Задачка с шариками и водой

[rutinin.livejournal.com]

Чтобы не только про пресс-конференцию думать, можно отвлечься на боянчег, который опубликовал masterok.

Comments

[neosmit.livejournal.com]

Представьте что плотность шарика равна плотности воды , или точнее вес шарика равен силе архимеда, сила архимеда действует и шарик висит в середине, и пофиг на открытую систему, веса будут равны. Следовательно суть в том , что опорой для отталкивания воды в стакане является лишний вес шара.

[stariy-khren.livejournal.com]

Вы не совсем правы. Сейчас поясню в чем.

"Лишний вес шара" в данном случае действительно является именно "опорой", но опора эта располагается вне системы. Иначе этот "лишний вес" надо было бы взвешивать (т.е. класть на чашу весов - вводить в систему) еще до погружения шара. Собственно, об этом я и писал - либо кронштейн-опору надо вводить в систему, либо с правой стороны система открытая. И именно об этом я говорил, когда пояснял, что нить подвеса разгрузится на величину архимедовой силы, а вес стакана на нее же и увеличится.

По условиям задачи вес "стального" шара >> архимедовой силы. Это именно исходное условие! Если мы вес шара делаем равным или меньшим архимедовой силы, то получаем ровно тот же вариант, что и слева - т.е. вес стакана увеличится лишь на вес шара. Но тогда из задачи по определению уйдет часть условия, делающая систему открытой - т.е. уйдет внешний кронштейн-опора, на котором остается тот самый "лишний вес".

Вы совершенно правильно говорите, что в этом (т.е. в измененном) случае не суть важно - открыта система или нет. Но, подчеркиваю, это будет уже другая задача, с другими условиями.

В нашем же случае важно отметить (и именно в этом суть задачи и причина перекоса весов), что "лишний вес" для нас важен не сам по себе, не как некая конкретная физическая опора для воды (следовательно, и для перекоса), но именно как "мост" в открытую систему, через который в закрытую систему поступает внешнее воздействие, перекашивающее весы. Именно для этого в условие и введен (и черным по белому нарисован на схеме) кронштейн с подвесом, стоящий именно вне тарелки весов.

Иными словами, вы правы в отношении "лишнего веса" (как опоры для воды), но ваш ответ не полный и, главное, не отражающий самой сути задачи. Суть задачи - проверка понимания принципа открытой/закрытой системы.

[biglebowsky.livejournal.com]

IMHO, беспполезно
Либо человек знает физику, и ему совершенно очевидно, что левая часть весов будет подниматься. Причем очевидно настолько, что реакция - а над чем здесь думать?! В чем "подвох" задачи? Для кого такая задача предназначена: неужто найдутся люди, которым ответ не ясен с первого мгновения ?
Либо человек не знает физики, и никакие объяснения не помогут.

[rapucha.livejournal.com]

>и никакие объяснения не помогут.
Это означало бы, что знание физики дается при рождении.

"Очевидно" -- очень слабое обоснование. Критерий понимания -- именно способность объяснить другому.

[biglebowsky.livejournal.com]

Я не биолог и могу ошибаться. Мне казалось, что когда мозг решает какие-то повторяющееся задачи определленного типа, то образуются сециальные соединения синапсов. Т.е., "архитектура" мозга меняется под класс задач. А из этого неприятный вывод - объяснение должно быть не только правильным, но и продолжительным по времени, чтобы синапсы успели прорасти, куда нужно. То есть, методика объяснения по данной задачке может выглядеть несколько странно. Скажем, год тренировать мозг спросившего на простейших задачках, а потом произнести просто пару ключевых слов по данной задачке. В рамках LJ такой подход невозможен.

[rapucha.livejournal.com]

думаю, биологи ничего толком не знают. Ну да, чтобы воспринять объяснение, надо знать формализм, в котором оно сделано. Т.е пройти обучение. Предположим, что это сделано.

После этого каждое утверждение, сделанное в решении задачи, любой силлогизм можно обосновать отсылкой на какую-либо изученную в процессе обучения ситуацию("закон","формулу"), либо на один из шагов решения.

Когда достаточно "произнести пару ключевых слов" -- это срабатывает уже выработанный навык решения задач, зачастую логические цепочки при этом сокращаются. Нахождение правильного ответа не тождественно расписанному логическому пути поиска решения, который можно проверить.

Во, в проверяемости всё и дело, для меня. А то мало ли, может в процессе отвечания случилось две ошибки в знаках, например. Ответ годится, а методика неверна. Такое, кстати, случается.

