный момент они покоились? б) Как должна быть приложена сила F к тележке С, чтобы тело А было неподвижно относительно тележки С?
а) На тележку А действуют сила тяжести и сила упругости нити. Тело А будет равноускоренно опускаться. На тележку В действует сила тяжести, уравновешиваемая силами реакции, и сила упругости нити. Тело В будет равноускоренно двигаться вправо относительно тела С. Так как система вначале покоилась, то суммарный импульс ее равен нулю. Тело В получило импульс; следовательно, равный и противоположно направленный импульс должна получить тележка С. Итак, тело С будет равноускоренно двигаться влево относительно земли. б) Чтобы тело А (значит, и тело В) было неподвижно относительно тележки С, необходимо, чтобы тело С двигалось с тем же ускорением, что и тело В. Для этого на тележку С должна действовать направленная вправо соответствующая сила.

Если пренебречь трением лодки о воду, то из закона сохранения импульса вытекает: приближение человека к берегу вызывает удаление лодки от берега.

Источник

Физобраз | Общее физическое образование

Задачи

Проекты

Олимпиады в Зеленограде

О нас

Вход в аккаунт

Задачки Петра Леонидовича Капицы

Это знаменитые «задачи Капицы», которые совсем не похожи на наши школьные и студенческие.
Им уже больше полувека, но попробуйте решить хотя бы парочку и (если вы любите физику, конечно) ведь точно увлечётесь!
Мы разместили также предисловие Петра Леонидовича к книжке 1968 года, в которой они впервые были опубликованы.

К011-Пробежка

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

К012-Пробежка 2

Оцените порядок скорости, с которой человек должен бежать по воде, чтобы не тонуть.

К013-Корабль

Космический корабль летит от Земли к Марсу. Половина поверхности корабля зачернена и полностью поглощает излучение от Солнца, другая половина-полированная, металлическая, полностью отражающая излучение от Солнца. Изучить, как будет влиять световое давление на поступательное и вращательное движение корабля. Количественно оценить величину эффекта для корабля-шара весом в 5 т. и диаметром 300см.

К014-Муха

На дне стакана, стоящего на весах, сидит муха. Муха взлетела. В какой момент весы начнут чувствовать, что муха улетела?

К015-Тяготение

Определить искажение поверхности жидкости, производимое силой тяготения шара. Разобрать возможность экспериментального наблюдения этого эффекта для определения постоянной тяготения.

К016-Минимальный размер

Определить минимальный размер предмета, который можно можно различить на фотографии, сделанной со спутника, летящего на высоте 300 км.

К017-Яма

Космонавту, находящемуся в состоянии невесомости, необходимо вырыть яму. Как он может это сделать?

К018-Пуля

По какой траектории летит пуля, выпущенная из спутника вперед (назад, в сторону)?

К019-Возвращение

Каким образом космонавт сможет вернуться на корабль, если трос, соединяющий его с кораблем, случайно оборвется?

К020-Спутник

Как изменить направление полета спутника на 2°? Вес спутника 100 кг, радиус орбиты 400 км. Опишите принципиально возможные способы, с помощью которых можно осуществить этот маневр.

Источник