Вопрос по физике. Вот есть шарики с гелием, они весят легче воздуха и поэтому взлетают. А что будет если сделать шар из суперпрочного суперлёгкого материала с вакуумом внутри? Взлетит ли такой шарик, и если да, насколько высоко?

Не должен


Вроде "взлетают" не потому что легче, а потому что плотность ниже, соответственно более плотный воздух стремится занять объем и выталкивает шарик вверх.

PS. Я не профессор физики, и вообще пятница и пиво, но вроде так.

Это секретная технология NASA. Об этом мало кто знает. Но шатлы на орбиту попадают благодаря огромным капсулам с вакуумом. Чтобы скрыть это приходиться устраивать цирк дымом и огнём.

когда в зажигалке кончаться газ в неё остаётся вакуум....


Шарик не взлетит т.к у него будет вес каркаса на который действует притяжение....



Вообще я думал, что было бы экономней запускать шатлы в космос через огромную гаус пушку реализованную как глубокую ракетную шахту в земле

Хмм, а разве туда не должно автоматом подсасывать воздух? Газ из зажигалки выходит потому что расширяется, но тогда если его будет мало, а там - вакуум - то газ просто расширится и заполнит остаток пространства, но мы видим телепающуюся в зажигалке каплю газа...


К сожалению, столько энергии у нас нет, да и такой нагрузки он вряд ли выдержит.
Космический лифт бы .... эхх.

короче надо в Эвересте сверлить шахту и строить несколько АЭС
запускаемую капсулу делать толстой, а космонавтов помещать в специальный раствор

А что такое плотность? Я себе так представляю: шарик с гелием взлетает потому что вытесняемый им объект воздуха весит больше чем сам шарик. Так же как с водой. Шарик с вакуумом должен весить ещё меньше шарика с гелием, потому что у гелия всё-таки какая-то масса есть, у вакуума массы 0. Следовательно взлетать тоже должен с большей силой.

Ахахах, погоди, я пока только на стадии "пришел домой, пью пиво". Как дойду до вискаря - тогда смогу выйти на твой уровень

Раствор говоришь .... лучше систему умных гироскопов или пневматики, чтоб давление ровнять. Раствором и раздавить может при таких перегрузах.


Вроде как соотношение массы к объему, точную формулировку надо смотреть.


Ну в теории да, проблема только в том, что гелиевый шар выживает за счет внутреннего давления наружу, которое сильнее чем давление внутрь, потому и работает.

Вакуумный шар - это сумасшедшее давление, я слабо себе представляю какой материал должен юыть, чтоб выдерживал давление, и обеспечивал необходимую маленькую плотность для взлета.

В теории - вроде да, но на практике не реализуемо. Не на нашей планете.

Взлетит. Пифагор с его рассчётом давления. Если вес ниже силы Пифагора, то взлетит. Так что пустой шарик полетит, если он будет достаточно обьёмный и лёгкий. Воздушные шары с горячим воздухом работают на похожем принципе.

Результатов: примерно 106 000 (0,30 сек.)

Взлетит, т. к. действует сила Архимеда. Но вот создать такую штуку будет ещё тем геморроем

Вакуумный дирижабль (1670 год)

TL;DR: взлетит, но такого прочного и легкого материала для оболочки не создали даже в наше время.

Сила Пифагора — такого нет в природе

Да, взлетит. Будет взлетать, пока его средняя плотность не уравняется с плотностью окружающего воздуха.


Раствор излишен, по выходу из пусковой шахты космонавты будут сами разделены на множество фракций, состоящих из самых разных растворов и взвесей.

А какая сила приравнивает длинну гипотенузы к квадратному корню из суммы длинн квадратов катетов?
Ух давно я не решал физические задачки. Концепты помню, а названия перепутались.

Насколько мне известно есть теорема Пифагора. Тут нет понятия "силы": c² = a² + b²

Щас бы физику с элементарной геометрией путать

Задачка, однако.
Подумал и выбираю что, при данных условиях, взлетит. И взлетит до той высоты где плотность шарика в целом будет равна плотности окружающей атмосферы.
Но это должен быть чертовский тонкий и крепкий шарик.

