Консультация № 180839
18.11.2010, 12:16
0.00 руб.
0 29 3
Здравствуйте дорогие эксперты! Помогите пожалуйста решить задачу:По ободу шкива, насаженного на общую ось с маховым колесом, намотана нить, к концу которой подвешен груз массой m=1кг. На какое расстояние h должен опуститься груз, чтобы колесо со шкивом получило частоту вращения n=60об/мин? Момент инерции колеса со шкивом I=0,42кг*м^2, радиус шкива R=0,1м. Заранее спасибо)

Обсуждение

давно
Академик
324866
619
18.11.2010, 12:46
общий
18.11.2010, 15:51
это ответ
Здравствуйте, Никита Челкунов!

Удачи

Для получения правильного ответа необходимо в конечную фоормулу вместо n = 60 об/мин подставить n = 1 об/с. Тогда ответ: h ≈ 0,865 м (все величины должны подставляться в единицах СИ).
5
Спасибо огромное)))
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
18.11.2010, 12:53
общий
22.11.2010, 13:41
это ответ


Подставляя значения в полученную формулу, получаем h ≈ 0,865 м = 86,5 см
3
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 13:24
общий
это ответ
Здравствуйте, Никита Челкунов!

Расстояние h, на которое должен опуститься груз, равно произведению углового перемещения φ колеса со шкивом (далее – колеса) на его радиус R:
h = φR. (1)

Если движения начинается из состояния покоя, то угловое перемещение колеса определяется по формуле
φ = εt2/2, (2)
где ε – угловое ускорение колеса.

Для нахождения углового ускорения ε воспользуемся основным уравнением динамики вращательного движения, которое для рассматриваемого случая имеет вид m(g - εR)R = Jε, откуда получаем
ε = mgR/(J + mR2). (3)

Частоте вращения n соответствует угловая скорость ω = 2πn/60 = πn/30, которая будет достигнута через время
t = ω/ε = πn/30 : mgR/(J + mR2) = πn(J + mR2)/(30mgR). (4)

Из выражений (2), (3), (4), (1) находим
h = (mgR/(J + mR2))(πn(J + mR2)/(30mgR))2R/2 = π2n2(J + mR2)/(1800mg),
что после вычислений даёт
h = π2 • (60)2 • (0,42 + 1 • (0,1)2)/(1800 • 1 • 9,81) ≈ 0,87 (м).

Ответ: 0,87 м.

Вам следует проверить выкладки во избежание ошибок.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 15:18
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

А Вы пробовали провести вычисления по приведенной в решении формуле? Неужели получается 86,5 см? И разве в данном случае ω = 2πn, а не ω = 2πn/60 = πn/30?

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 15:18
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

А Вы пробовали провести вычисления по приведенной в решении формуле? Неужели получается 86,5 см? И разве в данном случае ω = 2πn, а не ω = 2πn/60 = πn/30?

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
18.11.2010, 15:29
общий
Адресаты:
все правильно получается просто n в условии 60 оборот/мин = 1 оборот/сек (переводим в систему СИ) если это подставляем в формулу то все верно.
решение правильное.
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 15:46
общий
Адресаты:
В условии n = 60 об/мин, а не n = 1 об/с. Поэтому надо исправлять! Вы ведь ничего не пишете в решении, взятом, как я понимаю, из Анти-Волькенштейна, как написали мне:
все правильно получается просто n в условии 60 оборот/мин = 1 оборот/сек (переводим в систему СИ) если это подставляем в формулу то все верно
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
18.11.2010, 15:52
общий
Адресаты:
Я считаю, что исправлять не имеет смысла. Может, добавить сами расчеты, потому как в самом начале курса физики всех учат приводить все данные в одну систему единиц будь то СИ или СГС
в системе СИ обороты в секунду - логично что обороты в минуту нужно перевести
Ну или если совсем глаз режет, то можно записать в верхушке:

Дано:
m=1кг
n=60об/мин= 1 об/c (здесь было написано 1 об/мин!) - примечание Гордиенко Андрея Владимировича
I=0,42кг*м^2,
R=0,1м.
-------------------------------
h-?
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 15:57
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

Я внёс в Ваш ответ то исправление, которое Вы можете увидеть в окне вопроса. И старайтесь впредь не противоречить сами себе. У Вас ответ получен в сантиметрах, а не в метрах. Почему? Ведь основной системой является СИ.

