gravitatia: corp greu vs. corp usor

@wizardofoz spune:   "Copiii trebuie invatati corect, si corect este ca corpurile (chiar identice ca forma dar diferite ca greutate) cad diferit in aer si la fel in vid. Ca altfel ajungi ca astia de aici care nu stiu sa inmulteasca si confunda 0 cu 1. Totul se amesteca in capul lor si devine o tocana, dupa 20 de ani o sa-si aduca aminte din experimentul ala numai ca bilele cad la fel, nu si aproximarile pe care le faci tu (ca forta de frecare e neglijabila la 1m de exemplu). Si nu o sa realizeze ca experimentul merge numai de la 1m in nici un caz de la etajul 10, cum spune colegul nostru aici, si/sau numai cu diferente mici intre masele bilelor."


Apoi, tu crezi ca invatarea despre gravitatie si efectele ei asupra corpurilor se preda in scoli intr-o singura ora, pe fuga, si doar in clasa a VI-a, copiii ramanand cu neintelegere pentru toata viata? Miroase a proces de intentie... Toti de aici stiu sa discearna intre 0 si 1, stiu sa inmulteasca, ii acuzi pe nedrept. Deasemenea, indirect, prin mine, acuzi pe profesori.

In gimnaziu se invata mare parte din fizica clasica, in liceu se reia, se completeaza si se adauga. La facultatile tehnice se aprofundeaza. Asadar, invatarea fizicii se face evolutiv, intr-un fel de spirala cu raza crescatoare (din pacate pentru creierul tinerilor, in viitorul apropiat se va merge pe eliminare, omitere, restrangere, amestecare cu alte stiinte, adica elevii nu vor mai fi invatati sa analizeze, sa demonstreze, sa calculeze, ci doar sa observe, sa enumere si sa descrie modul de utilizare a tehnologiilor de-a gata).

Scriu pentru ultima oara, ca deja alunecam inspre afara topicului. Sa rezumam:


1. S-a inteles ca pe Luna fiind vid, singura forta care determina caderea este greutatea G' = mg', in consecinta  toate corpurile cad cu aceeasi acceleratie, raman aliniate in orice moment al caderii: a = g' = G' / m, indiferent de m. Aici g' reprezinta acceleratia gravitationala pe Luna, iar G' este greutatea corpului pe Luna.

2. La fel ca in cazul Lunii, pe Pamant toate corpurile cad in vid (Tubul lui Newton) cu aceeasi acceleratie:  a = g = G / m, indiferent de m.

3. S-a inteles ca in atmosfera Pamantului, pe langa forta de atractie gravitationala G = mg actioneaza si alte forte ce descriu interactiunea corpului cu aerul si, in consecinta, acceleratiile (a) de cadere ale diverselor corpuri sunt diferite intre ele si toate sunt  mai mici decat g (aceleratia gravitationala pe Pamant, adica cea datorata doar atractiei gravitationale G = mg).

4.Copiii, la initiere in fizica, stiu din rutina zilei ca pe Pamant piatra cade mai repede decat fulgul, dar isi inchipuie ca si pe Luna (sau pe Pamant intr-un tub vidat) piatra cade mai repede decat fulgul, argumentand ca piatra este mai grea (corect), deci "ar trebui" sa soseasca prima (incorect).

Aici este rolul profesorului, metodica. Le enunti realitatea, ei se mira neincrezatori, dar tu le arati rapid ceva ce tine foarte mult de gestica (vor retine toata viata ce caraghioasa era profa si ce scotea de prin buzunare): lasi sa cada o bila si o foaie de hartie si apoi repeti, lasand sa cada bila si foaia de hartie facuta cocolos. Vor observa imediat ca in al doilea caz, diferenta intre duratele caderilor aproape s-a redus la zero.
Este suficient acest dublu experiment facut pe distanta de 1 metru, pentru ca ei singuri sa descopere cauza departajarii corpurilor in aer si vor putea sa-si imagineze cum ar fi daca nu ar exista aerul. Vor mai intelege si cum putem micsora influenta aerului asupra caderii in aer.
Experimentul cu bilele de mase diferite este relevant si nicidecum nu "amesteca toate in capul copiilor".

