Древовидный · [ Стандартный ] · Линейный Очерки теории зимнего жития пчел, С выносом тепло-воздушных масс вниз, под

[Трутнев]

Вывод формулы з-на Архимеда. Гидростатика

Главное поточнее указать откуда возникает эта сила, как она создаётся.
Здесь и прояснится знание закона Архимеда.

вот этим мы и займемся.

Можно сделать эту работу для любого произвольного тела (0005). Но, это сложно. Давайте попробуем рассмотреть упрощенный случай, который нам откроет тайну закона Архимеда не искажая существа вопроса.
Поместим в сосуд с водою кубик, притом исподобимся его притопить так, чтобы верхняя и нижняя грани были расположены строго параллельно горизонту, горизонтальной плоскости.
Сути дела это не меняет, а вот понимание сути дела, рассуждения и расчеты упрощает значительно.
Как только мы поместили свой кубик в воду на него начинает действовать, давить со всех сторон окружающая вода (среда), см. рис.5
,
и сверху и снизу и с боков… Понятно, что сила давления жидкости зависит от места расположения точки по глубине, обозначаемой символом h.
Посмотрите сами. Силы, действующие на тело слева, компенсируется воздействием сил справа. Если вы присмотритесь, НТО на картинках показано, что длина стрелочек, по мере погружения, увеличивается, т.е. величина силы увеличивается с увеличением глубины погружения…. Однако, на каждой глубине боковое воздействие на погруженное тело уравновешивают и компенсируют друг друга.
А, вот с давлением сверху и снизу не все так просто, надо разбираться отдельно, они не равны. Давайте перейдем к рис.6, он более детализироан!
Давление сверху и снизу НЕ равны, потому что столб воды, который давит сверху Р1, вне всякого сомнения, меньше, чем столб воды, который давит на кубик, тело, снизу, Р2! И, это все нетрудно представить и посчитать в виде формул. Не стану переписывать текст, он есть на картинке…. Давление воды по верхней, Р1, и нижней Р2, обозначено мелкими стрелками черного цвета разной интенсивности, частоты расположения, сравните. Черные стрелки снизу расположены более часто, чем сверху.
Для перехода к формулам давление итожится по поверхностям в Р1 и Р2 и рассчитывается посредством системы уравнений, расположенных в левой срединной части рисунка, слева. Нетрудно видеть, что давление на плоскости куба прямо зависит от глубины погружения точки куба(тела) в воду.
Когда мы учитываем площадь плоскостей клуба S мы переходим к силам, F1 и F2, которые действуют на верхнюю и нижнюю поверхности куба, которые обозначены красными стрелками, тянущими эти поверхности вниз и вверх, соответственно. Расчет этих сил произведен в правой части срединной зоне рисунка… Мы видим, что сила, действующая на клуб снизу? F2? больше чем та, которая действует сверху, F1
Разница этих сил как раз и составляет Силу Архимеда, FA =F2 – F1
Вот так она и образуется эта Сила Архимеда, как разница давлений снизу и сверху на тело (куб).
Если выразить ту силу Архимеда через объем тела и плотности жидкости, в которую оно погружено, то мы придем к классической формуле, приведенной в предпоследней строчке, справа. (конечно она дана для симметричной фигуры).
Но, если мы перейдем просто к объему тела VT любой формы, то нашу формулу можно переписать и в более общем виде, см.последнюю строку рисунка, помещенную в зеленую рамку.
Вот тогда то и можно сформулировать Закон Архимеда в общей форме:
Сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом, и не зависит от формы погружаемого тела.
Этот развернутый рассказ легко подытожить рисунком 7

(a). На нем даны основные соотношения и формулы. Надеюсь, это пойдет на пользу нашему читателю.
Пончик потребовал от нас строго следовать правилам наук

А вот нужно нам доказать.
Доказать можно, согласно правилам науки, — опытом, или математическими расчётами.

развернуть изложение ДОКАЗАТЕЛЬНО, посредством приведения подтверждающих опытов и/или математических расчетов. Мне, представляется, удалось сделать и то и другое в обоих частях рассказа в совокупности.

предлагаю в подробностях разобраться в этом. Главное поточнее указать откуда возникает эта сила, как она создаётся.
Здесь и прояснится знание закона Архимеда.