[biglebowsky.livejournal.com]

ОК. Я могу попробовать объяснить, но сомневаюсь, что Вы поймете.


1) Для начала, рассматривается следующая задачка.



Оба шарика закреплены на внешних по отношению к весам штативах, нити заменены на жесткие штанги.
Утверждается, что вода в стаканах "не догадается" о материале шариков, на воду будет воздействовать только форма шариков. Т.е., по воздействию на воду задачка симметрична => по воздействию на весы задачка симметрична => весы в равновесии.

2) Теперь переделаем нашу конструкцию до варианта, изложенного в условии. Что изменится для весов?
С правой чашкой не произойдет ничего, а вот левую чашку начнет тянуть вверх ниточка. Сила натяжения этой ниточки и создаст асимметрию. Причем, натяжение ниточки легко посчитать. Она равна "вес вытесненной шариком воды минус вес пинпонгового шарика".

[rapucha.livejournal.com]

Я не то чтобы не понял вашего объяснения, я не поверил в часть про ниточку, которая тянет чашку. На мой взгляд там совсем другая механика. Ниточка тянет, в ответ дно стакана прогибается и эта упругая сила компенсирует натяжение нити. Весы, как мне кажется, этого не увидят. Увидит прибор, меряющий малые смещения.

Упростим картинку. Возьмем стакан, шарик на ниточке и не-рычажные весы. Пружинные, или электронные. Зальем водой, чтобы шарик всплыл и натянул нитку. Засечем вес, и обрежем ниточку. Очевидно, она перестанет что-либо тянуть. Изменятся ли показания весов? По вашему объяснению, должны.

[biglebowsky.livejournal.com]

Re: "я не поверил в часть про ниточку, которая тянет чашку. На мой взгляд там совсем другая механика. Ниточка тянет, в ответ дно стакана прогибается и эта упругая сила компенсирует натяжение нити."

Об этом и речь. У Вас нет навыков мысленно "нарезать" системы из нескольких тел на подсистемы и понимать, как подсистема (вся, целиком) прореагирует на внешенее воздействие.


Re: "и обрежем ниточку". Да, после этого ниточка перестанет тянуть. Кроме того, шарик всплывет, и уровень воды, в результате этого, понизится. А в результате этого вода будет давить с другой силой на дно стакана :-)))

[rapucha.livejournal.com]

Так что будет в этом, упрощенном, случае? После обрезания нити показания весов уменьшатся? И, кстати, в какой момент это произойдет -- после обрезаняи ниточки, или когда шарик всплыл? Представим высооокий стакан, и длительный процесс всплытия.

Можете вы предсказать, каковы будут показания пружинных весов:
1 сразу после обрезания нити
2 пока шарик всплывает
3 когда он всплыл.

Буду благодарен за более ответ подробный, чем просто "да, могу" ))

[biglebowsky.livejournal.com]

По завершении колебаний от переходного процесса - не изменятся.


1) Переходный процесс, вода начнет ускоренно двигаться вниз. Нагрузка на чашку весов уменьшится.
2) Скорсть шарика стабилизируется за счет гидродинамических сил. Показания весов вернутся к исходному значению.
3) В момент" выпрыгивания" шарика на поверхность воды - переходный процесс, весы покажут чуть больше.
4) По завершению колебаний поверхности воды - исходные показания весов.


Можете провести эксперимент - положить мобильный телефон на чашку весов, включить виброзвонок и убедиться, что стрелка весов начнет дрожать / показания цифрового инликатора начнут "глючить".

[rapucha.livejournal.com]

Если показания в конце будут такими же, то я, видимо, не понимаю что значит "нитка тянет чашку". Если эта сила дает вклад в показания весов, то убрав ее, мы должны увидеть изменение показаний. Причем, раз нитка тянет чашку, вес должен увеличиться. Это следствие из утверждения "нитка тянет чашку вверх, это натяжение созадет ассиметрию" Обрезали нитку -- убрали тягу вверх -- вес должен увеличиться.
Что я понял неправильно в вашем объяснении?

[biglebowsky.livejournal.com]

Чтобы из модельки убрать нитку, недостаточно эту нитку перерезать. Нужно еще придавить сверху чем-то шарик, чтобы он не всплывал.

Давайте на этом прекратим это обсуждение.
Я высказал тезис - я не смогу Вам объяснить решение задачки, даже если очень постараюсь.
Мы решили провести прямой эксперимент: обменялись несколькими комментариями и убедились - я , действительно, не могу объяснить.