Постарайтесь не торопиться, потому что Вы губите свой потенциал на Портале спешкой и безрассудными препирательствами.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
18.11.2010, 16:13
общий
Адресаты:
не согласен я с исправлением моего ответа!
а вот насчет ответа - так он может быть дан в любой величине, как и приведенные данные, если ответ не приводится сразу после рассчетов.
Если исправляете ответ то введите в него лучше ДАНО из моего предыдущего поста!

а вот ваша запись
Частоте вращения n соответствует угловая скорость ω = 2πn/60
с точки зрения классического решения физических задач не корректна!

подкрепляю теоретическим материалом

про угловую скорость

про обороты в минуту

и не спешите пожалуйста менять ответ, пока эксперт не подтвердил этого!
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.11.2010, 16:25
общий
Адресаты:
Уважаемый credlea!

Не вырывайте из контекста цитаты. В условии задачи написано, что n = 60 об/мин. И этой частоте вращения соответствует угловая скорость ω = 2п/60 • n, где 2п/60 = п/30 - числовой коэффициент, устанавливающий правило перехода от оборотов в минуту к радианам в секунду. С чем Вы несогласны?

Вы хотите, чтобы я добавил в Ваше решение это:

Дано:
m=1кг
n=60об/мин= 1 об/мин
I=0,42кг*м^2,
R=0,1м.
-------------------------------
h-?

И что, по-Вашему n = 60 об/мин = 1 об/мин? И как Вы собираетесь, уважаемый магистр физико-математических наук, показать в решении переход от исходных данных к ответу в сантиметрах?

Объявляю офф-топик! Научитесь, пожалуйста, владеть собой. Если будете продолжать пререкаться, получите официальное предупреждение.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
18.11.2010, 19:03
общий
да, я хочу чтобы Вы в мое решение добавили

Дано:
m=1кг
n=60об/мин= 1 об/c
I=0,42кг*м^2,
R=0,1м.
-------------------------------
h-?

и убрали то, что было дописано Вами.

я не пререкаюсь, просто хочу сказать, что Ваше решение верно с математической точки зрения, но с физической оно оформляется по-другому!

просто я не согласен вот с этим выражением
Для получения правильного ответа необходимо в конечную фоормулу вместо n = 60 об/мин подставить n = 1 об/с.


при решении задачи в конечную формулу мы подставляем единицы в одной системе!
не красиво говорить, что в корректную формулу вместо n подставляется n!
Об авторе:
to live is to die
давно
Академик
324866
619
19.11.2010, 05:47
общий
Адресаты:
Андрей Владивирович я с Вами тоже частично не согласен. Ответ верный. И почему конечный ответ должен быть в системе СИ? 0,865 м на мой взгляд не "говорящий" ответ. А 86,5 см любой человек сразу имеет картинку в голове - интерпретирующую ответ. Скурпулезность в цифрах - это здорово (иногда физики такое в решение себе позволяют, что математики в шоке - сам видел ), а мне кажется в физике то важнее понимание явлений и процессов. Но если педантично подходить - то да в решении опущен перевод в СИ, вычисление искомой величины (надо бы еще и проверить размерность если методически скурпулезно подходить к вопросу). Может и еще чего забыл. И ваша формулировка:
Для получения правильного ответа - ???
чем отличается то 0,865 м от 86,5см
давно
Посетитель
226425
1567
19.11.2010, 08:26
общий
Кто у кого передрал решение, студенты??? По всему КРАДли у Виталика. Молодцы! Двойка вам! Обоим. Потрудились бы хоть ... ну, правда что ли, в СИ перевести. Было бы похоже на работу эксперта.
К чему ведем, господа, нашу рассылку???? К тому, что она становится фотоальбомом с картинками с других сайтов. Зачастую неграмотными. Зачем это здесь?!
Раньше как-то просто ссылку давали на другой сайт - типа "см. решение здесь". Это было честно.
Тьфу на вас
Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
19.11.2010, 09:48
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