Необходимо точное и простое описание, желательно с рисунком, силы движущей тёплый воздух вверх. …
Главное, нужно показать, как возникает эта сила

Надеюсь, что рассказав о разнице давления на верхнюю и нижнюю часть тела, помещенного в жидкость, удалось прямо указать и рассказать ОТКУДА ВОЗНИКАЕТ СИЛА И КАК ОНА ВОЗНИКАЕТ И СОЗДАЕТСЯ. Все рассказы сопровождались рисунками.
Надеюсь, что удалось утолить чаяния взыскательной публики…

Если есть вопросы? Задавайте…

Сообщение отредактировал Трутнев - Воскресенье, 08 Ноября 2015, 13:29

Эскизы прикрепленных изображений

[Крахин Борис]

Надеюсь, что удалось утолить чаяния взыскательной публики…

Спасибо, Трутнев за труд и подробное описание, и предоставление множества
разъяснительных рисунков.
Вопросов пока нет, но подожду высказываний других оппонентов, тогда появятся.

[Трутнев]

Спасибо, ... за труд и подробное описание, и предоставление множество разъяснительных рисунков.
Вопросов пока нет,

но каково ваше отношение к изложенному? были ли новости? достаточно ли детально изложено...? убедительно ли?

ведь это только 2 фазы...
мне думается, что надо посмотреть еще некоторые аспекты данной тематики.
ведь надо будет прокачать эти модели в газах...
кроме того надо просмотреть критерии плавучести воздушных шариков. Интересно и нужно посмотреть как эти идеи и модели адаптируются эти модель в улье...?

[Крахин Борис]

но каково ваше отношение к изложенному? были ли новости? достаточно ли детально изложено...? убедительно ли?

Уважаемый, Трутнев, новостей не обнаружил. Изложено очень подробно и убедительно.

Не забывайте, что я сказал в другой теме:

Уважаемый, Трутнев, зная общие высказывания о движении тёплого воздуха вверх
Ваших соратников, я предлагаю в подробностях разобраться в этом. Главное поточнее
указать откуда возникает эта сила, как она создаётся.
Здесь и прояснится знание закона Архимеда.

А когда Вы придёте к единому согласию, я обещаю показать её действие в реальности
на видеоролике.

У меня есть некоторые замечания, но сейчас я сказать больше ничего не могу, т. к.
ещё не вижу ни одного высказывания.

[ponchik]

Численный пример.
Выделим в объёме воды кубик с размерами 10х10х10 см. Объём такого кубика будет 1000 см3. Вес 1 кг. (При температуре +4°С.)
Согласно закону Паскаля, давление на боковые грани будет одинаковое, и взаимно уравновесится.
Давление в верху кубика будет равно давлению вышележащих слоёв воды. К этому давлению внизу добавится давление 10 сантиметрового слоя воды.
Будем в дальнейшем рассматривать именно это добавочное давление.
Разница давления сверху и снизу кубика составит, таким образом, 10 см водяного столба.
Заметим, что, согласно закону Паскаля, это давление будет направлено во все стороны одинаково.
Давление вбок нас не интересует, поскольку оно будет уравновешено со всех сторон. Давление вниз, на нижележащие слои, нас тоже не интересует. А вот давление вверх, т.е. снизу на выделенный кубик, рассмотрим и посчитаем.
Объём водяного столба с площадью сечения 1 см2 и высотой 10 см будет 10 см3.
Вес такого столба будет 10 г. Следовательно, давление будет 10 г/см2.
Площадь кубика снизу 100 см2. Следовательно, сила давления снизу будет (10 г/см2 * 100 см2) = 1000 г силы. (Желающие могут перевести в ньютоны.)
Вес кубика точно такой же, 1 кг.
Следовательно, на кубик воды будут действовать две силы. Сила тяжести 1 кг силы направленная вниз, и выталкивающая сила Архимеда тоже 1 кг силы, направленная вверх. В результате эти силы уравновесятся, и вода останется неподвижной.
Заметим, что объём воды мы выбрали произвольно, следовательно, эти рассуждения и вычисления относятся к любому объёму воды (жидкости или газа).

В трудах Трутнева (смотри выше) речь идёт о телах, погружённых в жидкость или в газ. Но, в нашем численном примере мы видим, что сила Архимеда действует не только на погружённое твёрдое тело, но и на любой объём самой жидкости или газа.

