о давлении и весе
Apr. 14th, 2022 10:39 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
avvaПредположим, у меня есть много кирпичей, каждый массой в 4 килограмма. Я кладу один кирпич на весы, они показывают 4кг. Кладу поверх него второй, показывают 8кг. Кладу третий сверху - 12кг.
Как весы "чувствуют" вес третьего кирпича, если он не касается их, а касается только второго?
Мы не видим это невооруженным взглядом, но то, что второй и третий кирпич "давят" на первый, означает, что толщина первого кирпича чуть-чуть уменьшается, на крохотную величину, но достаточную для того, чтобы внутреннее давление соответственно увеличилось, и нижний слой первого кирпича сильнее давил на весы. Нам это очевидно, если нижний предмет сделан, скажем, из ваты; но когда это кирпич, мне кажется, многие не понимают, что он реально сжимается, пусть на крохотную величину, и что это его сжатие и есть все, что объясняет вес всех трех кирпичей вместе - никакого другого "магического" способа у третьего кирпича воздействовать на весы просто нет.
Не бывает вообще несжимаемых предметов, хоть алмаз, хоть что угодно. Если бы первый кирпич можно было сделать из абсолютно несжимаемого предмета, то на него можно было бы положить миллион тонн, и весы все равно показывали бы 4кг. Предметы, не передающие "дальше" давление, которое они чувствуют, за счет собственного сжатия, просто не существуют.
Похожим образом, давление воды увеличивается с глубиной, и приблизительно 𝜌𝑔ℎ, плотность умножить на ускорение свободного падения умножить на высоту водного столба. Но разве плотность не меняется с глубиной? В интернете мне попадалось много объяснений в духе "вода практически несжимаема, поэтому нет надобности учитывать это; то, что давит на тебя под водой, это не увеличившаяся плотность воды, а вес всего столба воды над тобой".
Но это полностью все искажает в сторону "магического" мышления. Вода практически не сжимается (в сравнении, скажем, с воздухом), но все равно *весь* эффект "веса столба воды над тобой", который ты ощущаешь на глубине 10 метров - это то, насколько она сжалась, насколько увеличилась ее плотность в сравнении с поверхностью. Никакого другого способа для "столба воды над тобой" давить на тебя, кроме как через плотность воды в непосредственном контакте с тобой, просто нет.
То же самое с воздухом. Все знают, что плотность воздуха меньше на большой высоте, но есть ли разница между плотностью воздуха на высоте 1 метр и 1 метр 20 сантиметров над землей, скажем? Хочется сказать, что она настолько мала, что не играет роли. Но если я надую шарик диаметром в 20 сантиметров гелием и отпущу его на высоте в 1 метр, почему он полетит вверх? Гелий легче воздуха, да, но какая сила собственно толкает шарик вверх? Единственное, что есть - это разница в давлении воздуха между 1 метр и 1 метр 20 сантиметров. Сколь ни мала она, но всегда и постоянно есть и без нее шарик бы не поднимался.
Как весы "чувствуют" вес третьего кирпича, если он не касается их, а касается только второго?
Мы не видим это невооруженным взглядом, но то, что второй и третий кирпич "давят" на первый, означает, что толщина первого кирпича чуть-чуть уменьшается, на крохотную величину, но достаточную для того, чтобы внутреннее давление соответственно увеличилось, и нижний слой первого кирпича сильнее давил на весы. Нам это очевидно, если нижний предмет сделан, скажем, из ваты; но когда это кирпич, мне кажется, многие не понимают, что он реально сжимается, пусть на крохотную величину, и что это его сжатие и есть все, что объясняет вес всех трех кирпичей вместе - никакого другого "магического" способа у третьего кирпича воздействовать на весы просто нет.
Не бывает вообще несжимаемых предметов, хоть алмаз, хоть что угодно. Если бы первый кирпич можно было сделать из абсолютно несжимаемого предмета, то на него можно было бы положить миллион тонн, и весы все равно показывали бы 4кг. Предметы, не передающие "дальше" давление, которое они чувствуют, за счет собственного сжатия, просто не существуют.
Похожим образом, давление воды увеличивается с глубиной, и приблизительно 𝜌𝑔ℎ, плотность умножить на ускорение свободного падения умножить на высоту водного столба. Но разве плотность не меняется с глубиной? В интернете мне попадалось много объяснений в духе "вода практически несжимаема, поэтому нет надобности учитывать это; то, что давит на тебя под водой, это не увеличившаяся плотность воды, а вес всего столба воды над тобой".
Но это полностью все искажает в сторону "магического" мышления. Вода практически не сжимается (в сравнении, скажем, с воздухом), но все равно *весь* эффект "веса столба воды над тобой", который ты ощущаешь на глубине 10 метров - это то, насколько она сжалась, насколько увеличилась ее плотность в сравнении с поверхностью. Никакого другого способа для "столба воды над тобой" давить на тебя, кроме как через плотность воды в непосредственном контакте с тобой, просто нет.
То же самое с воздухом. Все знают, что плотность воздуха меньше на большой высоте, но есть ли разница между плотностью воздуха на высоте 1 метр и 1 метр 20 сантиметров над землей, скажем? Хочется сказать, что она настолько мала, что не играет роли. Но если я надую шарик диаметром в 20 сантиметров гелием и отпущу его на высоте в 1 метр, почему он полетит вверх? Гелий легче воздуха, да, но какая сила собственно толкает шарик вверх? Единственное, что есть - это разница в давлении воздуха между 1 метр и 1 метр 20 сантиметров. Сколь ни мала она, но всегда и постоянно есть и без нее шарик бы не поднимался.
no subject
Date: 2022-04-19 10:58 pm (UTC)Хорошо, допустим. Но ведь вот это "сжатие" - оно же нелинейно. Вот Вы сами пишете "...и нижний слой первого кирпича сильнее давил на весы". НИЖНИЙ(!) слой, акцентирую. А боковые?
Ну вот представим себе это как пластилиновые кубики, да? Эти кубики под весом верхних будут расползаться, а силы внутреннего натяжения это расползание будут сдерживать. Я правильно понимаю Вашу идею сейчас?
Понимаете, мне кажется, что расползание вбок - это работа. То есть каждый последующий кирпич тогда должен весить всё меньше и меньше. Особенно с учетом плотности внешней среды.
Гм... Где я ошибаюсь?
no subject
Date: 2022-04-19 11:13 pm (UTC)Как так получилось, что наша атмосфера имеет, во-первых, определенную высоту, а, во-2х и главных, нелинейную плотность?
Я попробую объяснить свой вопрос. Атмосферные газы притягиваются к поверхности, но почему-то не опадают на неё озимыми. Нам это объясняют внутренним давлением среды. Это странная ситуация - над нами минимум 30 км воздуха, как он вообще смог подняться на такую высоту, если все это время его притягивало?
Можно было бы юродствовать, что вот этим самым давлением и выдавило, но нет секрета, что планета теряет свою атмосферу. Ведь именно поэтому выше 35 км нет рэлеевского рассеивания света - там небо черное как смоль. Выше35 км технический вакуум.