Лидеры категории
Лена-пена
М.И.
Y.Nine
•••
Искусственный Интеллект
Искусственный Интеллект
Искусственный Интеллект
Почему щёлкает бич? Мне интересна физика процесса. Ведь конец совсем тонкий, а гремит не хуже пистолета!
Чак Каземерчак
(19243),
закрыт
12 лет назад
Лучший ответ
Владимир Смольский
(10209)
12 лет назад
Последний автор - как раз хорошо описал почему кончик разгоняется до сверхзвуковой скорости. Взмахом руки формируется волна, она "бежит" по бичу. Сечение бича уменьшается - поэтому по закону сохранения импульса
mV=const
во сколько раз уменьшается масса - во столько раз увеличивается скорость.
Существенно, что механическакя энергия mV^2/2 не сохраняется - пользоваться законом сохранения мех. энергии нельзя - есть деформации при изгибе бича.
А теперь сделаем численную оценку. С уменьшением диаметра, площадь сечения (а значит и масса на ед. длины) падает в квадрате. Скорость звука 330 м/сек. Пусть толщина бича меняется от 50 мм до 2 мм - погонная масса уменьшится в 625 раз - такой примерно "коэффициент увеличения скорости" можно получить. Достаточно развить рукой скорость (при замахе) 1 м/с - точно разгонишь кончик до сверхзвука.
mV=const
во сколько раз уменьшается масса - во столько раз увеличивается скорость.
Существенно, что механическакя энергия mV^2/2 не сохраняется - пользоваться законом сохранения мех. энергии нельзя - есть деформации при изгибе бича.
А теперь сделаем численную оценку. С уменьшением диаметра, площадь сечения (а значит и масса на ед. длины) падает в квадрате. Скорость звука 330 м/сек. Пусть толщина бича меняется от 50 мм до 2 мм - погонная масса уменьшится в 625 раз - такой примерно "коэффициент увеличения скорости" можно получить. Достаточно развить рукой скорость (при замахе) 1 м/с - точно разгонишь кончик до сверхзвука.
Дмитрий НизяевИскусственный Интеллект (804810)
12 лет назад
И это неверно. Сечение бича вовсе не обязательно должно уменьшаться. Масса по ту сторону волны умньшается и без этого - за счет сокращения длины хвоста. Но скорость звука здесь все-таки ни при чем. Рассмотрев конец бича внимательно, нетрудно увидеть глубокие вмятины и потертости, которые свидетельствуют, что веревка именно бьет сама по себе. Этого уже вполне достаточно для громкого звука.
Попробуйте просчитать (раз Вам нравится через цифры действовать) - какой участок веревки имеет шанс превысить скорость звука, какова его плозадь поверхности, затем - какую дистанцию этот участок веревки преодолевает со сверхзвуковой скоростью. Потом набросайте в виде схемы, какого размера и формы должна получиться ударная волна. Все это покажет вам, что если даже концик бича и превысит скорость звука, то очень на краткой дистанции. Фронт ударной волны получится коротким, сантиметры. Такой фронт НЕ МОЖЕТ пролететь сотню метров до зрителя, не рассеявшись. А вот звук удара - может.
Попробуйте просчитать (раз Вам нравится через цифры действовать) - какой участок веревки имеет шанс превысить скорость звука, какова его плозадь поверхности, затем - какую дистанцию этот участок веревки преодолевает со сверхзвуковой скоростью. Потом набросайте в виде схемы, какого размера и формы должна получиться ударная волна. Все это покажет вам, что если даже концик бича и превысит скорость звука, то очень на краткой дистанции. Фронт ударной волны получится коротким, сантиметры. Такой фронт НЕ МОЖЕТ пролететь сотню метров до зрителя, не рассеявшись. А вот звук удара - может.
Владимир Смольский
Мудрец
(10209)
Дмитрий, этот вопрос хорошо известен. Даже в что-где-когда его задавали. Чаще всего при объяснении делают ошибку -
мол и закона сохр. энергии mV^2/2=const - скорость с уменьшением массы растет в квадрате. Следует пользоваться законом сохр. импульса - энергия не сохраняется.
Рассуждения про
Фронт ударной волны получится коротким, сантиметры. Такой фронт НЕ МОЖЕТ пролететь сотню метров до зрителя, не рассеявшись.
я даже не обсуждаю - это Вы с потолка и про размер и про степень затухания.
Выстрел из пистолета - тоже изначально фронт ударной волны несколько см - а слышно.
Чак КаземерчакМудрец (19243)
12 лет назад
Ребята, я заинтересован и хотел бы всё-таки продолжения дискуссии. Вспомните школьную хлопушку сложенную из развёрнутого листа тетради. Принцип тот же что вы описали?
Искривление времени Серия 10 (Звуковая волна от хлыста,
Остальные ответы
Сергей Прозоров
(3051)
12 лет назад
потому. что самый кончик хлыста в фазе "щелчка" преодолевает звуковой барьер
Чак КаземерчакМудрец (19243)
12 лет назад
Попробую поискать и разобраться что это за звуковой барьер. Может вкратце объясните куда смотреть и что искать?
Дивергент
Высший разум
(1642479)
Скорость распространения звука в воздухе превышает. При преодолении предметов звукового барьера раздается "хлопок".