Вопрос другой теперь - на сколько я ошибся?

Ха, кажется угадал. Нагуглил вакуумный дирижабль. Доволен собой, пойду возьму печеньку.

Она уже досталась Supple Hope и вряд ли он поделится. И не потому что жадный, а потому что прошло 6 дней.
Тогда после его ответа мне лень стало что-либо писать, да и незачем.
====================================================================

Кстати, я смотрю тут люди любят обмозговать всё, прикинуть что да как и школьный материал помнят.

Могу предложить подумать над следующим. В своё время мне нравилось задавать этот вопрос определённым людям.
====================================================================
Вопрос.
Сколько примерно весят одна тысяча (1000) стальных шариков, каждый из которых имеет диаметр 1 миллиметр.
Т.е. тысяча миллиметровых стальных шаров.

При решении задачи нельзя использовать калькулятор и вообще вычисления связанные с массой, плотностью стали и объёмом шара при известном радиусе.

Поскольку в вопросе указано примерно, то можно решить и без вычислений.

Как только вы поймёте (или я расскажу) такое решение, то тогда уже можно и посчитать.

Удачи.

Греки они и в Африке Греки, вот и перепутал

0,5 ± 10% кг

Нет. Меньше.

Если ваш ответ будет хотя бы в 3 раза отличаться от настоящего, то закончим и это можно считать крутым достижением.

Зря я это написал, теперь вы можете прикинуть уравнение с моим условием. Ну ладно, будем считать, что вы честно думаете дальше над задачей.
==========================================================================
В общем остановимся, если в 2 раза. Так будет лучше. Т.е. двухкратное отличие будет победой. Точка.

Хе хе, ошибся, может 5 ± 10% грамм? Не уверен, но должен быть близко.

Да, молодец. Ответ 4 грамма с небольшим.
Жаль, что зарплату не начисляешь. Так бы все жили намного лучше.

Расскажешь как решал или интуиция ?

Просто люди часто начинают угадывать с килограммов и спускаются вниз пока глаза не расширятся от удивления. Всё-таки 4 грамма - как бы ерунда для целой тысячи стальных шариков хоть и по миллиметру каждый.
Но если не угадывать сразу, а немного подумать и представить, то всё становится на свои места.

10 × 3,14 × 0,125 — всё это в мозге.

Я понял, т.е. вычисления были. Да ?
Я не против хороших мозгов с возможностью производить арифметические действия не хуже калькулятора, но тут принципиальный момент. Тут не нужен сам ответ, а важен ход мысли и воображение. Именно они должны привести к ответу... почти ответу.

Если интересно альтернативное решение, то я ещё могу написать тут.

Думайте, а я пойду отдохну.

Чуть-чуть читернул Сперва представил, но не был уверен. Поэтому немного поработал с расчётом, мысленно конечно. Но зато тут нет плотность стали и объём сферы.

Был и такой вариант: известно (мне), что соотношение объемов сферы к кубу (если принять сторону куба равным диаметру сферы) равен где-то ~0,5, т. е. ~50%. Масса куба стали с размером 1 мм ~0,0078 г, значит масса шарика стали с диаметром 1 мм будет примерно 0,0078 / 2 ≈ 0,004 г. Умножаем на 1000 и получим 4 г.

Неужели 1000 одномилимитровых стальных шариков будут весить всего 4 грамм?!

Они даже будут занимать объем ~ 0.5 куб.см

они же поместятся в куб со стороной 1см, при этом в этом кубе воздуха будет немало

Да. Понял. Хорошая база у тебя.
Кстати, про такие глаза как на смайле я тогда и говорил. Что, только сейчас вставил ответ ?
========================================================================
Я раньше в письменном виде не разжевывал это рассуждение. Ну сделаем это сейчас и по возможности кратко.

Когда речь зашла о решении без расчетов, а речь идёт о массе, то нам необходимо визуально представить объём объектов о которых идёт речь. Если мы это сделаем, то основываясь на жизненном опыте и хоть каком-то знакомстве со сталями мы сможем сделать нужный нам вывод с той или иной погрешностью.

