Разомнем извилины? (Прямой и обратный отвесы)

Сила с которой земной шар притягивается отвес есть результирующая всех сил притяжения создаваемых отдельными элементами из которых состоит земля. Одним из элементов является вода в водохранилище. Увеличиваем массу воды - увеличиваем силу притяжения воды. В итоге результирующая сила притяжения земного шара изменяет свою величину и направление, заставляя отвес перемещаться в соответствии с перемещением вектора силы притяжения земного шара. По этому, по-моему, виновником появления силы F является ИЗМЕНЕНИЕ силы притяжения воды.

 

Вот с такой формулировкой я, пожалуй, соглашусь.
Ведь когда под действием силы F отвес займёт новое положение (вдоль отвесной линии), сила F исчезает, хотя притяжение водохранилища никуда не исчезло.
На появление силы F влияет именно изменение сил притяжения (и не только воды).

 

Кроме ПГСник, Мое видение вопроса в приложенном файле.Схема упрощена для того чтобы снять вертикальную составляющую гравитационной нагрузки.Усл. обозначения Rп- выталкивающая сила поплавка.Fн- сила натяжения струны.Gп-вес поплавка.Fгр- дополнительная гравитационная нагрузка. Обращаю Ваше внимание, что в случае когда поплавок откланяется от водохранилища многоугольник сил не замкнут, т. е. для того чтобы груз находился в состоянии покоя к нему надо приложить усилие F = -2Fгр. Т. е. решение неверное. Пожалуйста Ваши комментарии. Да и еще :

Это мое высказывание неверно. Выталкивающая сила равна конечно же сумме веса поплавка и силы натяжения струны.

 

ПГСник, не могу открыть Ваш dwg-файл. Пожалуйста пересохраните в версии от 2007 и ниже, или в виде рисунка.

 

Вроде сохранен в 2000. Сейчас попробую еще раз.

 

Открыл и посмотрел. У Вас неверно изображены векторы сил, именно поэтому многоугольник сил не замыкается.
На рисунке не учтено, что, как только сбоку появилась дополнительная масса, произойдёт уклонение отвесной линии. Одновременно и вместе с отвесной линией изменят направление и векторы силы тяжести поплавка и его выталкивающей силы. А на Вашем рисунке этого не происходит.

Избавиться от каши из векторов можно последовательной заменой пары сил одной равнодействующей силой.
Так, пользуясь вашими обозначениями, при появлении водохранилища на поплавок действует сила притяжения Земли Gп и сила Fгр. Равнодействующей этих сил будет новая сила тяжести поплавка P, и она будет направлена строго по направлению отвесной линии (далее о Gп и о Fгр можно забыть).
На поплавок, погружённый в жидкость, действует выталкивающая сила которую назовём Pв, которая тоже направлена строго по направлению отвесной линии, но в направлении противоположном силе P.
Если P> Pв, поплавок утонет.
Если P= Pв, поплавок не будет иметь подъёмной силы и не натянет струну.
Если P< Pв, тогда, в результате сложения этих сил появится равнодействующая сила Pп (подъёмная сила), направленная вверх строго по направлению отвесной линии (теперь можно забыть о P и Pв, а вместо них далее рассматривать силу Pп).
Удерживать поплавок от всплытия может только струна, действующая на поплавок силой натяжения Pн, равной силе Pп, но противоположной по направлению.
Теперь для рассмотрения остались всего две силы – Pн и Pп (то, что было на моих рисунках).
Если струна отвеса совпадает с отвесной линией, тогда Pн и Pп будут направлены строго в противоположных направлениях и равнодействующая этих сил будет равна нулю, поплавок в равновесии и покое.
Если же струна отвеса не совпадает с отвесной линией, тогда Pн и Pп образуют параллелограмм сил и появится сила F, которая будет действовать на поплавок и стремиться привести струну в отвесное положение.

Другими словами, и отвесная линия, и прямой отвес, и обратный отвес в равной степени подчиняются одному Закону Всемирного Тяготения. Поэтому, изменение расклада гравитационных сил одинаково отразится, как на прямом отвесе, так и на обратном отвесе.
При уклонении отвесной линии, оба отвеса отклонятся на одинаковую величину. По показаниям отвесов величину уклонения отвесной линии вычислить не получится.

