Работа и расстояние.

[otterbeast.livejournal.com]

Под работой в учебниках физики иногда понимают произведение силы на расстояние, иногда - мощности на время, а иногда - затраченную энергию. Что интересно, что из этих трех вариантов выбирать для правильного подсчета, выбирается по разному. Например - если надо посчитать работу двигателей вертолета на поддержание его в воздухе (в режиме висения), умножают мощность двигателя на время.

Теперь вопрос. Чему равна работа на поддержание в воздухе вертолета с работающим двигателем, если он, кроме того, подвешен на крюк подъемного крана?

Comments

[termar.livejournal.com]

Вертолёт совершает работу по перемещению воздушных масс. Если двигатель вертолёта не работает, воздух не перемещается, работа равна нулю.

[otterbeast.livejournal.com]

А если двигатель работает вполсилы, и вертолет подвешен на слабом канате, канат оборвется, если выключить двигатель - означает ли это, что канат выполняет половину работы по поддержанию вертолета?

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

канат не выполняет работы, потому что не двигается.

[otterbeast.livejournal.com]

Вертолет тоже не движется.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

поршни двигателя движутся и лопасти вертолета вращаются.

[otterbeast.livejournal.com]

Атомы внутри каната тоже движутся.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

атомы внутри каната движутся хаотично, что сохраняет центр масс каната неподвижным.

[otterbeast.livejournal.com]

Центр масс вертолета тоже не двигается.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

центр масс поршней двигателя и лопастей перемещается.

[termar.livejournal.com]

Нет, не означает.
Канат обеспечивает силу в половину веса вертолёта за счёт упругих сил. эти силы (после того, как канат натянулся) работы не совершают.
Мотор вертолёта обеспечивает силу в половину веса вертолёта за придания дополнительного импульса молекулам воздуха. На придание этого импульса тратится энергия.

(frozen comment)

[otterbeast.livejournal.com]

ОК, значит настаиваете на том, что работа - это расстояние умножить на время. Но тогда придется признать, что мощность ракеты растет вместе с ее скоростью, т.к. расстояние, проходимое за единицу времени, постоянно растет.

[otterbeast.livejournal.com]

Тьфу, _на_силу_, а не на время, разумеется

[termar.livejournal.com]

Нет, конечно. При чём тут расстояние, пройденное ракетой?
Из того, что работа - это сила, умноженная на расстояние, не следует, что для получения работы можно произвольно умножить любую силу на любое расстояние.

Когда в поезде едут часы, вы не считаете, что их мощность увеличивается от скорости поезда.

Сила ведь - это взаимодействие ракеты и частиц топлива, а не ракеты и Земли. Поэтому и нужно мерить изменение расстояния между ракетой и частицами топлива, с которыми она взаимодействует.
С отброшенными давно частицами ракета уже не взаимодействует.

[otterbeast.livejournal.com]

В первую секунду ракета прошла 1 метр. Сила - 1Н Работа - 1*1=1 Дж. Мощность 1Дж/1с, 1Вт.
В десятую секунду - она прошла 10 метров. Мощность - 10 Вт. И так далее.

[termar.livejournal.com]

А почему вы умножаете на расстояние, пройденное ракетой? Обоснуйте.
Почему не на расстояние от ракеты до какой-нибудь кометы?

[otterbeast.livejournal.com]

Потому что Вы делаете это в случае с вертолетом.

[termar.livejournal.com]

В случае с вертолётом я так не делаю.
Я вообще не использовал этой формулы.

Вертолёт в секунду разгоняет массу воздуха m до некоторой скорости V, на это требуется A=(mV^2)/2 энергии.
Для этого он действует на эту массу воздуха с силой F=mV.

Всё.

[otterbeast.livejournal.com]

Можно усложнить задачу - двигатель слабый - тоже не сможет поддерживать вертолет без каната. Перерезать канат - и вертолет упадет. Энергия так или иначе должна расходоваться - вопрос, откуда берет ее канат.

[termar.livejournal.com]

Дело не в том, что энергия должна расходоваться, а в том, что для поддержания вертолёта на весу нужна сила. Эта сила может быть получена за счёт упругих сил (в канате), либо за счёт придания импульса молекулам воздуха (мотор).
Упругие силы работу не совершают, а вот на придание импульса нужна энергия.

[otterbeast.livejournal.com]

Причем - не всякий канат. Канат должен обладать достаточной прочностью. Наверное, прочность - это и есть способность добывать из окружающего пространства достаточно энергии.

[isolder.livejournal.com]

Сильно!

[otterbeast.livejournal.com]

А вот тут все еще кошмарней http://otterbeast.livejournal.com/69845.html

[termar.livejournal.com]

Прочность - это способность обеспечить достаточные упругие силы.

[otterbeast.livejournal.com]

Сопромат очень предусмотрительно вынесли в отдельную дисциплину, словно он не имеет никакого отношения к прочей физике.

[termar.livejournal.com]

Вообще-то сопромат - это просто часть физики твёрдого тела.