Правильная визуализация не позволит нам допускать ошибки про жменю, кучу и т.д. шариков с последующими ошибочными представлениями о массе.

Итак у нас имеются 1000 шариков с диаметром 1 мм.

Начнём их размещать. Причем это сделать можно различными способами. Начнём с примитивного и пойдём дальше.

1) Выстроим в один ряд все шарики, т.е. прямолинейно. Получим метровую тоненькую "гусеницу" или бусы из шариков.
При таком раскладе трудновато судить о массе.

2) Сделаем из них двухмерную фигуру. У неё уже будут длина и ширина из этих шариков. Т.е. от линии мы переходим к плокости или поверхности. Имеем лист со сторонами примерно 33 на 30 шариков, а толщина будет только в один шарик. Итак мы получили прямоугольный лист миллиметровой стали 3.3см х 3см. Да ещё и с "перфорацией". Это можно разместить на ладони и о килограммах речь не идёт.

3) Основное решение.
Размещение по объёму. Получаем 10х10х10 шариков. Поскольку диаметр равен одному миллиметру, то все они будут вписаны в одном кубическом сантиметре. Всё верно, ведь в кубическом сантиметре имеется 1000 кубических миллиметров в каждом из которых поселится наш шарик. К тому же заполнение будет не полным.
Представьте у себя на ладони кубик со стороной 1 см, в нём размещены стальные шарики и полно пустот. Теперь начинайте отгадывать.

Вот три основные представления, но есть ещё одно.
Оно относится к третьему рассуждению и основывается на том, что объём пропорционален кубу стороны, радиуса, диаметра и т.д.
Речь идёт о том, что в общем случае объём получается как произведение неких коэффициентов и линейных размеров. Это может происходить различными способами, но главное - это размерность. В конечном итоге объём измеряется в кубических единицах длины.
Например объем прямоугольного параллелепипеда (кирпич) мы находим как произведение трёх сторон (ширина, длина, высота).
Если стороны равны, то мы получаем куб и тогда для нахождения объёма достаточно возвести в куб его сторону.

В случае шарика объём будет пропорционален кубу радиуса (или диаметра - не суть важно).
Тут даже не нужно помнить формулу объёма шара (4/3) * Пи * R^3. Ведь очевидные вещи. Размеры шара определяются только радиусом. Значит объём будет пропорционален его кубу, а что до этого в формуле нам не важно.

Я это подвожу к тому, что увеличение диаметра в 2 раза приводит к увеличению объёма в 8 раз.
Если мы увеличим диаметр в 3 раза, то объём - в 27 раз.
А если в 10 раз, то объём увеличится в 1000 раз.

А значит для представления объёма 1000 шариков нам достаточно увеличить диаметр одного в десять раз и мы получим один большой шар. Этот как бы большой шар у нас будет иметь диаметр 10 мм, т.е. шарик небольшого подшипника, который опять же идеально вписывается в кубический сантиметр.

Ладно. Всё. Хватит.
Не пинайте за эти простыни текста. Уж так вышло.


Ха, Supple Hope, решил все печеньки собрать.
Шучу.
Всем спасибо за участие.

Да... Чёт сложновато представить вес кучки одномиллиметровых шариков, увеличив диаметр каждого в 1000 раз.

Я наверное что-то не понимаю.
Не нужно увеличивать диаметр каждого в 1000 раз. Зачем ? Или это просто размышления ?
Повторюсь, что по объёму 1000 шариков = 1 шару, но с диаметром в 10 раз больше.
Грубо говоря 1000 вишен будет равна 1 грейпфруту, если считать, что его диаметр в 10 раз больше вишнёвого.

================================================================================
Я понимаю, что субботним вечером люди отдыхают и физически и умственно, но вот предлагаю подумать над следующим.

Наполовину заполненное водой ведро стоит на весах. Весы что-то конечно показывают.
Тут мы заходим в эту комнату, берём небольшую гирьку и привязываем к ней верёвку.
Потом подходим к ведру стоящему на весах и опускаем гирьку в воду таким образом, чтоб она полностью погрузилась но не касалась дна и удерживаем в таком положении.