Рассмотрим тот же выделенный объём при различной температуре с окружающей средой.
Например, выделенный объём воды имеет температуру +20°С, а окружающая вода имеет температуру +4°С.
Плотность воды
при +4°С составляет 1,00000 г/см3, а
при +20°С = 0,99823 г/см3.
Следовательно, давление воды под выделенным объёмом (направленное вверх) будет, согласно закону Паскаля, как и в примере выше, = 10 г/см2.
А вот давление над нижней границей выделенного объёма (направленное вниз) будет (10 см высота столба * 0,99823 г/см3) = 9,9823 г/см2, т.е. меньше на 0,0177 г/см2.
Следовательно, на выделенный объём будет действовать результирующая сила = 1,77 г силы, направленная вверх.
(Другими словами, вес кубика будет меньше веса такого же объёма окружающей воды на 1,77 г.)
В результате, выделенный объём тёплой воды будет всплывать. Аналогично, холодный объём будет тонуть. То же относится и к газам.

Твёрдое тело, по определению является твёрдым, т.е. не деформируемым. При плавании оно не изменяет своей формы.
Жидкости и газы являются текучими, то есть сами по себе не сохраняют своей формы.
[Крахин Борис, специально для Вас:] Поэтому, они могут проходить-двигаться в любом направлении (вверх-вниз, влево-вправо, вперёд-назад); через любые отверстия и трубы — также в любых направлениях.
При этом сохраняется неразрывность (непрерывность, сплошность) струи (потока). Это ещё одно следствие закона Паскаля.
Например, в трубе от самовара, имеющей форму буквы Г, газы движутся сначала вверх, а затем вбок, под действием силы Архимеда. А в печах газы движутся в каналах-оборотах то вверх, то вниз.

Всплывающий или тонущий объём жидкости-газа, будет иметь форму канала, если окружён такими твёрдыми стенами.
Если же всплывающий или тонущий объём жидкости-газа не ограничен твёрдыми стенками (то есть свободен), то, в целом, он будет при движении сохранять некоторое время свою форму благодаря своей вязкости и инерции. Пока, благодаря диссипации и диффузии, не смешается с окружающими объёмами.

Закон Архимеда не имеет прямого отношения к температурам жидкостей и газов.
Сила Архимеда зависит от плотности (удельного веса).
Например, холодная вода (до +4°С) опускается на дно, а ещё более холодная вода (от +4°С до 0°С), и ещё более холодный лёд, наоборот, всплывают на поверхность.

Движение жидкостей и газов происходит исключительно под действием разности давлений. Смотри закон Бернулли.
Температура имеет лишь косвенное отношение через изменение значения плотности.

Сообщение отредактировал ponchik - Понедельник, 09 Ноября 2015, 13:17

[Трутнев]

новостей не обнаружил.

а ошибочку у меня заметили?
грубую. притом....
сам сегодня все ночь пережевывал.
но... маленькую. в боковичке, грубо говоря

не вижу ни одного высказывания.

а вы , уважаемый Крахин Борис и не ждите...
мало кто пытается ныне оспаривать или лезть в мои темы... опасаясь схлопотать или предстать невеждою.. во все красоте и нелепости...
участвовать в теме продолжают только настоящие бойцы за истину. уверенные в себе... знающие предмет...

[Трутнев]

Спасибо ув.ponchik за работу и поддержку.
Очень хороший прогон вы сделали с выделенным произвольным кубиком воды...

Выделим в объёме воды кубик с размерами 10х10х10 см. Объём такого кубика будет 1000 см3. Вес 1 кг. (При температуре +4°С.)

и состояние водыы вы выбрали наиболее стабильное!
Это очень красивый и сбалансированный пример поведения произвольного объема. тела. находящегося в равновесном с окружающей средой состоянии! БРАВО!
а вот тут

В трудах Трутнева (смотри выше) речь идёт о телах, погружённых в жидкость или в газ. Но, в нашем численном примере мы видим, что сила Архимеда действует не только на погружённое твёрдое тело, но и на любой объём самой жидкости или газа.

вы, ув друг, ponchik . неправы
у меня речь идет об универсальном теле... а не только твердых. это может быть и как в вашем остроумном примере и произвольно выбранный объем воды, лишь бы корректно. как это проделали вы! но затачивал я слово тело. чтобы потом перейти к любому, наперед заданному объему газа... в последующих рассмотрениях. вы прекрасно показали силу Архимеда в любом объеме воды

Но, в нашем численном примере мы видим, что сила Архимеда действует не только на погружённое твёрдое тело, но и на любой объём самой жидкости или газа.