Дмитрий Низяев
(804810)
12 лет назад
Какие глупости, прости господи. Какой там звуковой барьер, ну что вы.
Вот вам механизм процесса. Сначала бич раскручивается. За счет центробежной силы создается некоторое умеренное натяжение на всей длине бича. Потом вы совершаете широкий энергичный взмах. Попробуйте так же взмахнуть рукой, держа в ней веревку, другой конец котороы привязан к столбу. По веревке побежит волна - широкая волна, шириной с ващ взмах руки. Дойдя до столба, волна эта РЕЗКО, ударом, дернет за привязь, и может ее сорвать. Но если привязано крепко, то волна отразится и побежит по веревке обратно к вам. Примерно такая же волна бежит и вдоль бича, пока он свободно натянут в воздухе, а не лежит на земле.
Волна эта - изогнутый участок веревки, который использует ее натяжение в качестве пружины, "оттягивает" на себя свободный конец веревки, временно укорачивая ее. Но натяжение бича отличается от натяжения веревки, привязанной к неподвижному столбу тем, что обеспечивается центробежной силой. А эта сила, в свою очередь, зависит как от скорости вращения бича вокруг вас, так и от МАССЫ его. Чем тяжелее - тем сильнее натягивается. Так вот, бегущая по веревке волна пытается поглотить в себе часть длины веревки, вытягивая ее откуда удастся. С одной стороны веревку держит Ваша рука, зато другой конец - летит свободно в воздухе, удерживаемый только центробежной силой, упругой силой. Ч сила эта тем больше, чем более длинный (а значит, массивный) кусок веревки оказался между волной и свободным конйом бича. Следите за мыслью?
Так вот, пока волна бежит от Вас к концу веречки, по ту строну этой волны остается все меньше и меньше массы, которая сохраняет натяжение веревки. Иными словами, волне все меньше и меньше сопротивляется натяжение веревки - в то время, как вложенная в эту волну энергия Вашего взмаха рукой остается прежней. Что получается? Возмущение той же веилчины уравновешивается все меньшей силой натяжения. Поэтому волна по мере приближения к концу веревки быстро растет по амплитуде, изгибая веревку все сильнее и сильнее. И в последний момент, когда волна касается уже кончика веревки - последняя сдерживающая ее сила падает до нуля. Что происходит с волнообразно изогнутой веревкой, если внезапно убрать ее натяжение? Веревка мгновенно складывается вдвое и БЬЕТ сама по себе со страшной силой! Никакая скорость звука здесь ни при чем. Просто Ваши широкий и щедрый взмах руки ФОКУСИРУЕТСЯ на небольшом участке веревки и заставляет ее хлопнуть по самой себе. Аж пыли облако вылетает!.
Вот вам механизм процесса. Сначала бич раскручивается. За счет центробежной силы создается некоторое умеренное натяжение на всей длине бича. Потом вы совершаете широкий энергичный взмах. Попробуйте так же взмахнуть рукой, держа в ней веревку, другой конец котороы привязан к столбу. По веревке побежит волна - широкая волна, шириной с ващ взмах руки. Дойдя до столба, волна эта РЕЗКО, ударом, дернет за привязь, и может ее сорвать. Но если привязано крепко, то волна отразится и побежит по веревке обратно к вам. Примерно такая же волна бежит и вдоль бича, пока он свободно натянут в воздухе, а не лежит на земле.
Волна эта - изогнутый участок веревки, который использует ее натяжение в качестве пружины, "оттягивает" на себя свободный конец веревки, временно укорачивая ее. Но натяжение бича отличается от натяжения веревки, привязанной к неподвижному столбу тем, что обеспечивается центробежной силой. А эта сила, в свою очередь, зависит как от скорости вращения бича вокруг вас, так и от МАССЫ его. Чем тяжелее - тем сильнее натягивается. Так вот, бегущая по веревке волна пытается поглотить в себе часть длины веревки, вытягивая ее откуда удастся. С одной стороны веревку держит Ваша рука, зато другой конец - летит свободно в воздухе, удерживаемый только центробежной силой, упругой силой. Ч сила эта тем больше, чем более длинный (а значит, массивный) кусок веревки оказался между волной и свободным конйом бича. Следите за мыслью?
Так вот, пока волна бежит от Вас к концу веречки, по ту строну этой волны остается все меньше и меньше массы, которая сохраняет натяжение веревки. Иными словами, волне все меньше и меньше сопротивляется натяжение веревки - в то время, как вложенная в эту волну энергия Вашего взмаха рукой остается прежней. Что получается? Возмущение той же веилчины уравновешивается все меньшей силой натяжения. Поэтому волна по мере приближения к концу веревки быстро растет по амплитуде, изгибая веревку все сильнее и сильнее. И в последний момент, когда волна касается уже кончика веревки - последняя сдерживающая ее сила падает до нуля. Что происходит с волнообразно изогнутой веревкой, если внезапно убрать ее натяжение? Веревка мгновенно складывается вдвое и БЬЕТ сама по себе со страшной силой! Никакая скорость звука здесь ни при чем. Просто Ваши широкий и щедрый взмах руки ФОКУСИРУЕТСЯ на небольшом участке веревки и заставляет ее хлопнуть по самой себе. Аж пыли облако вылетает!.
Похожие вопросы