 

Ув. ЮС, нарисуйте пожалуйста свой многоугольник сил и обсудим его. Извините, но Ваши рассуждения об отвесной линии меня не убеждают. Нарисуйте многоугольник. Иначе, извините, в Вашей схеме прослеживается "вечный двигатель".

 

На схеме "б" многоугольник кстати замыкается. Ну а общая сила притяжения в нем учтена, пускай даже по моей прихоти она изображена в виде двух векторов.

 

Попробуйте проделать на Вашем рисунке с векторами сил всё то, что я уже написал, и обратите внимание на выделенные моменты:

Проделав всё по порядку, Вы должны получить примерно такую же картину, что я ранее уже приводил:

- На первом кадре баланс сил до влияния водохранилища.
- На втором кадре баланс нарушен с появлением водохранилища. Отвесная линия (штриховая) приобрела уклонение от прежнего положения. Возник параллелограмм сил.
- На третьем кадре баланс восстановлен.

Обратите внимание, что сила натяжения Pн всегда направлена на точку зацепа и вдоль струны отвеса, а подъёмная сила поплавка всегда направлена вверх вдоль (параллельно) отвесной линии.

"Вечного двигателя", увы, не получается. На третьем этапе баланс сил восстанавливается, все движения прекращаются и система приходит в равновесие (до очередного изменения внешних масс).

 

Неплохо было бы дорисовать уровенную поверхность воды, возможно для ПГСник многое прояснилось бы.

 

Можно нарисовать, но и так должно быть понятно из определения, данного ещё в сообщении #236.

Соответственно, уровенная поверхность (поверхность воды) будет нормальной к отвесной линии.

 

А что может прояснится? Часть внешней нагрузки перераспределится и будет уравновешено выталкивающей силой? Возможно. Т.е. Горизонтальная составляющая силы натяжения Fн уменьшится ровно на величину горизонтальной составляющей выталкивающей силы. Ув. ЮС, ivsem, и все те кому данная тема еще интересна. Позволю себе напомнить Вам следующие постулаты:
1. Сила действия равна силе противодействия.
2. Если равнодействующая всех сил приложенных к телу равна нулю, то тело(по последним данным материальная точка) находится в состоянии покоя ( неподвижна или движется равномерно)
Тело передвигается в сторону приложенной силы.
Узнали? Это законы Ньютона. Так, как я их помню на сегодняшний день.
На схеме "а" поплавок находится в равновесии. Затем на него воздействует сила Fгр. Все остальные, вновь появившиеся силы, реактивные. Т.е. приложенная внешняя сила, перемещение, реактивная сила.Уменьшается внешняя сила, уменьшается перемещение, уменьшаются реактивные силы. Система возвращается в первоначальное положение. Какие силы будут перемещать поплавок в противоположную от водохранилища сторону. Проанализируйте внимательно. Может быть Вы оппонируете не мне, а законам Ньютона, которые никто пока не отменил?

 

Забавное у Вас представление о системе координат. Как известно, система координат позволяет отобразить в графическом и числовом виде положение переместившихся в ней объектов. Интересно, как бы Вы, в Вашей "единственной" системе координат, в числовом виде подтвердили смещение отвесов (струн прямого и обратного отвесов) в одну сторону - от водохранилища.
Допустим, в моей единственной системе координат (в Автокаде) прямой отвес сместился по оси Х на плюс 1 мм т.е. в сторону водохранилища, а обратный отвес сместился по оси Х на минус 1мм т.е. в сторону от водохранилища. Точки их подвеса /якоря остались неподвижны.
Очень любопытно узнать, - как выглядят числа этих смещений в Вашей "единственной" СК ?

 

Ув. ПГСник, начнём с Ваших рисунков, где добавлены мои исправления красным цветом.

1 – вариант А (сухое водохранилище).
Направления векторов показаны правильно – все совпадают с отвесной линией. Но почему вес поплавка (Gп) равен выталкивающей силе (Rп)? Кроме того, показана ещё и сила натяжения (Fн). Теперь, если сложить вектора трёх сил, действующих на поплавок, то равнодействующая сила будет направлена вниз и поплавок утонет!
Если Вы хотите задачу на сложение сил решить графически, то векторы сил надо отображать в определённом масштабе, пропорционально величинам этих сил.

