Падение на весы

Здравствуйте уважаемые форумчане.

Планета Земля. Ускорение свободного падения и прочие характеристики соответсвующие. Трением воздуха можно пренебречь.

Объект (шарик или кубик например) весом 1 кг (масса покоя 1 кг, в условиях Земли вес в покое равен массе) падает с высоты 2 метра на весы. Какой максимальный вес покажут весы в момент соприкосновения?

Материал объекта и весов не указывется, но он такой, что позволяет при падении пренебрегать трением воздуха (то есть это не вата, не поролон и т.п. - например стальной или титановый или из подобного жёсткого и неупругого материала) Столкновение считать абсолютно неупругим.

Конструкция весов не указывается. Для чистоты постановки задачи прендположим что это некая область на плоской поверхности. Если на ней оказывается любой объект, то на дисплее отображается его вес. Для снятия уточняющих вопросов - материал: стальная (либо титановая либо из любого другого подобного жёсткого и неупругого материала) гладкая поверхность. А на ней просто линией нарисован квадрат. Он и есть весы. Весы чувствительные. Точность - предположим бесконечная. Но естественно, что после запятой интерес представляют только несколько следующих цифр. Это не значит, что остальных нет. То есть весы - это область на поверхности которая снимает данные веса.

Если на эти весы встаёт человек и вдыхает - число на дисплее слегка увеличивается. Выдыхает - уменьшается. Если на них подпрыгнуть, то при отталкивании и касании число также изменяется. Дисплей имеет функцию запоминания максимумов и минимумов.

В жизни, запрыгивая на обычные покупные напольные весы, всегда сначала на дисплее число показывается большее, а потом оно типа стабилизируется и остаётся неизменным (в разумной точности, понятно что на тысячных и меньших долях грамма всегда будут колебания). Проверено, прыгал, приседал и т.п.

Я так скрупулёзно описал конструкцию гипотетических весов, чтобы избежать разговорах о пружинах и деформациях. Условия даны.
Если будут варианты что при таких условиях что-то устремиться к бесконечности - то тогда предположим что вся эта конструкция с весами сама тоже расположена на чаше рычажных весов и на другой чаше некий груз. Предположим 1 тонна (1000 кг). Это я к тому, что на интуитивном уровне какие бы ни были материалы ни весов ни падающего объекта с такой высоты и при такой массе, эта тонна даже не пошевелится. Конечно она тоже почувствует результат взаимодействия, и её вес тоже претерпит изменение (которое будет естественно конкретным и вычисляемым). Но подбросить его не должно.
Это также к тому, что если пойдут расчёты с учётом площади соприкосновения, и она будет пренебрежительно мала, то типа будет воздействие с давлением (вес/площадь, кг/метр кв.) стремящимся к бесконечности. Это возможно допустить. Но при этом тонна на другой чаше опять таки не шелохнётся (в разумном рассмотрении) и не подлетит.

Эта задача, в других формулировках встречается в интернете, да и здесь есть. Но просматривая форумы и комментарии, так и не обнаружил конкретного решения. В одних случаях условия задавались размытыми, и форумчане прочили уточнить, дополнить и.т.д, в других много фигурировало слово "масса" и сбиволо с толку бывалых физиков.
Я понимаю что масса неизменна, а весы показывают "вес" (хотя тут мнения тоже разделены, одни говорят что весы показывают силу с которой тело действует на опору - это правда, так оно и есть, другие что показывают массу - на Земле численно масса покоя и вес равны... наверное), и то что показывают весы на Земле, на Луне покажут другое, а в невесомости вообще только в момент соприкосновения покажут что либо, а потом на дисплее будет ноль, поэтому слово "масса покоя" в условиях дана на всякий случай, хотя она не изменится, что бы не показывали весы. Масса и вес это вопросы дискуссионные. А дисплей весов показывает килограммы. И в реальной жизни и в условиях задачи.
В ньютонах есть решения этой задачи в разных формулировках. Но повторюсь, что весы на дисплее показывают килограммы. И на наших весах в повседневной жизни тоже. Поэтому вопрос что будет на дисплее весов.

Неужели на самом деле при простоте постановки задачи, она так сложна, что вызывает столько дискуссий, что приходится так скрупулёзно обозначать условия?