Я не собираюсь объяснять Вам, для чего существует система СИ. В Вашем случае необходимо было сделать следующее:
1) изменить размерность величины n в об/мин на об/с (60 об/мин = 1 об/с) или приняв n = 60 об/мин, включить в формулу соответствующее число для получения ответа в единицах СИ (в принципе, можно использовать и любую другую систему величин, но зачем?), иначе при подстановке в приведенную Вами формулу получается отнюдь не 86,5 см;
2) выполнить подстановку числовых значений величин; в "Анти-Волькенштейне", откуда Вы заимствовали решение, подстановки не делаются в целях экономии объёма пособия;
3) получить ответ в метрах - единице системы СИ, а потом, если Вам это кажется более удобным, перевести в сантиметры.

По-моему я ничего необычного не сформулировал, а изложил стандартную процедуру вычислений при решении задач по физике и теоретической механике. Или для Вас это является откровением? Что ж, придётся переучиваться. Ваш статус на Портале обязывает к этому.

Возможно, я покажусь Вам излишне занудным и категоричным. Тогда прошу извинить. Вы можете поинтересоваться мнением других авторитетных экспертов рассылки, только давайте перенесём тогда обсуждение в другое место, на форуме Портала. Проблема выходит за рамки данной консультации.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
19.11.2010, 09:52
общий
Адресаты:
Здравствуйте, Роман!

Буду признателен Вам, если Вы изложите своё мнение по поводу моих замечаний к решениям, предложенным экспертами vitalkise и cradlea.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
19.11.2010, 11:28
общий
ну еще так про ответ в сантиметрах, вообще то этот ответ в системе си, санти это дольная приставка как надо дека и т.п.
про санти

не понимаю с чего спор???
с точки зрения классической физики в решебнике волькенштейна приведено правильное решение

Андрей Владимирович привел решение правильное с математической точки зрения.

к чему споры?
на экзамене (олимпиаде) по физике подходит решение приведенное мной и vitalkise, но будут сняты балы за решение Андрея Владимировича
на тесте по физике более понятно будет решение Андрея Владимировича, вот и все вопросы.
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
19.11.2010, 11:31
общий
Адресаты:
пожалуйста, удалите коррекцию моего ответа, или замените на ту коррекцию которую я просил.
Об авторе:
to live is to die
давно
Академик
324866
619
19.11.2010, 12:00
общий
Адресаты:
Андрей Владимирович я не вижу проблемы. В решении не указаны числовые данные, только ответ. А по сути то я с Вами согласен.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
19.11.2010, 14:48
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

Вынужден объявить Вам официальное предупреждение за продолжение ненужной дискуссии в мини-форуме.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
19.11.2010, 16:14
общий
Всё-таки, если производится (тем более многократно) преобразование физических величин, то стоит это показывать. Тем более, что при подстановке численных значений с размерностями, сразу видно, нужен ли где-то дополнительный фактор конверсии (к ним относятся и такие равные единице выражения, как 60 с/мин) и та ли физическая величина вообще получается.
Например, в данном случае


Теперь насчёт внесения коэффициентов прямо в формулу:
Физического смысла они не добавляют, более того, формула с такими числовыми коэффициентами действительна лишь при наличии оговорок о размерностях и прочих умалчиваемых параметрах. В определённых случаях это здорово всё упрощает. Например, сведение нескольких постоянных (или почти всегда постоянных переменных) в 1 коэффициент (взять хотя бы уравнение Нернста, которое часто используют в форме E=E0-(RT/ZF)lnQ=E0-(0.059/Z)lgQ), либо приведение к внесистемным единицам (например, в E=mc2, привести c2 к размерности эВ/а.е.м.)
Поэтому с [$969$]=[$960$]n/30 согласиться не могу. Хотя бы потому, что единицы, мягко говоря, не совсем сходятся без конкретных указаний, что и в чём в эту формулу подставлять (а без этого формула должна работать в СИ)