Deja unii, mai inclinati spre stiintele exacte, pe la clasa a VII-a pot sa rationeze cu marimi fizice si formule, prind gustul argumentarii matematice (legile fizicii au frumusete matematica), perfectionandu-se apoi in liceu si mai departe.
Dar vor fi tot mai putini, este nevoie de tineri care sa folosesca tehnologia de-a gata, nici macar sa mai scrie cu mana, doar sa fie eficienti (profitabili) la locul de munca temporar.

Edited by Anca12, 27 May 2016 - 22:14.

pai se pradau intr-o ora, doua

[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/q9IWoQ199_o?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/M0mxyPOMcw0?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

Anca12, on 27 mai 2016 - 21:46, said:

piatra nu actioneaza ca o perie, spre exeplu pana colecteaza particule (de gaz)
spre contrast un kilogram de pene care este scufundat in apa, dupa ce este ridicat va cantarii mai mult.
a.i. ajungem la alt experiment cu o gramada de pene ude vs o bila

Edited by MarianG, 27 May 2016 - 23:28.

@Marian: "pai se predau intr-o ora, doua"

Nu asa, pentru ca aceste aspecte legate de gravitatie, miscare, interactiune se continua corelat si in alte paragrafe si, in plus, se reiau in ciclurile scolare urmatoare, asa cum am spus.

Singura problema este doar cu cei care abandoneaza scoala (si cei care sunt numai cu trupul in clasa): de aici se recruteaza cei care peste cativa ani isi fauresc un aer de filozofi sceptici in privinta stiintelor exacte, ajung  nesatisfacuti de cat cunoaste omenirea si asteapta cu nerabdare sa se descopere alte teorii despre universul pe care il percep ca fiind ceva unde totul este posibil si foarte aproximativ...

Edited by Anca12, 28 May 2016 - 00:29.

Mr_Woppit, on 27 mai 2016 - 11:35, said:

Pe pricipiul cel mai destept cedeaza, o sa-ti explic ce am inteles eu. Am inteles ca ai scris ca doua sfere cu mase diferite lasate sa cada de la etajul 10 ajung simultan jos. Postul tau e asa de elucubrant ca ai fi putut scrie asta sau opusul, nimeni nu stie.
Daca nu ai spus asta, foarte bine.
Daca asta ai spus, e o timpenie. Doua sfere cu mase diferite (ai ales raportul de 3X) nu ajung simultan jos nici macar ca aproximatie. Adica aproximatia e valida numai in anumite situatii (sferele au greutatea mult mai mare ca forta de frecare cu aerul, ceea ce insemna ca sint dense sau mari). Pentru doua sfere care nu-s suficient de dense sau mari diferenta intre timpii de cadere poate fi foarte mare.

Anca12, on 27 mai 2016 - 21:46, said:

Nu stiam ca esti profesoara si nu ma intereseaza sa acuz profesorii, dar e o realitate evidenta ca ce spui tu nu e adevarat: citeste postul numarul 11, dar si multe altele de pe topicul asta (ca si alte topice).
Nu insemna ca chiulul elevilor e vina profesorilor, dar insemna ca materia nu e structurata dupa creierul fiecaruia, adica si ala mai prost sa ramina cu ceva intr-un curs mai usurel si mai intuitiv.

Edited by wizardofoz, 01 June 2016 - 00:42.

" [ ...] e o realitate evidenta ca ce spui tu nu e adevarat "

Asta este o sentinta gratuita, cu toate ca, scurta fiind, contine vorbe foarte mari: adevar evidenta, realitate.



'' Nu insemna ca chiulul elevilor e vina profesorilor, dar insemna ca materia nu e structurata dupa creierul fiecaruia "

Vrei sa ma menajezi, dar tot acelasi stil nesuferit dovedesti, pentru ca structurarea materiei este facuta tot de profesori, deci tot ei sunt cei blamabili in opinia ta.

De ce ar trebui ca toti copiii sa dobandeasca talent la fizica, sa fie foarte bine pregatiti la fizica, intr-un invatamant de masa? Cand eu eram eleva intr-un liceu teoretic de cartier, nu ultimul din oras, in clasa mea eu eram buna la fizica, un coleg era bun la matematica, restul nu dovedeau nimic deosebit. Dar nu inseamna ca ceilalti erau prosti si cauza nu erau profesorii, manualele sau metodica.

Revenind la subiect, credeam ca s-a lamurit ca nimeni nu sustine ca o minge de ping-pong si o bila de rulment de aceeasi raza cad cu aceeasi acceleratie in aer, asa cum cad in vid. Constat ca inca te nemultumeste ceva, oricat ti s-ar explica, Nu te-a contrazis nimeni, suntem de acord ca corpurile cad diferit in aer, cu atat mai evident cu cat fortele de interactiune cu aerul, dar si masele lor sunt mai diferite ca valoare. Totodata insa, corpuri alese judicios pot sa aiba miscari de cadere in aer identice cu buna aproximatie.
Aici trebuie sa mai reflectezi si sa lasi polemica cu orice pret, pentru ca fizica lucreaza cu instrumente de masura cu diverse precizii, fortata a obtine date experimentale cu anumite imprecizii, pentru introducerea in formule exacte.  Apoi se fac calcule de erori si se apreciaza intervalul de incredere. Daca in limitele erorilor si a aranjamentului experimentului obtinem timpi egali de cadere in aer, nu inseamna ca timpii sunt egali, ci doar apar egali prin faptul ca masuratorile sunt cu precizie insuficienta.
Dar nici sa impingi la extrem aceasta constatare si sa blamezi din aceasta cauza obiectiva o intreaga categorie de persoane, sau sa dam sentinta ca multi sunt de dispretuit printre noi. Nici nu este aici concurs de cine renunta ultimul.

Edited by Anca12, 01 June 2016 - 10:14.

wizardofoz, on 01 iunie 2016 - 00:47, said:

Faptul ca nu esti in stare sa intelegi niste explicatii simple, explica si modul in care ai trecut prin scoala, fara sa intelegi ce si-au batut capul sa te invete profesorii tai.

Da, asta am spus, ca 2 sfere de dimensiuni egale¹, cu mase semnificativ diferite² si evident suficient de mari³, lasate sa cada de la aceeasi inaltime, vor parcurge distanta x, intr-un timp aproximativ egal dar cu o diferenta nesemnificativa.

1 - sfera - ca efectul frecarii cu aerul sa fie minimal
2 - mase semnificativ diferite - ca sa fie evident ca nu conteaza
3 - masa destul de mare - ca sa minimizezi forta pe care o opune masa de aer ce o disloca sfera in cadere

Incercarea ta de a abera pe subiect cu sfere usoare, bile de ping pong sau alte din astea, nu demonstreaza decat ca nu intelegi care sunt fortele implicate si care este scopul experimentului.

Forta de frecare daca exista nu este cu aerul ci cu praful suspendat in aer.
Diferentele nesemnificative sunt datorita distributiei neuniforme de praf.
Apoi diferentele de arie creeaza diferenta de presiune care la randul ei creeaza portanta (a se vedea aripa unui avion), motiv pentru care folosim o sfera.

Edited by MarianG, 05 June 2016 - 03:33.

Quote

Sint cam 90% sigur ca stiu sau macar am stiut mai multa fizica decit tine (si in general orice alta materie alegi cu putine exceptii, doar ca la fizica am numere obiective). E bine sa lasi prespunerile astea pentru aia la care merge.
Cit desptre punctul 3 nu e vorba de dimensiune in sine ci de o relatie care include dimensiunea SI densitatea. Pentru fiecare densitate, dimensiunea de la care aproximatia e valabila e ALTA. Ti-e destul de neclara problema in sine daca te legi de dimensiune.

Quote

Inteleg foarte bine ca e un experiment prost construit care nu functioneaza pentru un domeniu mare dimensiuni, densitati, inaltimi, diferente de masa. In plus e impotriva intuitiei (pentr ca intuitiv omul stie adevarul) si nu face decit sa duca la confuzii.

Un exemplu cu numerele alese de tine: o sfera de 10cm cade de la 30m in 2.47s in vid. Daca sfera are 50g deja cade cu jumatate de secunda mai incet, ori aia nu e o aproximatie valida dupa nici o masura. O sfera de 50g e usoara dar e un obiect absolut normal. Chiar o sfera de gheata cade cu o diferenta de timp de 50-60ms fata de vid (sau o sfera mult mai grea), diferenta care e foarte observabila.

Edited by wizardofoz, 05 June 2016 - 08:46.

Anca12, on 01 iunie 2016 - 10:12, said:

Ti-am dat si numarul postului. Deci e evident adevarat si real.

Quote

Profesorii urmeaza o programa si atit.

Quote

Pai exact asta am spus si eu. Ca nu toti trebuie sa faca fizica la nivel academic, dar conceprele simple, de viata de zi cu zi, ar trebui sa le ramina tuturor.

Quote

Sint prect de acord, cu precizarea ca corpurile alea alese judicios ca sa iasa aproximatia ajung sa fie aproximativ la fel.
Deci da, doua corpuri nu foarte diferite cad nu foarte diferit. Nu cred ca am dat pe nimeni pe spate cu concluzia asta.

Ca pica mai mult sau mai putin identic nu inseamna ca au acceleratie diferita, ci ca asupra lor actioneaza diferit alte forte.

Tradu.

Care parte?

Cred ca vrea sa spuna ca toate corpurile sufera aceeasi acceleratie gravitationala in aer, chiar daca au densitati diferite, g-ul din G= m x g ramane la fel cu alte cuvinte, insa mai actioneaza si alte forte precum asta https://en.wikipedia.org/wiki/Buoyancy care le fac sa nu atinga solul in acelasi timp ...


Zic si io... nu ma pricep asa bine .

Edited by Handicarpati, 05 June 2016 - 10:54.

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 08:26, said:

Am mai multi ani de diverse tipuri de fizica si mi-am dat licenta tot in domeniu, asa ca e bine ca ti-ai luat o marja de 90%, ca sa nu gresesti chiar tot ce postezi.

In rest, imi este lene sa-ti arat pentru a n-a oara ca gresesti si unde, doar ca tu apoi sa mai aberezi un pic la liber, pentru ca de fapt, nu intelegi ..  de unde si afirmatii aiurea care n-au ce cauta in ceva precis ca fizica gen "intuitiv omul stie adevarul"

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 08:26, said:

Dupa cum spuneam si mai sus, n-ai inteles nimic pentru ca nu stii nimic de fapt, cu exceptia faptului ca te crezi destept cand nu e cazul.

Omul stie prost, tu impreuna cu el. Pentru ultima data, dupa care n-ai decat sa crezi ce tampenii vrei:

F = m*a  -- generic, forta este masa *  acceleratia
F_gravitatie = m*g -- in cazul asta specific, masa * acceleratia gravitationala

din astea rezulta m*a = m*g, de unde masa se simplifica, respectiv este irelevanta.

Asta este in vid.

In atmosfera, intervin diverse interactiuni cu aerul prin care se deplaseaza obiectele care cad, prin urmare apar intarzieri, care pot fi eliminate cu diverse artificii gen sfere ca frecarea sa fie minimala, greutati destul de mari, astfel incat forta pe care o opune aerul dislocat de sfera sa fie minima, etc.

In condtiile astea, sferele cad in aproximativ acelasi timp, cat sa inteleaga aia care se uita (mai putin tu), ce se intampla de fapt.

Ai mai jos un video:

- bila bowling versus minge de basket - cad aproximativ la fel dar mingea cade un pic mai incet pentru ca este inca suficient de usoara ca aerul sa o incetineasca. Daca mingea ar fi fost mult mai grea decat bila de bowling, deja aerul n-ar mai fi fost important si ar fi cazut la fel
- placa 240g versus ghemotoc de hartie 5g - cand placa este paralela cu solul, evident cade mult mai incet decat ghemotocul. Cand insa este orientata vertical fata de sol cu aproape 0 rezistenta din partea aerului, evident cad la fel.

[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/xZs9rve5LdY?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 08:26, said:

Evident ca in cazul fortei arhimedice nu conteaza masa sau dimensiunea corpului ci doar raportul dintre densitatea aerului si cea a corpului respectiv (ρ_Aer / ρ_Corp). Acceleratia acestuia in aer, pentru o curgere turbulenta va fi:

a = g - (F_Arhimedica + F_Frecare)/m_Corp = g - g * ρ_Aer / ρ_Corp - C * S_Frontal * ρ_Aer * v² / m_Corp , unde
- C este o constanta care depinde de forma corpului si care nu are cea mai mica valoare pentru sfera ci pentru un profil aerodinamic
- S_Frontal este suprafata frontala
- ρ este densitatea aerului sau a corpului
- v este viteza ca care cade corpul respectiv
- m_Corp este masa corpului

Se vede ca forta de frecare va avea o influenta mai mica asupra acceleratiei corpului cu cat
-forma lui este mai aerodinamica
-suprafata frontala este mai mica
-viteza corpului este mai mica
-masa corpului este mai mare (densitatea corpului este mai mare si dimensiunea perpendiculalara pe suprafata frontala este mai mare - vezi forma unei rachete)

Forta de frecare a o importanta deosebita la viteze mari, cand dependenta este de patratul vitezei (la viteze foarte mari, cand se ajunge la viteza sunetului, dependenta poate fi chiar de cubul vitezei). Astfel acceleratia nu va fi constanta pe parcursul caderii corpului, ea putand ajunge chiar la zero atunci cand se ajunge la viteza limita si forta de frecare va fi egala cu greutatea corpului. De aceea inaltimea de la care cade corpul respectiv trebuie sa fie relativ mica, pentru a pastra acceleratia constanta.

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 08:26, said:

Sa presupunem ca de la o inaltime de 30 de metri cade un corp sferic de raza 10 centimetri, care are o masa de 50 de grame, iar densitatea aerului este de 1.3 kg/m³ .

1. Pentru cazul caderii care se produce in vid, timpul de cadere va fi:

t_c = SQRT(2 * h / g) = SQRT ( 2 * 30 / 9.8) = 2.474 secunde

2. Pentru cazul caderii in atmosfera, daca nu luam in considerare forta de frecare cu aerul si ne referim doar la forta arhimedica, acceleratia va fi:

a = g * (1 - m_Aer/m_Corp) = 9.8 (1 - (4 * 3.1416 * 0.1³ / 3) * 1.3 / 0.05 = 9.8 * (1 - 0.109) = 9.8 * 0.891 = 8.73 m/s²

iar timpul de cadere va fi:

t_c = SQRT(2 * h / a) = SQRT ( 2 * 30 / 8.73) = 2.622 secunde.

Deci vom avea o diferenta de aproximativ 148 de milisecunde intre timpul de cadere in atmosfera fata de timpul de cadere in vid.

Edited by real32, 05 June 2016 - 19:46.

Quote

Mr_Woppit, on 05 iunie 2016 - 11:47, said:

Ceea ce spune foarte multe despre calitatea procesului de educatie...
Mi-am mai luat o marja daca nu ti-ai dat seama: am spus ca "stiu sau macar am stiut"

Quote

Quote

E bun ca iti inveti fizica pe youtube, mai bine decit nimic , dar numerele date de tine au fost foarte clare (30m inaltime, 10cm diametrul sferei), nici o legatura cu mingi de bowling si alte aiureli. Iar la numerele date de tine ti-am dat raspuns foarte clar cu numere, nu credinte sau ce pretinzi tu. E grav ca dupa licenta in fizica te rezumi la atacuri personale in loc sa contrazici exact ce discutam, o problema cu numere, date de tine chiar!
Le repet mai jos.

real32, on 05 iunie 2016 - 19:39, said:

Spui ca frecarea nu e importanta dar e forta cea mai forta importanta aici (exceptind greutatea) cind vorbim de caderea de la 30m. Densitatea are relevanta pentru ca forta care accelereaza obiectul e diferenta dintre G si Ff si un obiect cu densitate mica are G mic si ca atare viteza terminala mica. O minge de plaja de exemplu.
Chiar o sfera de gheata care cade de la 30m cade in aer cu 50ms mai incet adica cu 1 METRU in urma unei sfere mult mai grele (sau in vid). Asta pentru ca viteza de impact e in jur de 20m/s.
1 metru e foarte vizibil daca te uiti la nivelul solului. Nici vorba de aproximari geniale. Nici macar la gheata. Ca aproximarea sa tina (sa zicem diferente de genul 10cm desi si aia ar fi vizibila) ar trebui bile din metale relativ grele.

Sper ca m-am exprimat suficient de exact pentru domnul licentiat in fizica de mai sus.

Edited by wizardofoz, 05 June 2016 - 20:54.

tu esti constient ca atunci cand descrii miscarea a doua obiecte, indiferent de forma trebuie sa descrii miscarea punctelor de greutate (G) si nu in extremitatea obiectelor.

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 20:53, said:

eu care stiam ca obiectele sunt in cadere libera,
cade mai incet cu 1 metru pe secunda sau 1 metru pe secunda la patrat ?

t₀ - 30 m,   0 m/s, + 10 m/s² --
t₁ - 20 m,   10 m/s, + 10 m/s²
t₂ - 0 m,   20 m/s, + 10 m/s²

obiectul ajunge la sol in 2 aprox secunde

acum sfera aia de gheata daca este in proces de topire, va contine gaz (oxigen) lucru care se va opune fortei de atractie gravitationala

Edited by MarianG, 05 June 2016 - 21:28.

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 20:53, said:

Si nesimtit si cu gura mare, combinatia perfecta a romanului ignorant dar care stie de toate, de la chirurgie, la fizica si repararea masinii pe marginea drumului.

Youtube-ul este pentru astia inceti la minte ca tine, care nu inteleg nimic dar au tupeul nesimtit sa acuze pe altii. Daca te uitai, ma gandesc ca intelegeai ceva. Daca te-ai uitat si ai postat prostiile de mai sus, inseamna ca imi pierd timpul cu tine.


Cat despre numerele tale de care esti atat de mandru, sunt doar o amestecatura de prostii, produse din putul gandirii tale, care nu a inteles nimic pana acum din ce i s-a explicat.

Citez (cu negru, aberatiile tale).


"o sfera de 10cm cade de la 30m in 2.47s in vid. -- da, 2.47s insa in vid nu conteaza ce masa sau marime are

Daca sfera are 50g deja cade cu jumatate de secunda mai incet, ori aia nu e o aproximatie valida dupa nici o masura. -- cade fix in acelasi timp, 2.47s fie ca are 50g sau 500g in plus, nici o aproximare nu e necesara cand nu exista atmosfera

O sfera de 50g e usoara dar e un obiect absolut normal. -- .. afara ploua...____________________ aici poti sa completezi tu, din punct de vedere al fizicii, sensul atributelor ca "usoara", "normala"

Chiar o sfera de gheata (??? wtf?)  cade cu o diferenta de timp de 50-60ms fata de vid  -- (sau o sfera mult mai grea), diferenta care e foarte observabila." -- cum aberezi fara context, presupun ca incerci sa spui ca exista o diferenta de timp intre caderea in vid a unei sfere de gheata si caderea in atmosfera, ceea ce este corect INSA in atmosfera, 2 sfere, cu dimensiuni egale, cu greutati semnificative dar diferite, vor parcurge in cadere, o distanta x, in acelasi timp.

Nu vrei sa pui mana sa citesti una, alta inainte sa continui sa aberezi penibil, pe aici pe chestii care se invata in clasa a 8-a?

wizardofoz, on 05 iunie 2016 - 20:53, said:

Da, ti-ai exprimat ignoranta cu varf si indesat, n-ai inteles nimic nici la scoala si nici din ultimele 3 pagini.