Благодарю.

0

Сообщение от Kostik1307 Какой максимальный вес покажут весы в момент соприкосновения?

В момент соприкосновения они покажут ноль.

Сообщение от Kostik1307 Если на ней оказывается любой объект, то на дисплее отображается его вес.

На дисплее показывается не вес, а сила давления на чашку весов. Не путайте эти вещи.

Сообщение от Kostik1307 То есть весы - это область на поверхности которая снимает данные веса.

Нет. Весы - это прибор, измеряющий силу давления на чашку весов. (Или разность сил давления на две чашки, если весы двухчашечные).

Сообщение от Kostik1307 Если на эти весы встаёт человек и вдыхает - число на дисплее слегка увеличивается. Выдыхает - уменьшается.

Вы уверены? Вот когда плаваешь, то легко заметить: вдохнул - всплываешь, выдохнул - погружаешься.

Сообщение от Kostik1307 чтобы избежать разговора о пружинах и деформациях.

Этого не избежать.

Сообщение от Kostik1307 на интуитивном уровне

Вы же задали вопрос в разделе "Физика". "Интуитивный" уровень тут не пляшет, пляшут уравнения. Вот их и начинайте расписывать.

Сообщение от Kostik1307 Это также к тому, что если пойдут расчёты с учётом площади соприкосновения, и она будет пренебрежительно мала, то типа будет воздействие с давлением (вес/площадь, кг/метр кв.) стремящимся к бесконечности.

Не пойдут. Давление тут ни при чём. А вот сила давления на чашку весов действительно будет стремится к бесконечности, если вы устремите жесткость контрукции весов к бесконечности (к модели абсолютно твёрдого тела).

Сообщение от Kostik1307 Но при этом тонна на другой чаше опять таки не шелохнётся (в разумном рассмотрении) и не подлетит.

Если коромысло весов абсолютно твёрдое, то и шелохнётся, и подлетит (невысоко).

Сообщение от Kostik1307 Но просматривая форумы и комментарии, так и не обнаружил конкретного решения.

А учебники смотреть не пробовали?

Сообщение от Kostik1307 слово "масса" и сбиволо с толку бывалых физиков

Это слово сбить с толку физиков не способно. Особенно "бывалых.

Сообщение от Kostik1307 весы показывают "вес"

Только в том случае, когда весы используются в соответствии с правилами эксплуатации весов. Не следует взвешиваться поставив весы на дно бассейна или встав на весы одной ногой (а другая - на полу).

Сообщение от Kostik1307 на Земле численно масса покоя и вес равны... наверное

Масса "покоя" - устаревший, нынче е применяемый термин (да и вряд ли вы знаете, что это такое). Масса и вес не равны и даже не пропорциональны. Пропорциональны они тогда, когла ускорение движения взвешиваемого тела равно нулю. И это не только на Земле, а везде. Определение: . - вес, - масса, - ускорение свободного падения, - ускорение движения тела.

Сообщение от Kostik1307 Масса и вес это вопросы дискуссионные.

Ничего дискуссионного тут нет и в помине.

Сообщение от Kostik1307 Но повторюсь, что весы на дисплее показывают килограммы. И на наших весах в повседневной жизни тоже.

А бывает, что и фунты. А бывает, что и ньютоны:

Сообщение от Kostik1307 Неужели на самом деле при простоте постановки задачи, она так сложна, что вызывает столько дискуссий, что приходится так скрупулёзно обозначать условия?

Задача проста. Дискуссии вызывает то, что в школе никто ни шиша не учится. Условия следует скрупулёзно обозначать в любой задаче (иначе каждый их поймёт по-своему). Вы с этим не справились.

1

zvm2,
Благодарю вас уважаемый zvm2, вы меня технично осадили. Придрались по делу к каждой фразе.
Мне 34 года и я не физик, не математик и не инженер. Искать ответы на вопросы в учебниках - это лучшее что можно придумать, но я задал его здесь, рассчитывая увидеть ответ или путь решения.
Ваши замечания - все по делу, но прикол в том, что в этой задаче, в других её формулировках на других ресурсах, примерно такие же замечания.
И по итогу, все критикуют того кто задал вопрос (в данном случае меня), указывают на недостаток знаний, посылают в учебники, всегда тёрки масса - вес, всегда указывают на неправильность формулировки. И по итогу на вопрос а что же всё таки покажут весы - ответа я пока не нашёл.