Взять хотя бы уравнение состояния реального газа Ван-Дер-Ваальса: в него непосредственно не лепят кучу коэффициентов, хотя табличные значения величин a и b обычно выражены в весьма внесистемных единицах. Просто величины сводят к таким, чтобы всё сошлось - и не обязательно в СИ, чаще всего газовую константу используют в виде R=0,08205 л*атм/(моль*К)
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
19.11.2010, 16:42
общий
Адресаты:
Здравствуйте, Роман!

Наконец-то Вы откликнулись. Цитирую Вас:
Поэтому с ω=πn/30 согласиться не могу. Хотя бы потому, что единицы, мягко говоря, не совсем сходятся без конкретных указаний, что и в чём в эту формулу подставлять (а без этого формула должна работать в СИ)

К сожалению, это довольно безобразное соотношение принято в технических науках, например, в расчётах различных двигателей, приводов, и поэтому даётся в курсах теоретической механики, читаемых в технических вузах. Само это соотношение, конечно, к физике имеет только косвенное отношение.

Но всё-таки что Вы можете сказать по поводу решений, представленных экспертами vitalkise и cradlea. Соответствуют ли они требованиям, предъявляемым к оформлению решений задач по физике. Соответствует ли истине моё утверждение о том, что для получения правильного ответа вместо n = 60 об/мин в конечную формулу необходимо подставить n = 1 об/с? Можно ли из формулы, в которую входят величины с размерностями в СИ, получать напрямую ответы в производных единицах СИ (в сантиметрах, например, а не в метрах)?..

Посмотрите, пожалуйста, мини-форум вопроса. Дело в том, что я вынужден был объявить предупреждение эксперту cradlea. Он воспользовался законным правом апелляции, и сейчас Администрация рассматривает наш конфликт. Поэтому будет важно мнение администратора рассылки и одного из авторитетнейших экспертов Портала.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
19.11.2010, 18:41
общий
Адресаты:
вместо n = 60 об/мин в конечную формулу необходимо подставить n = 1 об/с

По идее, это одно и то же. Если запихать туда 60 об/мин, то ответ (при подсчёте с соблюдением размерности) получится 3118 м*с2/мин2, что для получения длины всё равно надо делить на (60 с/мин)2
Подход к этому делу больше зависит от стиля преподавания, чем от принципиальных различий в сути. Правильная формула без дополнительных подстановок полностью работает в любой системе, хоть СИ, хоть СГС, хоть любой иной модификации или даже в свободном полёте без привязки к конкретной системе с конвертацией на лету, при условии, что не будут перепутаны размерности (главный источник ошибок в термодинамике - то джоули с килоджоулями сложат, то килоджоуль на джоуль поделят, а 1000 забудут - сам на этом попадался).
В принципе, никто (кроме препода, которому может не понравиться) не запрещает использовать производные единицы и конвертировать их непосредственно в момент, когда появляется необходимость сложить(вычесть) или поделить(реже умножить) разные размерности одной величины. Но при этом должна происходить подстановка значений в формулу вместе со всей размерностью, и слежение за размерностями (в химии предпочитают такой подход, без округления промежуточных результатов по точности он не уступает другим вариантам, к тому же позволяет удобно отслеживать значимые цифры). Так что, если решение делалось таким методом, особых претензий нет, за исключением того, что ход решения не указан.
Конечно, в академической физике предпочитают перевести всё в одну систему, и подставлять в формулу голые цифры, но для практического использования этот подход не всегда оптимален. В любом случае, показать ход решения стоило бы.

