The video examines the unusual behavior of a simple system of two identical springs and several threads. When one of the threads is cut, the rigidity of the system increases and its length decreases under a given load.
Хороший опыт. Последовательное соединение пружин легким движением руки превращается в параллельное. Полезно показать этот опыт на уроке на тему "Закон Гука" и заодно спросить, как изменяется коэффициент жесткости системы пружин.
Ответ такой,- когда чёрную нить отпустили полностью, то получился такой же результат после перерезания как в первом опыте т.е пружины из последовательного перешли в параллельное положение.
С полиспастом сила натяжения нити в два раза меньше и верхняя пружина растягивается будто на нее действует только половина груза. Нижняя пружина растянута полным весом груза. Когда нагрузка передается через оранжевые нити, то верхняя пружина нагружена также как и с полиспастом, а нижняя пружина разгружается, так как теперь на нее действует только вес половины груза, но так как она была растянута, то при сокращении ее потенциальная энергия уходит на подъем груза.
Остановился на 2:38. До этого момента думал, что груз останется на месте. Ну, может быть немного сдвинется вниз до натяжения верёвок. Увидев результат перерезания, думаю так. Как и до этого, груз продолжает удерживаться двумя пружинами. Только до перерезания эти пружины были подсоединены последовательно. То есть на верхнюю пружину приходился ещё и вес нижней. И на них обе приходился вес груза. После перерезания верёвки пружины подсоединены параллельно. Как в эспандере. Теперь на верхнюю пружину не приходится вес нижней. А вес груза распределился между ними поровну. То есть каждую из них тянет только половина груза. Отсюда результат. Послушаем, что скажет физик.
В первом случае нагрузка приходится на пружины соединённые последовательно, и их длина при таком весе груза суммируется, а сила (упругость) пружин остаётся константа. Когда перерезается нить, то пружины окажутся в паралленом соединении, и сила (упругость) суммирыется, длина становится в два раза меньше и плюс к этому эти пружины как бы помогая друг другу становятся ещё короче тем самым ещё выше поднимая груз. Короче говоря в физике все силы похожи друг на друга: Давайте к примеру представим эти пружины как два резистора и дадим им единицу измерения как будто они резисторы по 4 Ом 4 Ватт соединены последовательно в сумме имеют 8 Ом 4 Ватт, и эти 8 Ом имеют бОльшее сопротивление и меньшую мощьность и в нашем случае груз свисает больше. При параллельном соединении сопротивление уменьшается в два раза плюс к этому мощность увеличивается так же в два раза (не станет сильно нагреваться и менять его сопротивление). При такой мощности и при таком сопротивлении груз не может опуститься вниз и становится выше чем в первом случае...
почему? Просто представьте, что разрезаете длинную пружину пополам и подвешиваете груз к двум пружинам. А недостающую длину компенсируете нерастяжимой веревкой. Жесткость системы во втором случае в 2 раза больше первого, значит груз подымется выше отметки
@@ПетрПетрошвиллер Так то оно да, все понятно. Но представьте, что весь механизм скрыт непрозрачной тканью, и видна только натянутая веревка и груз внизу. Вы подходите тянете за эту веревку вверх и чувствуете внушительный вес груза. Потом перерезаете веревку ножом и .... происходит совсем неожиданное. А вот еще другой вариант: Что, если в показанном ролике не перерезать веревку, а просто рукой слегка подтолкнуть груз снизу вверх? После этого две расслабленные веревки натянутся, а натянутая веревка расслабится?
В теоретической физике пружины условны и веса не имеют. В инженерных расчётах всё что подвешено к верхней пружине и обладает массой - будет дополнительно её нагружать и растягивать, включая не только вторую пружину но и нитку.
@@prostoprohozhijnadjadjupoh5802 под собственным весом пружины растягиваются в любом случае и при любом из двух рассматриваемых вариантов этот параметр не изменяется, а значит не оказывает влияния на системы.