Благодарю.

0

Сообщение от zvm2 Вы же задали вопрос в разделе "Физика". "Интуитивный" уровень тут не пляшет, пляшут уравнения. Вот их и начинайте расписывать.

До этого нужно определиться с моделью явления.

Сообщение от Kostik1307 Материал объекта и весов не указывется

Сообщение от Kostik1307 Конструкция весов не указывается.

Без знания конкретной конструкции (и её параметров) эту задачу не решить.
Дело в том. что весы, как измерительный прибор, предназначены для измерения веса тела в условиях статики.
А в данном случае задача динамическая.
И что покажут весы в данном случае целиком определяется особенностями их конструкции. Нужно знать:
- массу подвижной части
- параметры упругой части конструкции (они могут быть и нелинейными)
И ещё нужно определиться и исходить из какой-то модели соударения (упругое, неупругое) падающего тела и "чашки"(платформы) весов.
Для начала можно упростить модель весов, например, представить, что весы устроены как-то совсем очень просто - подпружиненная (пружина невесомая) чашка некой массы - задать разумные параметры, и тогда можно ее решить довольно просто. Определить нужно как сместится чашка весов в результате удара. По величине смещения, зная конструкцию весов, можно сказать какое показание они выдадут (стрелочкой или на табло или как-то ещё).

0

titan4ik, Благодарю вас.

Я уже понял что составил условия, которые демонстрируют полное отсутствие знаний по теме.

Время соприкосновения, устройство весов, материал весов и объекта, для определения упругости столкновения - всё это должно было быть указано в условиях.

Благодарю.

0

время соприкосновения не нужно, нужно определиться с моделью соударения. А можно рассмотреть и два случай - упругое и неупругое

Сообщение от Kostik1307 Я уже понял что составил условия, которые демонстрируют полное отсутствие знаний по теме.

Да бросьте вы, кто сейчас что знает в области школьной физики? По образовнанию нанесен такой удар, что мама не горюй. Вы задали вопрос и получили ответ. Для понимания как решать эту задачу нужно посмотреть как решаются задачи по соударению двух тел. Причем, задачи с углами и с изменением направления траектории не нужны. Тут при упругом тело отскочит вверх. А при неупругом прилипнет (кусок пластилина).

Добавлено через 6 минут
А про массу и вес, чтобы не сбивало, то тут все просто.
Вес - сила с которой тело давит на опору (тело притягивается к Земле и стремится к ее центру, но опора мешает ему проделать этот путь).
Понятий массы есть два.
Гравитационная масса - мерило способности тела участвовать в гравитационном взаимодействии
Инерционная масса - мерило способности тела противостоять изменения своего движения (противостоять внешней силе, которая придает ему ускорение).
Физики подложили свинью школьникам, искусственно прокалибровав закон всемирного тяготения (подогнав константу) так, что численно эти две массы равны. Всё.

0

titan4ik,
Я почему то считал, что весы могут быть гипотетическим объектом без какой либо конструкции, которые снимают показания веса. На самом деле, как мне правильно заметил
zvm2,

Сообщение от zvm2 Нет. Весы - это прибор, измеряющий силу давления на чашку весов. (Или разность сил давления на две чашки, если весы двухчашечные).

Я думал что можно избежать в расчётах силу и оперировать только килограммами, а также избежать пружины и деформации. На самом деле эти вводные данные необходимы. Переосмысливаю как правильно составить условия.

Про вес и массу, нужно тоже освежить и без того почти отсутсвующие знания.

Благодарю.

0

Сообщение от Kostik1307 Я думал что можно избежать в расчётах силу и оперировать только килограмами, а также избежать пружины и деформации. На самом деле эти вводные данные необходимы. Переосмысливаю как правильно составить условия.

Правильно, вы поняли, что ваша первоначальная модель была несоответствующей рассматриваемому явления. Как только определитесь с моделью, далее используется простая школьная физика в части упругого/неупругого соударения тел и закона Гука

1