Что будет с показаниями на весах ? Ответ по возможности обоснуйте.

Все исходные данные взяты для примера:
1. Скажем что объем ведра 20 л, заполнен наполовину водой (10 л = 10 кг), а масса пустого ведра 0,5 кг. В итоге показание весов: (20 / 2) + 0,5 = 10,5 кг
2. Теперь полностью погружаем железную гирю с массой 10 кг (тогда объём гири будет 10 / 7874 = 1,27 л) в воду так, чтобы она не касалась стенок и дна ведра
3. Так как гирь вытесняет 1,27 л (1,27 кг) воды, то суммарная масса будет 10,5 + 1,27 = 11,77 кг

Возможно есть ошибки, лень напрягать мозг. Тут главное правильно использовать закон Архимеда.

Весы не шелохнутся, ведь гиря висит на веревке, а на весах стоит ровно то же самое ведро ровно с таким же количеством воды.

А теперь думай

Я ни разу не физик да, с физикой всегда на ВЫ. Могу использовать термины вовсе не относящиеся к физике. К тому же суббота... пиво... Но, что имеем:
Тело не плавает, соответственно его масса не равна нулю, но и на ведро тело не "воздействует" т.к. мы

и

количество воды в ведре уменьшилось -> масса ведра с водой и с висячей гирей уменьшилась.

ЗЫ
Как мне видится, физически тело просто висит на ведром с водой.

Считаю тему следует развивать, но не по выходным

но под водой предметы "весят" меньше, вода их выталкивает с силой пропорциональной объему предмета, собственно ровно на эту силу и начнет больше давить ведро на весы

Вес ведра вырестет на массу вытесненной гирей воды. Гирю мы держим рукой, но сила Архимеда помогает (гиря для нас легче). Эта сила будет довить на весы, потому что халявной силы/энергии не бывает.

Проще говоря масса увеличится столько, сколько погруженный предмет вытесняет воду в литрах (т. к. 1 л воды весит почти 1 кг).

Я человек простой и проверю это экспериментально.


Он прав.

Ой, давно не заходил сюда. Кстати, у меня сейчас отпуск.

Да, многие были правы, произойдёт изменение показаний на весах. Это изменение скажет нам о том, что вес увеличился на величину равную силе Архимеда, которая стала действовать на тело погруженное в воду.

Тут прозвучали логичные выводы и даже определенные вычисления, но я добавлю один термин, который нужен, если решать эту задачу с помощью формул рассматривая замкнутые системы тел. Наверное многие сталкивались в своей жизни с письменными экзаменами и устными собеседованиями. Так вот на словах то мы решили, а как это дело записать, если требуется конкретное решение, т.е. нужна математическая модель происходящих событий.

И тут нам поможет понятие натяжение нити. Когда мы погрузили нашу гирьку в воду, то натяжение нити уменьшилось на силу Архимеда...., хотя давайте всё по правилам сделаем.

Для начала предлагаю перейти от веса к силе тяжести. Да, будем считать, что вес равен силе тяжести. Другими словами наше тело действует на опору с силой равной силе тяжести.

Пусть :
F1 - сила тяжести ведра. [Вниз]
F2 - сила тяжести воды. [Вниз]
F3 - сила тяжести гири. [Вниз]
Верёвка будет идеальной нитью, а значит она не растягивается, не имеет массы и размеров и её хрен порвешь .
T - сила натяжения нити. [Вверх]
А - сила Архимеда действующая на гирю. [Вверх]
R - реакция со стороны весов на действующую на них силу, т.е. их показание. Мы эту реакцию ищем. R - ? [Вверх]
В квадратных скобках указано направление сил.

По сути мы имеем дело со статикой. У нас всё покоится, а значит равнодействующая равна нулю.

1) До погружения.
R-F1-F2=0, отсюда R=F1+F2.
Отдельно можно рассмотреть гирю висящую на нити в воздухе. Тут всё просто : T-F3=0, отсюда T=F3. Это уяснили и забыли.