Интересно, что потенциальная энергия в черной нитке и пружинах переходит в потенциальные энергии оранжевых ниток, пружины и ещё выполняет работу по подъему груза
О потенциальной энергии в нерастяжимой нити в моделях "нерастяжимой нити" говорить некорректно, ибо она не растягивается и, значит, не совершает работу.
@@hmmm1482 Хотя бы тем, что объяснение выбора автомобилей в качестве примера оказывается не верным. Скорее всего причиной выбора стала большая близость этой темы (как электронщику сопротивления или математику поля векторов) ps: Интересно, можно ли тему объяснить на котиках?
У веревок различные точки приложения сил. Когда веревку рассположенную по середине перерезают, тто из сказаного вес просто перераспределяется, что приводит к меньшему растяжению системы и сила упругости перераспределяется между пружинами. Но если вместо перерезания веревки по середине использовать просто ее ослебление, то это будес схоже с перерезанием веревки.
Проще говоря груз висит на одной длинной пружине или груз висит на двух коротких. Меняется количество точек опоры. И сила действующая на отдельный виток в случае одной пружины получается больше. Еще проще наверно понять какая веревка выдержит больший груз привязанная одна за одной или привязанная в двух местах
Вижу, что на дополнительный вопрос про полиспаст до сих пор не появилось ответов, поэтому вставлю свои три копейки. Контрвопрос: А какая разница между здесь с "полиспастом" и тем, что было раньше? Полиспаст неполноценный - нет колёсиков и трение верёвки о метал пружинок приводит к тому что верёвка не проскальзывает, и что этот "полиспаст" не отличается от одиночной верёвки как было раньше.
Мне интересно, как можно распространить аналогию про сопротивления на последний эксперимент, когда происходит последовательное стравливание черной верёвки. 😃 У меня, по-моему, есть идея, только не знаю, как вставить в комментарий (слишком мало места на полях 😃).
Мне пришла чуть другая аналогия с электричеством. Пружины заменить источниками напряжения, а оранжевые шнурки - диодами, черная нитка - перемычка. Если перемычка есть, то источники напряжения последовательны - напряжение равно сумме напряжений источников. Если перемычки нет, то напряжение на выходе равно бОльшему напряжению источника минус падение на открытом диоде.
Пока черная нитка присутствует в системе вес приходиться весь на каждую пружину, и растижение пружин доходит до максимума ниже отметки,и как только черная нить выпадает система из последовательной становиться параллельной и вес распределяется на пружины поровну и следовательно вес начинает ползти вверх и уравновешивается уже каждой пружиной по отдельности.
У меня на кухне стены покрашены в точно такой же цвет. Ощущение, будто он у меня на кухне сидит. Вот только в конце фразы не хватает, " по этому поводу нужно выпить"
Ещё одна причина повторения эксперимента заключается в том, что не все владеют английским языком. А данный ролик позволяет распространить интересные идеи на более широкую аудиторию.
Не жесткость, а плотность вещества кристаллическая решетка материала из которого состоит пружина, и ещё много факторов, например сила сжатия пружины при котором рассчитывается прямые пропорции которые прямо пропорционально зависит от массы груза и силы притяжения, учите мат часть господа.)
Я думаю это свойства пружин , наверно при резком разжатии сжатии они не равномерно сжимаются разжимаются а при плавном равномерно ? Но я не эксперт это просто мои догадки .
Все было очевидно до резреза веревки. Последовательное соединение или паралельное. Пишу коммент сразу после разреза веревки когда убедился что именно так.
Сегодня я устал и голова не работает. Но, ваш эксперимент навел меня на любопытную мысль. Правда, к пружинам это не имеет никакого отношения, надеюсь вы меня простите за офтоп, но это все равно физика. Вы с помощью одной веревочки смогли из последовательного соединения пружин сделать параллельное. А теперь представьте, что у вас не пружины, а аккумуляторы. И не веревочка, а выключатель. Слабо из последовательного соединения сделать параллельное? Одним выключателем. Еще раз прошу прощения, я ответа не знаю. Навскидку думается нельзя. Но вдруг...