2 – вариант Б (водохранилище наполнено). Тут всё неправильно.
Как только появляется дополнительная масса, сразу же, вместе с уклонением отвесной линии, меняется направление силы тяжести и выталкивающей силы. При этом, реакция поплавка и струны отвеса может запаздывать (они ещё некоторое время могут оставаться на месте, сохраняя инерцию покоя).
У Вас же на рисунке струна с поплавком почему-то сместились к водохранилищу, а векторы Gп и Rп, те, что должны быть неразрывно связаны с результирующей силой притяжения (то есть отвесной линией), почему-то направлены под углом к отвесной линии?

Одна из причин Ваших заблуждений в том, что зациклились на силе Fгр, и рассматриваете её отдельно от силы притяжения земли. На поплавок действует не только притяжение водохранилища, но притяжение Земли, а их равнодействующая направлена вниз вдоль (параллельно) отвесной линии. Я ведь не зря вам советовал последовательно заменять две силы одной равнодействующей, тогда о первых двух можно забыть, поскольку они обе присутствуют в этой равнодействующей. При меньшем количестве векторов и рисовать, и понимать ситуацию становится проще.

Когда Вы последовательно избавитель от всех лишних сил, оставив лишь подъёмную силу поплавка и равную ей силу натяжения струны, станет легко понять, куда именно будет (или не будет) смещаться поплавок. В конечном счёте получится примерно так:


И всё это в строгом соответствии с законами Ньютона и Архимеда.

Знаете, Анатолий,мне Ваше представление о системе кажется ещё более забавным, если в одном сечении плотины счёт идёт: то от одной точки, то от другой, то снизу вверх, то сверху вниз. Это скорее хаос, нежели система.
В нашей "единственной" СК всё предельно просто, как в нивелировке. Только вместо горизонтальной линии визирования есть вертикаль в виде струны отвеса.
Вместо отсчётов по рейке – замер координатомером от контрольной точки до струны.
В нивелировке превышения вычисляются как З-П – по отвесу смещения (наклон) как Нижн.-Верхн.
Дальше надо рассказывать?

 

Да, уж будьте так любезны. Только, по возможности, без лукавства. Ибо до сих пор мы вели речь не о системе, а о системе координат, что, согласитесь, совсем не одно и то же. На всякий случай напомню суть нашего разногласия: Вы утверждаете, что прямой и обратный отвесы уклоняются в одну сторону - от водохранилища, а я утверждаю, что в разные, в одной системе координат (ну хотя бы потому, что один отвес прямой, а другой обратный).
Если уж Вам неудобно доказать это на условных числах уклонения отвесов в одной системе координат, то можете перейти на замеры координатомером.
По моему мнению показания координатомера от контрольной точки до струны будут иметь разные знаки на разных отвесах: поскольку прямой отвес уклонится к водохранилищу, а обратный отвес - от водохранилища (речь только об уклонении от массы воды).
А как по Вашему?

 

Чтобы ответить о контрольных точках, и зная вашу непоследовательность в точках (системах) отсчёта, хотелось бы уточнить - что Вы подразумеваете под контрольной точкой? Дело в том, что при изменении уровня водохранилища происходит наклон плотины, и вместе с наклоном смещаются и контрольные точки и точки зацепов струн отвесов (то есть Ваши системы СК).
Если же говорить о смещении верха струны отвеса относительно её низа, то при наполнении водохранилища и на прямом и на обратном отвесах верх струны относительно её низа сместится от водохранилища.
По сути дела, у нас по разностям отсчётов координатомером измеряются приращения координат, поэтому СК всех отвесов едина для одной последовательной системы отвесов (системы из нескольких отвесов от основания до гребня).

 

Ну в общем, параллельны они будут

 

Открываете в Аcad, последовательно наводитесь на вектора сил, убеждаетесь в том, что Вы не правы.

Все в масштабе, правда вот значений мы не знаем. Не надо ув. ЮС, писать вещи, которые не соответствуют действительности, тем более что файл в свободном доступе.

Увольте, Вы же не за секунду наполняете водохранилище.

В сторону действия внешней силы, которая выводит систему из равновесия.

Вообщем-то сделано это для наглядности, если Вас это смущает проведите результирующую силу, от сил Gп и Fгр, ничего в расчетах не изменится.