а обобщая можно сказать и любой среды

Следовательно, на выделенный объём будет действовать результирующая сила = 1,77 г силы, направленная вверх.
(Другими словами, вес кубика будет меньше веса такого же объёма окружающей воды на 1,77 г.)
В результате, выделенный объём тёплой воды будет всплывать. Аналогично, холодный объём будет тонуть. То же относится и к газам.

Спасибо ув.ponchik вы сделали именно то, что я планировал сделать позднее.
блестяще и наглядно... а. вот когда мы сделаем аналогичные манипуляции в газе, результаты будут более яркими. значимыми и убедительными, там ведь коэффициент расширения куда больше и отзывчивей!

Если же всплывающий или тонущий объём жидкости-газа не ограничен твёрдыми стенками (то есть свободен), то, в целом, он будет при движении сохранять некоторое время свою форму благодаря своей вязкости и инерции. Пока, благодаря диссипации и диффузии, не смешается с окружающими объёмами.

великолепно про сотносительное сохранение непрерывности и поэтому целостности, при преобразованиях формы...
это очень важные посылы для будущего! великолепно!

Движение жидкостей и газов происходит исключительно под действием разности давлений. Смотри закон Бернулли.
Температура имеет лишь косвенное отношение через изменение значения плотности.

но, это по строгой предметной логике гидростатики. а сами то изменения происходят в нашем случае при изменении температуры газа, среды...
а значит мы имеет дело с не с прямыми. а более сложными взаимодействиями, в более сложной, многофакторной логике. И, теория газов для этого случая припасла общее уравнение газов. где основные параметры увязаны воедино. Правда к общему уравнению газов науке пришлось добираться более 100 годков.

но об этом всем разговор еще впереди.

[ponchik]

вы, ув друг, ponchik . неправы
у меня речь идет об универсальном теле... а не только твердых.

Не слыхал про такое.
У меня нет под рукой учебников механики. Но, насколько я помню, в механике изучают материальную точку, твёрдое тело и сплошные среды.

Цитата(ponchik @ Понедельник, 09 Ноября 2015, 13:06)
Движение жидкостей и газов происходит исключительно под действием разности давлений. Смотри закон Бернулли.
Температура имеет лишь косвенное отношение через изменение значения плотности.

но, это по строгой предметной логике гидростатики. а сами то изменения происходят в нашем случае при изменении температуры газа, среды...

Для справки.
К гидростатике относятся законы Паскаля и Архимеда.

К гидродинамике относятся:
Уравнение движения сплошной среды, полученное Коши.
Частными случаями его являются:
уравнение Эйлера (уравнение движения для идеальной жидкости);
уравнение Навье – Стокса (уравнение движения для линейно-вязкой жидкости);
Уравнение Бернулли является частным случаем уравнения Эйлера.

[Трутнев]

вы, ув друг, ponchik . неправы
у меня речь идет об универсальном теле... а не только твердых.

Не слыхал про такое.
У меня нет под рукой учебников механики. Но, насколько я помню, в механике изучают материальную точку, твёрдое тело и сплошные среды.

физика давно выработала категории точки, тела и твердого тела.
в разных своих разделах..... (справка)
у меня книжки по физике, профессиональная литература прошлых лет. под рукою, поковырялся и сразу же нашел с десяток мест в которых ключевою категорией является категория "ТЕЛО". и уже на основе ее строится весь частный понятийных аппарат.
прямо начиная с механики...
даже понятие ТОЧКА, формируется как частный случай категории ТЕЛО:
смотрите сами:
Материальной точкой является ТЕЛО, РАЗМЕРАМИ КОТОРОГО МОЖНО ПРЕНЕБРЕЧЬ ПО СРАВНЕНИЮ С РАССТОЯНИЯМИ ДО ДРУГИХ ТЕЛ!
притом перепроверился сразу по нескольким учебникам. справочным пособиям...
физ энциклопедия прикопана далековато и физ. словарь тоже....
посмотрите, категория ТЕЛО применяется в определении категории мат.точки даже дважды!

Сообщение отредактировал Трутнев - Понедельник, 09 Ноября 2015, 17:30

[ponchik]

физика давно выработала категории точки, тела и твердого тела.

Я об этом и написал.
Только я указал точные (физические, не математические) термины, а не "категории".

в разных своих разделах..... (справка)

Вот и просветите нам эти категории, и к каким разделам (окромя механики) они принадлежат.

Сообщение отредактировал ponchik - Понедельник, 09 Ноября 2015, 17:25

[Трутнев]

Вот и просветите нам эти категории, и к каким разделам (окромя механики) они принадлежат.

ложусь спать. но. вот к примеру:
кристаллические и аморфные тела... к примеру
ам. наз тела , физические свойства которых одинаковы по всем направлениям.
Твердые ТЕЛА. в которых атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся структуру. называются кристаллами....

наиболее общие понятия, используемые в науках называются категориями в теории познания.
В предметных науках. как правило. понятиями. в силу традиций и ложной скромности.
но для тех. кто знаком с философией и науковедением это обстоятельства не является секретом. так что нет предмета для споров на ровном месте.
мне профессионально приходилось заниматься и наукою и методологией науки, поэтому я называю вещи в сложившихся у меня традициях.

Оппа!
Термодинамика -это теория тепловых явлений, в которой не учитываются атомно-молекулярное строение ТЕЛ!
добавлю

видимо вы никогда не лазили к категориальный строй физики.

взаимодействие ТЕЛ, обнаруженное в этих опытах, называется электромагнитным взаимодействием

думаю. что этого достаточно...
вы просто не обращали на это внимание, потому что понятие тела лежит в картине мира физики, и очень редко применяется прямо в предметной

видимо вы не лазили в категориальный слой и строй физики....

Сообщение отредактировал Трутнев - Понедельник, 09 Ноября 2015, 17:50

[ponchik]

ложусь спать

Ты что, в Восточную Сибирь переехал?

наиболее общие понятия, используемые в науках называются категориями в теории познания.

Мы не раздел философии (где используют наиболее общие понятия) — гносеологию разбираем, а точную науку — физику. В частности — механику.

Сообщение отредактировал ponchik - Понедельник, 09 Ноября 2015, 17:58

[ponchik]

Ладно, Трутнев, соглашусь, что в механике рассматривается общее понятие "тело", наряду с "твёрдым телом".

В частности,
облако, струю дыма в небе от заводской трубы, течение в океане, струю гидромонитора и др. менее масштабные явления,
можно считать физическим телом, имеющим внешнюю границу радела.

Сообщение отредактировал ponchik - Понедельник, 09 Ноября 2015, 18:28

[Трутнев]

Ладно, Трутнев, соглашусь, что в механике рассматривается общее понятие "тело", наряду с "твёрдым телом".

спасибо!

В частности,
облако, струю дыма в небе от заводской трубы, течение в океане, струю гидромонитора и др. менее масштабные явления,
можно считать физическим телом, имеющим внешнюю границу радела.

конечно. но нам придется говорить и о тех телах. с которых вы начали свое обсуждение, о невидимых телах, типа некоторого более теплого объема (массы) более теплой воды или газа... по сравненю с окружающими.
понимаю, что это - довольно абстрактный разговор - говорить о невидимом. но ведь это реалии в улье
а куда мы денимся....?

Ты что, в Восточную Сибирь переехал?

надо отоспаться перед фильмом Великая. на 1-м
а потом привычка и магнитная буря...
и жену тянет в сон.
все... пошел спать


Сообщение отредактировал Трутнев - Понедельник, 09 Ноября 2015, 18:46

[ponchik]

Определения в Википедии:
на русском:

Те́ло, или физическое тело в физике — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела.

На эсперанто:

En fiziko , fizika korpo aŭ fizika objekto (iam simple korpo aŭ objekto ) estas kolekto de masoj , konsiderataj kiel unuo.

В физике, физическое тело или физический объект (иногда просто тело или объект) представляет собой совокупность масс, рассматривается как единое целое.

На англ.

In physics, a physical body or physical object (sometimes simply called a body or object) is an identifiable collection of matter, which may be more or less constrained to move together by translation or rotation, in 3-dimensional space.

В физике, физическое тело или физический объект (иногда называется просто тело или объект) определяется как совокупность материи (вещества),
которая может  быть более или менее вынужденно двигаться вместе (совместно) поступательно или вращаясь в трёхмерном пространстве.

Перевод мой,
за точность не ручаюсь.