Эксперимент не правильный. Надо цеплять пружины за весы и замерить вес умножив на два а потом запаралелить пружины и также цеплять за весы и вы найдете ответ?
Еще бы обьяснили почему две пружины последовательно имеют меньшую жесткость, чем паралельно... Почему тогда амортизаторы автомобильные делают из одной пружины, а не из десяти мелких...
Немного объяснили. Когда пружины соединены параллельно , на каждую из них приходится только часть общей нагрузки. Они груз как-бы вдвоем поднимают и из-за этого каждая из них растягивается не очень сильно. А когда соединены последовательно, каждой приходится держать целый груз (а верхней ещё пружине ещё и нижнюю пружину). Из-за этого каждая из пружин растягивается так, как будто держит целый груз. А так как пружин две, то удлиннение в два раза увеличивается.
@@ЯрославПопов-в3м это я услышал, я не понял почему. Есть пружина, витки проволоки. Под нагрузкой они деформируются. Почему если увеличить количество витков, то нагрузка не распределится на них? Если я на горизонтальный металлический прут повешу груз, то он деформируется сильнее, чем если прута будет два.
@@AxolotlIsMyTotem ну да. Это и будет параллельное соединение прутьев. Сама по себе жёсткость - коэффициент, связывающий нагрузку и удлинение. Если будет два прута, при той же нагрузке деформация системы будет в два раза (условно) меньше, чем если взять один прут. Другими словами, чтобы два прута деформировать так же, как и один, нужно взять нагрузку, которая будет в два раза больше, чем для деформации одного. А последовательным соединением будет сварка этих прутьев торцами, чтобы сделать один длинный прут. Тогда такой длинный прут будет гнуться легче, чем короткий. С новыми витками штука в том, что каждый виток пружины растягивается с одинаковой силой (если пружина лёгкая). Это в теории можно видеть, записав законы Ньютона, на практике можно себе цепь представить, максимальная нагрузка на которую не зависит от количества звеньев (если груз достаточно тяжёлый). В итоге, растяжение всей пружины складывается из растяжений отдельных кусочков. Чем больше кусочков, тем сильнее растяжение.
@@ЯрославПопов-в3м а почему жёсткость увлеличивается в 4 раза? И притом что растягивание пружин увеличивается в 2 раза? Например я растягиваю пружину в 4 раза а жесткость будет уже 8 раз?
Стив объяснял на языке равновесия Нэша в теории игр, что тоже очень интересно, но это уже математика. P. S. Стив всё же британец, а не американец. По акценту понятно. Но главное, эти британцы всегда так тараторят... Очень трудно воспринимать.
Интересный видео у вас, но не могу смотреть так как вы тяните слова!!! Зачем так делать? Смотрю превью и кажется интересный эксперимент но когда включаю то вот это длинное протягивание слов раздражает и не могу к сожалению посмотреть
Не надо мудрить. Сначало было соединенно последовательно, а после разрезания стало паралельно и сила пружин удвоилась, а длина пружин укоротилась тоже вдвое.
два последовательно соединённых резистора с одинаковым номиналом - сопротивление удваивается, например 1 Ом+1 Ом=2 Ом, а два параллельно соединённых - уменьшается в два раза =0.5 Ом. Тогда 2 разделить на 0.5 будет 4. Сопротивление каждой схемы отличается в четыре раза
но на схеме 4:00 левая веревочка должна крепится не отдельно, а за верхний конец пружины, как вы это озвучивали устно, таким образом, сверху место крепления должно быть одно
"Вес груза перераспределяется" - это крайне неточное определение. Суть заключена в 2х моментах: 1. В исходном состоянии верхняя пружина растянута сильнее, потому что на ней висит груз + нижняя пружина. При разрезании верёвочки верхняя пружина сжимается, потому что вес нижней пружины уже не действует на неё. 2. Коэффициент растяжения может быть нелинейным.