Никогда ни о чем не следует забывать.В любой момент заполнения водохранилища, равнодействующая всех сил должна быть равна нулю, т.к. поплавок находится в состоянии покоя, и поэтому же на него не может действовать никакая сила F, (это я о Вашей схеме), если только эта сила не является реактивной силой системы обратного отвеса (комбинацией горизонтальных составляющих силы натяжения струны и выталкивающей силы)на внешнюю силу Fгр, которая является конечно же горизонтальной составляющей силы тяжести.

Не хотелось бы повторяться, но раз Вы настаиваете, то в соответствии с законами Ньютона сила противодействия равна силе действия, если тело находится в состоянии покоя, то равнодействующая всех сил действующих на тело равна нулю в любой момент(т.е. никаких непонятных сил F, которые ничем не уравновешиваются), ну и тело перемещается в сторону действующей на него силы. Протестируйте Вашу гипотезу на соответствии законам Ньютона и самое главное нарисуйте замкнутый многоугольник сил при том варианте развития событий (отклонения поплавка в сторону противоположную действующей силе) который Вы отстаиваете. Только пожалуйста поаккуратнее с фактами.

 

Конечно же, наполнение и сработка водохранилища – процесс медленный.

Когда масса водохранилища не изменяется, никакой силы F нет, и поплавок удерживается в состоянии покоя лишь двумя силами – силой натяжения струны и подъёмной силой поплавка (которые равны по величине, противоположны по направлению и совпадают с отвесной линией).

Раскрыть Спойлер Свернуть Спойлер

Подъёмная сила поплавка – равнодействующая от сложения сил:
- выталкивающей силы,
- силы притяжения Землёй,
- силы притяжения водохранилищем.

Но в любой момент изменения массы водохранилища система отвеса никак не может находиться в покое. Изменение массы водохранилища неизбежно приведёт к изменению сил притяжения, стремящихся вывести систему отвесов из равновесия.
Вместе с изменением массы водохранилища будет меняться положение отвесной линии и вектор подъёмной силы поплавка.
Если поплавок вместе со струной ещё сохраняют инерцию покоя (а они её сохраняют, поскольку для преодоления инерции покоя нужна сила, которой пока нет), то и вектор силы натяжения пока не изменился.
Теперь, когда один вектор изменился, а другой нет, нарушается ранее существовавший баланс сил. Появляется новая сила – та самая равнодействующая сила F, направленная ОТ водохранилища и стремящаяся привести поплавок со струной на новую отвесную линию, проходящую через точку зацепа струны отвеса. Когда струна с поплавком вернутся на отвесную линию, наступает баланс подъёмной силы и силы натяжения, а сила F исчезает.
При этом реакция отвеса (как тела обладающего массой и инерцией покоя) всегда будет чуть запаздывать (пусть даже на доли миллисекунд). По сравнению с массой струны и поплавка, сила F очень мала. Чтобы переместить струну и поплавок нужно преодолеть инерцию покоя, придать им некоторое ускорение, преодолевая также вязкость демпфирующей жидкости в баке. В реальности, если слегка вывести отвес из равновесия (лёгкое касание пальцем), то требуется несколько минут, пока система отвеса снова не придёт в равновесие.

Насколько я понял, Вы продолжаете настаивать на том, что струны двух отвесов (прямого и обратного), расположенных рядом, будут не параллельны из-за влияния массы водохранилища?

 

Еще не вечер дядя Вова

ЮС, этот Ваш абзац не обсуждаю, ибо он весь опять от лукавого... Ведь даже в том, что вы процитировали мной было написано: "речь только об уклонении от массы воды". Для выяснения направлений уклонения отвесов только от массы воды плотина считается абсолютно несгибаемой и неподвижной.
Контрольной точкой будем считать нулевой отсчет на координатомерах, совмещенный со струнами обоих отвесов до появления отклоняющих масс воды.. Координатомеры намертво закреплены на теле абсолютно неподвижной плотины: один у поплавка обратного отвеса и другой у груза прямого отвеса.
Вопрос: с какими знаками (одинаковыми или разными) будут величины уклонений отвесов на координатомерах после появления отклоняющих масс воды? Или по простому: в какую сторону ( в одну или в разные) относительно водохранилища уклонятся отвесы?