насчёт же ω=πn/30
К сожалению, это довольно безобразное соотношение принято в технических науках, например, в расчётах различных двигателей, приводов, и поэтому даётся в курсах теоретической механики, читаемых в технических вузах. Само это соотношение, конечно, к физике имеет только косвенное отношение.

Как я уже сказал, такие выражения имеют полное право на существование, но с оговоркой, что n в оборотах в минуту, а [$969$] в радианах в секунду (в Вашем направлении это, видимо, принимается на уровне аксиомы, но в других случаях может оказаться далеко не очевидно). В отличие от формул без предварительных подстановок, в которые можно подставлять любую размерность по принципу "что подставил, то и получишь"
[offtop]то же 0,059 в формуле Нернста вообще содержит T=298 K, что, впрочем, используется в 80-90% термодинамики (со стороны химии, разумеется) и 99% электрохимии. Про размерность стоящего под логарифмом выражения вообще молчу - (моль/л)x[$183$]атмy, где х и у часто равняются нулю, но могут быть даже дробями. И не дай Бог, если степень не нулевая, засунуть туда другую размерность
[/offtop]

Итого насчёт решений: вариант vitalkise и cradlea вполне имеет право на существование, но требует несколько большей развёрнутости при преобразовании величин, иначе за такое можно получить от препода неуд. (Вызывает удивление лишь идентичность изображений - неужели в том учебнике рассматривается эта же задача с этими же данными? Или последнюю строчку подкорректировали всё-таки?)
К Вашему же решению необходимо добавить указание, что в полученное выражение n подставляется в об/мин, иначе физический смысл выражения начинает вызывать сомнения.
Согласен с экспертом cradlea по поводу необходимости добавления
Дано:
m=1кг
n=60об/мин= 1 об/c
I=0,42кг*м^2,
R=0,1м.
-------------------------------
h-?

Если добавить ещё промежуточную стадию при преобразовании результата, то ответ становится полноценным.

Особых причин для взыскания в этом не вижу (не считая того, что в результате небольшого недопонимания из мухи слона раздули)
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
19.11.2010, 18:51
общий
Адресаты:
Спасибо, Роман!

Ваше мнение, надо полагать, будет принято во внимание при разборе конфликта.

А теперь по поводу моего решения задачи. Вы пишете
К Вашему же решению необходимо добавить указание, что в полученное выражение n подставляется в об/мин, иначе физический смысл выражения начинает вызывать сомнения.

На мой взгляд, в этом нет необходимости, потому что вывод конечной формулы по ходу сопровождается комментариями, а частота вращения n входит в формулу в той размерности, в которой она задана в условии задачи. К дискуссии по этому поводу Вас не призываю, чтобы в очередной раз не раздувать из мухи слона. Главное, чтобы автор вопроса был проинформирован.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
20.11.2010, 00:02
общий
Все решения к "Сборнику задач к общему курсу физики" В. С. Волькенштейн". В двух кн. Кн. 1. - М.: Олимп, 1999. - 432 с.

С. 168


С. 43


С. 3


То есть, приводя решение задачи из данного решебника, необходимо учитывать указания его авторов... А вот по поводу получения ответа сразу в сантиметрах следует призадуматься. Ведь после подстановки всех величин в СИ ответ может получиться только в метрах. И только потом его можно при необходимости привести в сантиметрах...
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
22.11.2010, 12:32
общий
Об авторе:
to live is to die
Неизвестный
23.11.2010, 19:41
общий
cradlea извиняюсь то что 3 балла поставил я просто кнопкой промахну лся))))
давно
Мастер-Эксперт
325460
1469
23.11.2010, 19:45
общий
ничего страшного, с каждым бывает, попросите администраторов или модераторов исправить, удачи Вам :)
Об авторе:
to live is to die
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
23.11.2010, 19:47
общий
Здравствуйте!

Постарайтесь не "промахиваться" впредь, потому что и эксперты тоже могут "промахнуться". Вам стОит компенсировать свой промах перечислением на счёт cradlea некоторой суммы, на мой взгляд...

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа