В одном из вопросов викторины Эдисона спрашивается: "С неподвижно висящего в воздухе воздушного шара спускается веревочная лестница. По ней начал подниматься человек. Что при этом будет происходить с шаром?". Как правильно ответить на этот вопрос?
В одном из вопросов викторины Эдисона спрашивается: "С неподвижно висящего в воздухе воздушного шара спускается веревочная лестница. По ней начал подниматься человек. Что при этом будет происходить с шаром?". Как правильно ответить на этот вопрос?
Если шар неподвижно висит в воздухе без человека, то после того, как человек возьмётся за лестницу и начнёт по ней подниматься, шар будет опускаться к земле, потому что вес человека нарушит равновесие шара в воздухе.
Если человек уже находится на лестнице, подъём человека происходит равномерно, без ускорения, а импульсами силы при шаге со ступеньки на ступеньку можно пренебречь, то система останется в равновесии.
Если же импульсами силы не пренебрегать, то изначально, под действием череды импульсов (рывков) при подъёме человека шар опустится, а затем вернётся на исходную высоту.
Задача Эдисона о неподвижно висящем воздушном шаре крайне неудачна в плане примера задачи про динамику и импульс. Особенно, в объяснении её решения: "опускание будет настолько же меньше подъема человека, насколько масса шара больше массы человека". Всё конечно верно, но возникает ощущение, что шар в воздухе удерживает его же масса.
Задача не идет ни в какое сравнение с примером о лодке и идущим по ней человеке. В нём всё наглядно, нет ничего лишнего и не надо задумываться о аэростатике.
Задачу о шаре можно переделать в плавающее судно и поднимающегося по трапу из трюма на палубу человека. Только ничего она от этого не выиграет.
Воздушный шар завис в воздухе, это значит что его средняя плотность равна плотности воздуха в данной точке (P=m/V). Человек залезающий на шар меняет параметры массы и объема (да у человека тоже есть объем). Если шар огромного размера то эта "добавка" практически не изменят среднюю плотность системы и можно предположить что шар останется на месте (по крайне мере визуально). В случае с небольшим шаром он активно отреагирует на это вмешательство вплоть до того что будет просто притянут к земле. Ну и конечно все зависит от того на какой высоте завис шар. На больших высотах (малая плотность среды) любые изменения будут более ощутимы.
Ответ на эту задачу Эдисона должен быть простым (как с тяжелой, но очень тонкой гранитной плитой, которую легко может свалить человек). Эдисон - практик, поэтому человек поднимается к шару по лестнице "нормальной" длины, то есть, например, 5 или 10 метров (но не километры). Соответственно и шар висит неподвижно не в стратосфере, а где-то недалеко от поверхности Земли. А дальше - простая статика. На систему шар - человек не действуют никакие внешние силы (вернее, они уравновешиваются), поэтому центр тяжести системы остается неподвижным. Следовательно, поднятие вверх человека приведет к опусканию вниз шара. Это его опускание будет настолько же меньше подъема человека, насколько масса шара больше массы человека. Это же явление можно продемонстрировать без всякого шара, с помощью лодки в спокойном пруду. Если человек идет по стоящей на воде лодке, то лодка перемещается в противоположную сторону.
Добавить комментарий