2) После погружения.
Сразу рассмотрим гирю на нити в воде . T+A-F3=0, отсюда T=F3-A. Ну это логично, что сила Архимеда уменьшает натяжение нити и тем самым облегчает удерживание. Это уяснили и запомнили.
Далее переходим к весам и силам в этой системе тел:
R+T-F1-F2-F3=0, отсюда R=F1+F2+F3-T ; Интерпретируя можно сказать, что показания учитывают вес всех тел минус натяжение нити, т.е. как бы существует некая компенсация и именно это не даёт по полной нагрузить весы.
Подставляя вместо T выражение (F3-A) получим R=F1+F2+F3-(F3-A)=F1+F2+F3-F3+A=F1+F2+A.
Итак R=F1+F2+A.

Если сравнить полученный результат с тем, что мы получали до погружения, то видно увеличение реакции на силу Архимеда. Всё.

Шары, шары... вот задача, в которой есть не только шары, но и Механический!

Итак, слушайте прохладную историю. В прошлом году цех точной механики одного нижегородского предприятия заказал на ХЗВ 240 шариков диаметром 3.05мм. Из Харькова прислали 240 шаров, но вот их диаметры не укладывались ни в какие допуски. Соседний цех по ремонту велосипедов согласился пустить шарики в дело, но с условием, что они будут уложены в две коробки, раздельно большие и раздельно меньшие, и на каждой коробке будет указан общий диаметр для всей коробки.
Т.е. требуется определить предельный Ф, ниже которого шарики будут уложены в коробку А, и, следовательно, оставшиеся шарики пойдут в коробку Б; а ещё нужно найти два числа а и б, которые следует указать на коробках. Все три числа должны быть такими, чтобы сумма абсолютной погрешности была наименьшей. Под абсолютной погрешностью подразумевается абсолютная разность между диаметром шарика и надписью на ящике, в который он укладывается.
Тяжело вздохнув, начальник цеха выдал Механическому старый пасаметр и коробку с шариками, дабы составить таблицу размеров. После сортировки образовалось вот что:

Считайте.

У вас 10 шаров при замерах сломались/потерялись. В таблице только 230

Спасибо, исправил. Набирал на ноуте, видно, промахнулся пальцем мимо клавиши

Меня всегда бесили задачи по физике особенно...
Почему Энштейн выглядел дебилом, хотя умнее его не было, не считая вот этого чуда



Они решали такие задачи.

Вот если бы, да кабы...

Меня еще в детстве осадила физичка, сказала: - если будешь умничать, то станешь Энштейном - и показало его фото.

Взгляд со стороны и чужое мнение он учёл в своей теории относительности. Просто читается между строк.

Многие учёные возможно выглядят как чокнутые, но не дебилы, имхо.
Когда ты полностью, всецело, с головой погружаешься и существуешь там, то до внешности особо нет дела. Поведение тоже меняется.

Я помню одного профессора/ученого из своего подъезда, так он бывало показывал пропуск жене в дверной глазок перед тем как войти к себе домой. Внимание рассеяно во всяких высоких материях.

Я например когда в общаге часов по 10-12 решал уравнения с задачами.... да ещё иногда и пьяный, то частенько ловил себя на том, что выгляжу смешно и глупо. Волосы торчали, сигарета во рту, классические брюки + шлёпанцы и носки. Бывало всякое. Но то в прошлом. Это тоже опыт жизни.

По коридору ВУЗа идет профессор. Навстречу студент:
- Здравствуйте, профессор. Можно Вас спросить?
- Конечно, спрашивайте, молодой человек.
- Скажите, профессор, Вы когда спать ложитесь, бороду на одеяло или под одеяло кладете?
После некоторой паузы:
- Да, знаете, как-то не задумывался.
- Ну, извините, пожалуйста.
Разошлись.
Через неделю зеленый профессор с кругами под глазами встречает в коридоре того же студента и хватает за грудки:
- Ну ты и сволочь! Неделю уже спать не могу - и так неудобно, и так неудобно!