К списку форумов К списку тем
Регистрация    Правила    Главная форума    Поиск   
Имя: Пароль:
Рекомендовать в новости

ни один механизм не даёт выигрыша в работе?

Гость
0 - 19.10.2014 - 19:40
вопрос к знатокам механики:
со школьной скамьи мы знаем, что сабж (что следует из закона сохранения энергии). Но - как же велосипед? Что, разве он не даёт выигрыша в итоговой работе?

Формализуем задачу:
Есть я - 70 кг, и велосипед - 15 кг. Нам с велосипедом надо совершить одну строго заданную работу: переместиться на расстояние s.

Вариант1: я сажусь на велик, и преодолеваю расстояние s с минимальной затратой сил F1.
Вариант2: я взваливаю велик себе на горб, и проползаю то же расстояние s, затратив существенно больше сил (если точнее: приложив существенно большую силу) F2>>F1.
Что же получается? Результат один и тот же, работа одна. Но: A=F1*s, и A=F2*s >> F1*s.

Как же так?



Эксперт
1 - 19.10.2014 - 20:29
0-ops >а куда дел выделяемое организмом тепло, сопротивление качения и воздуха, не говоря уже о потерях в цепной передаче.
Работа одна, но в единицу времени разная мощность
Гость
2 - 19.10.2014 - 21:05
Не стоит путать совершённую полезную работу с затраченной энергией.
3 - 19.10.2014 - 21:19
Ну да, можно неспеша и оптимально перекидывая вес бежать, а можно нажраться спайса и как краб боком шагать)
И время разное, и силы затрачены разные. Во втором случае не только на перемещение а-б)
4 - 19.10.2014 - 21:42
Попробуй на такси, велик в багажник, передачу на нейтралку и толкай.
Потом напиши какой расход у тебя, пирожки с картошкой на 100 км.
5 - 19.10.2014 - 21:55
0-ops > Если, ползя с великом, выжимать его одной рукой вверх с частотой 0,5 Гц, то работа, проделанная при перемещении из пункта А в пункт В, будет еще солидней!
6 - 19.10.2014 - 22:05
Вроде как бы не по теме, но на самом деле, в самую суть!
Медицина всех ананистов делит на две группы:
1- фантазеры, с хорошим воображением, представляют себе яркие сцены отношений, и много движений им не требуется.
2- механики, визуализация и воображение отсутствуют и парням приходиться делать много механической работы.

Так что есть еще вариант, на велике но без седла, может до головы что то дойдет???
Гость
7 - 19.10.2014 - 22:55
Цитата:
Сообщение от Фанат NASCAR Посмотреть сообщение
Ну да, можно неспеша и оптимально перекидывая вес бежать, а можно ... Во втором случае не только на перемещение а-б)
Хотели подколоть, а попали, полагаю, в суть - если во втором случае на велике, то перекидывать вес не надо, особенно вверх-вниз. Вот и выигрыш в затраченной энергии. А если вспомнить, что человек - не вешалка, и просто на удержание груза на весу, тоже вынужден тратить энергию, то ещё разница набегает. И т.д. :-)
8 - 20.10.2014 - 08:01
0-ops >
Во-первых, затраты энергии в 1 варианте меньше (что легче: сидеть на велике или стоять и держать велик?).
Во-вторых, в 1 варианте КПД больше, меньше энергии тратится на преодоление трения, удержания равновесия, больше уходит на само перемещение груза.
9 - 20.10.2014 - 08:52
Тут дело в том, что ТС расширительно толкует понятие "механизм". В указанном в (0) правиле имеются в виду так называемые простейшие механизмы - используемые с древности принципы (идеальные устройства, т.е. идеи устройств) преобразования силы.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Категория:Простейшие_механизмы
CK
10 - 20.10.2014 - 11:29
(0) ops
...ни один механизм не даёт выигрыша в работе?
.
...ну почему же.
Как раз для велика во втором случае выйгрыш колоссальный.
В роли механизма выступаете Вы, а он не напрягается перемещаясь в пространстве.
:-)
Гость
11 - 20.10.2014 - 17:59
итак, если просуммировать нашу коллективную мысль:
фишка в том, что велосипед имеет гораздо больший КПД при перемещении по горизонтальной поверхности, чем человеческие ноги. Так?
Но почему так? Главное что требуется от наших ног - перемещать нас по горизонтальной поверхности. И что, матушка Природа почему-то наделила нас для этого крайне неэффективным механизмом? У которого простейшее колесо выигрывает в разы?
Гость
12 - 20.10.2014 - 18:02
йцукeн (9):
а почему велосипед не является простейшим механизмом?
Что в нём: колесо, цепная передача. Всё.

