Matematické Fórum

VitekU · 29. 09. 2015 17:03 — Editoval VitekU (29. 09. 2015 17:03)

Zdravím,
vybírám téma pro ročníkovou práci na Fyziku a potřebuju poradit, jestli je realizovatelný jeden pokus.

vychozí:
http://fyzikalnipokusy.cz/1587/premena- … pad-zavazi

Ale chtěl bych k tomu něco připojit. Můj nápad je takový, že pokud bychom znali všechno např.: tloušťku podložky, materiál podložky, materiál závaží atd. prostě všechno co je potřeba. Jestli by šlo z tvaru a teploty té tepelné stopy co zůstane na podložce vypočítat hmotnost padajícího tělesa.

Děkuji za odpovědi:)

Brzls · 29. 09. 2015 22:12

↑ VitekU:
Neni to špatný nápad, ovšem jak moc přesné to bude to těžko říct Napřed si budeš muset rozmyslet, jaké druhy energií zde hrají roli. Kinetická energie tělesa před nárazem je jasná. Po nárazu ale i závaží bude mít nějakou kinetickou energii. Pak je zde vnitřní energie podložky a vnitřní energie tělesa. Poté práce potřebná na deformaci tělesa a práce potřebná na deformaci závaží.

Teď je na tobě, které z těchto energií se rozhodneš zanedbat. Například deformaci závaží půjde zanedbat téměř určitě.

Dále musíš zvolit vhodnou aparaturu a metodu. Pokud zvolíš vhodný závaží, mohlo by se ti podařit docílit toho, že po nárazu zůstane stát - není potřeba uvažovat kinetickou energii po nárazu. Dále vhodné materiály - snažíme se, aby se závaží téměř nezahřálo, naopak aby podložka co nejvíce. Dále chceme aby měla podložka dobrou tepelnou vodivost a co nejmenší tloušťku. Zároveň ale chceme, aby se podložka při nárazu nedeformovala...

Pak už je jenom na tobě, jak se rozhodneš celou situaci modelovat, celkem by mě zajímalo jak moc přesných výsledků budeš schopen dosáhnout.

Úplně nejjednodušší model:
1. Máme těleso ve výšce H, tu změříme např pravítkem, metrem, čímkoli
2. To dopadne na podložku, ztratí tím pádem energii m*g*H
3. Po pádu zůstane stát nebo prostě zanedbáme energii po nárazu
4. Dále zanedbáme zahřátí závaží (což bude asi dělat největší neplechu)**
5. Změříme teplotu podložky v místě dopadu, změříme obsah
6. $\Delta U=m*c_{podl}*\Delta t=\varrho _{podl}*S*d*c_{podl}*\Delta t=E_{p}$

dosadit naměřený hodnoty, Ep=mgh a vyjádřit m.
Předpokládáme, že teplota podložky je po celé její tloušťce stejná. To můžeš taky ověřit pohledem přes termovizi, pokud zjistíš, že to tak není tak se musíš vypořádat s dalším problémem.

Celý problém je tak složitý, jak složitý se ho rozhodneš udělat. Čím složitější model zvolíš, tím přesnější bude výsledek. Dopředu je těžké říct, co lze zanedbat a co ne, to musíš zjistit experimentováním, než se rozhodneš výsledek někde prezentovat.

pietro · 01. 10. 2015 11:52

Ahojte, len ma napadol časovo opačný experiment, keby sa dal zrealizovať. Zdeformované závažie by bolo na zdeformovanej podložke, my dodáme energiu, všetky atómy by sa vrátili do stavu pred deformáciou a závažie by hopslo do výšky H. :-)

rss · 01. 10. 2015 13:06

pietro, na dodanie inteligentnej práce potrebuješ stroj, inak to odporuje entropii (2. termodynamický zákon)

Formol · 01. 10. 2015 13:40

↑ VitekU:
Ahoj,
já se na rozdíl od kolegy výše domnívám, že v takovém uspořádání pokusu není možné ani v prvním přiblížení zanedbat to, že dopad je dynamický děj a že vlastně probíhá "v termostatu". Čili nápad nemáš špatný, možné by to bylo - ale na rozumné měření nejspíš nemáš dostatečné znalosti na sestrojení fyzikálního modelu soustavy, ze kterého pak "vyjádříš" teplotu. Záměrně píšu fyzikální model, protože i když se závaží/podložka při dopadu nějak ohřejí, teplo je poměrně rychle "rozprostřeno do okolí", hmotnost padajícího tělesa by pak byla parametr časového průběhu teploty; na druhou stranu, tímto způsobem by se teoreticky dalo hodnotit několik neznámých současně.

Zajímavé by bylo to realizovat bez termokamery, "postaru". Pokud bys znal tepelnou kapacitu podložky i závaží, mohl bys po dopadu závaží i podložku rychle (minimalizace ztrát tepla do okolí) hodit do Dewarovy nádoby se známou tepelnou kapacitou a ze změny teploty po ustálení a ze známých tepelných kapacit tělesa a podložky bys postupně mohl hmotnost dopadajícího tělesa vypočítat i pomocí středoškolské fyziky.

KennyMcCormick · 04. 10. 2015 20:51

↑ rss:

pietro, na dodanie inteligentnej práce potrebuješ stroj, inak to odporuje entropii (2. termodynamický zákon)

Tenhle experiment ↑ pietro: je něco, co by nedokázal realizovat ani stroj.

Matematické Fórum

#1 29. 09. 2015 17:03 — Editoval VitekU (29. 09. 2015 17:03)

tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

#2 29. 09. 2015 22:12

Re: tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

#3 01. 10. 2015 11:52

Re: tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

#4 01. 10. 2015 13:06

Re: tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

#5 01. 10. 2015 13:40

Re: tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

#6 04. 10. 2015 20:51

Re: tepelná stopa-přeměna kinetické energie na vnitřní (tepelnou)

Zápatí