Т.е. вопрос: что именно в устройстве велосипеда делает его таким механизмом, что он начинает давать выигрыш в работе?
13 - 20.10.2014 - 18:25
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
Главное что требуется от наших ног - перемещать нас по горизонтальной поверхности. И что, матушка Природа почему-то наделила нас для этого крайне неэффективным механизмом?
Главное, что требуется от наших ног - это обеспечить наше выживание, т.е. и передвигаться по горизонтальной поверхности и залезть на дереыо и нырнуть и т.д.... главное - универсальность...
и в этом смысле наши суставные и умеющие менять длину ноги у колеса таки, ИМХО, выигрывает...
14 - 20.10.2014 - 18:26
12-ops > Вы бы всё-таки посмотрели там, по ссылке (9). Простейшие механизмы - это устройства для "игры" одним компонентом работы за счет второго компонента (для уменьшения прилагаемой силы за счет увеличения расстояния, на котором она прилагается): рычаг, ворот, блок, наклонная плоскость и т.п. Правило, приведенное в заголовке темы, сформулировано именно для них, не следует трактовать его расширительно.
15 - 20.10.2014 - 18:27
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
велосипеда делает его таким механизмом, что он начинает давать выигрыш в работе?
существенное уменьшение силы трения, вроде?
16 - 20.10.2014 - 18:45
+14 Конечно, любой механизм можно рассматривать для целей мониторинга совершаемой работы как совокупность простейших механизмов. В том числе велосипед. Разумеется, для него правило из (0) тоже будет действовать: работа, совершаемая ногами велосипедиста при вращении педалей, будет не меньшей, чем работа по перемещению велосипеда с сидящим на нем велосипедистом на расстояние s. Т.е. выигрыша в работе не будет. Только и всего.
Гость
17 - 20.10.2014 - 18:46
йцукeн (14):
да, я посмотрел, спасибо за ссылку. И одним из прстейших механизмов там названо колесо. Т.е. основа велосипеда.

Если хотите, встающий теперь вопрос можно сформулировать вообще без велосипеда:
какое такое свойство сложных механизмов позволяет им обрести новый важный результат: давать выигрыш в работе?

Вот Темная сторона говорит "существенное уменьшение силы трения". Но тогда вопрос к нему:
трения чего обо что? Отталкивающейся поверхности об отталкиваемую? И почему же, из-за меньшей площади пятна контакта что ли? Вряд ли ходьба станет эффективней, если надеть шпильки, верно?
Гость
18 - 20.10.2014 - 18:56
йцукeн (16):
как же не будет?
поставим опыт: возьмём двух примерно одинаковой кондиции людей, выдадим им одинаковые велосипеды. Один будет ехать на велике 100 км. Другой будет нести велик на себе 100 км.
Потом спросим обоих, как они себя чувствуют. Думаю, очевидно будет, что второй проделал гораздо бОльшую работу, и затратил гораздо больше энергии.
Что-то тут пока не ясно.
19 - 20.10.2014 - 19:01
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
И почему же, из-за меньшей площади пятна контакта что ли?
думаю, в том числе... если брать на единицу длины на которую тело переместилось...
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
Вряд ли ходьба станет эффективней, если надеть шпильки, верно?
а при чем тут шпильки? трудности хождения на шпильках, кажется, из-за меньшей устойчивости из-за смещения центра тяжести, а не из-за трения..
Гость
20 - 20.10.2014 - 19:05
Темная сторона (19):
нет, тут дело не в силе трения очевидно.
Потому что езда осуществляется вопреки силе трения (т.е. преодолевая её). А ходьба - благодаря трению. Т.е. чем больше трение (подошвы о грунт) при ходьбе - тем лучше и эффективней.
21 - 20.10.2014 - 19:06
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
Что-то тут пока не ясно.
так сказали же и про полезную работу и про КПД...
работа по поднятию велосипеда на высоту - будет одинакова, затрачиваемая энергия ( и ее КПД) может быть разная
22 - 20.10.2014 - 19:11
18-ops > Еще раз, постарайтесь сосредоточиться. Механизм - это некая кинематическая система, которая приводится в движение на ее "входе" и выдает адекватные перемещения на "выходе". При любом соотношении силы, скорости, траектории и т.п. на "входе" и "выходе" входная работа будет не меньше выходной. Вот об этом правило. Вы же пытаетесь приложить это правило не туда - к соотношению работ, совершаемых в разных системах.
23 - 20.10.2014 - 19:11
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
Т.е. чем больше трение (подошвы о грунт) при ходьбе - тем лучше и эффективней.
однако, бег эффективнее ходьбы, хотя поверхность соприкосновения меньше... еще зависит от силы толчка...
честно говоря, не совсем понятно, пока, что Вы хотите вывести :-)
24 - 20.10.2014 - 19:17
а в ходьбе трение важно только для того, чтобы опорная нога не проскользнула назад - движение не за счет него, т.е. начиная с определенного порога - значение силы трения перестает влиять на эффективность
Гость
25 - 20.10.2014 - 20:07
Собственно, работа по перемещению на любое расстояние по горизонтали строго равна нулю.
Реальные затраты энергии - издержки реализации :)
Гость
26 - 20.10.2014 - 20:41
Поддержу
Цитата:
Сообщение от йцукeн Посмотреть сообщение
Правило, приведенное в заголовке темы, сформулировано именно для них, не следует трактовать его расширительно.
. И добавлю, что еще это относится к идеальным механизмам - т.е. работающим без сил трения и прочих потерь (раз работает закон сохранения механической энергии). Например, тянуть груз по наклонной плоскости нужна меньшая сила, чем вертикально вверх, но будет пройден больший путь, а работы равны.
Перемещение же чего-либо горизонтально с преодалением трения и сопротивления воздуха - это вообще из другой оперы. Кстати, и понятие КПД в этом случае неприменимо: полная работа есть, полезная работа =0 (высота и пот.энергия не изменились.
Гость
27 - 20.10.2014 - 20:44
А почему на велосипеде легче, чем пешком - это уже тема из биомеханики, физиологии и т.п., а не из элементарной механики.
28 - 20.10.2014 - 20:51
Цитата:
Сообщение от qwe2 Посмотреть сообщение
И добавлю, что еще это относится к идеальным механизмам
Собственно, реальные механизмы (которые с трением) тоже не дают выигрыша в работе.
Разница в том, что идеальные не дают и проигрыша, а реальные дают:)
Гость
29 - 20.10.2014 - 21:11
26,qwe2
Не, ну почему неприменим?
В любом случае кпд бесконечно мал :)
(чем-то это напоминает мне систему под управлением администраторов...)
Про велосипед...
Это очень удачная конструкция, переводящая практически все движения в те, которые не дают работы.
В процессе ходьбы мы разгоняем ногу, тормозим ногу, разгоняем другую - тормозим другую.
Сплошные потери!
Надо учиться ходить правильно, переводя торможение ноги в разгон тулова :) И не меняя при этом скорость.
Как бы перекатываться :)
На вело в любом случае сила торможения перпендикулярна оси вращения колес, соответственно, работа трения стремится к нулю.
Гость
30 - 21.10.2014 - 11:57
йцукeн (22):
ах вот вы о чём. Ок.
С выходной работой понятно - это та сила, которую прикладывал наш механизм на протяжении заданного пути.
А что такое входная работа?
31 - 21.10.2014 - 13:06
Почти в тему ;)
Велосипед, человек, горы... :)

http://www.youtube.com/watch?feature...&v=xQ_IQS3VKjA
32 - 21.10.2014 - 13:52
12-ops > а почему велосипед не является простейшим механизмом? //
Потому, что является комплексом простых механизмов: рычагов, колёс, звёздочных и цепных передач. Даже подшипник не является простым механизмом. ;)

17-ops > какое такое свойство сложных механизмов позволяет им обрести новый важный результат: давать выигрыш в работе? //
Свойство оптимизировать затраты энергии при выполнении работы, часто за счёт адаптации к физическим особенностям человека. Допустим, рычаг позволяет "размазать" очень большое усилие во времени и/или использовать силу гравитации для выполнения работы.
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
Потому что езда осуществляется вопреки силе трения (т.е. преодолевая её). А ходьба - благодаря трению. Т.е. чем больше трение (подошвы о грунт) при ходьбе - тем лучше и эффективней.
В корне неверная постановка вопроса. В обоих случаях И используется сила трения И затрачивается энергия на её преодоление.
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
поставим опыт: возьмём двух примерно одинаковой кондиции людей, выдадим им одинаковые велосипеды. Один будет ехать на велике 100 км. Другой будет нести велик на себе 100 км. Потом спросим обоих, как они себя чувствуют. Думаю, очевидно будет, что второй проделал гораздо бОльшую работу, и затратил гораздо больше энергии. Что-то тут пока не ясно.
Неясность тут возникает из-за попытки подменить реальный механизм во взаимодействии сферическим конём в вакууме, при этом не учитываются сопутствующие (побочные) расходы энергии.

Рассмотрим перемещение человека на 100 м пешком и на велосипеде:
Во-первых, велосипеде человек сидит, что уже уменьшает количество затрачиваемой энергии на удержание тела в вертикальном состоянии.
Во-вторых, для перемещения человек лишь небольшую часть времени прикладывает усилие к педалям, основное перемещение осуществляется за счёт качения (по инерции) при минимальных затратах на преодоление трения.
В-третьих, на перемещение затрачивается меньшее количество времени, а значит сокращаются сопутствующие побочные расходы энергии.

Ну, а перенос велосипеда мы вообще рассматривать не будем, так как это лишь производная от перемещения пешком, только с поправочными коэффициентами, увеличивающими затраты энергии. ))
33 - 21.10.2014 - 15:09
Цитата:
Сообщение от Кот Шрёдингера Посмотреть сообщение
Велосипед, человек, горы... :)
Ни черта люди не бояться... :-)
34 - 21.10.2014 - 15:51
Цитата:
Сообщение от ops Посмотреть сообщение
А что такое входная работа?
Это та работа, которую нужно совершить, чтобы привести (приводить) механизм в действие. В случае с велосипедом - работа ногами по верчению педалей.
35 - 21.10.2014 - 16:41
Объяснение физического термина "механическая работа"
http://www.nado5.ru/e-book/mekhanicheskaya-rabota
36 - 21.10.2014 - 16:45
Ах, да, тут ещё нужно объяснение КПД
http://www.nado5.ru/e-book/koehffici...ya-mekhanizmov
Гость
37 - 21.10.2014 - 18:16
Колесо более эффективный двиЖетель, чем нога.
38 - 21.10.2014 - 18:54
Цитата:
дви́житель
устройство для преобразования энергии, получаемой от природного источника или двигателя, в полезную работу, обеспечивающую движение транспортных средств. Одним из древнейших движителей является парус, преобразующий силу ветра в движение судна. Помимо парусов, в качестве движителей судов применяют также вёсла, гребные колёса и винты, водомёты. Классическим примером столь же древнего движителя, используемого в большинстве наземных транспортных средств, является колесо. В сочетании с гусеницей колесо образует гусеничный движитель тракторов, вездеходов, танков для движения по бездорожью и мягкому грунту, снегу. Гусеницы служат как бы бесконечной дорогой, по которой катятся опорные катки движущейся по ним машины. Вертолёты, дирижабли, аэросани, суда на воздушной подушке приводятся в движение воздушными винтами, а самолёты и ракеты – реактивным соплом. В 50-х гг. 20 в. был создан особый тип движителя – шагающий. Устанавливается он гл. обр. на больших экскаваторах – драглайнах, которые благодаря такому движителю стали называться шагающими.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/352/движитель
39 - 21.10.2014 - 20:24
Выигрыш в работе можно получить только с помощью возврата к рабству.
Щёлкнул раз-два хлыстом и рабы начали рубить сахарный тростник. А ты спокойно пошёл досматривать сон.


К списку вопросов
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск




Copyright ©, Все права защищены