Длина поезда

Сообщение №23806 от Докажи 24 июля 2003 г. 14:18
Тема: Длина поезда

Вопрос с немецкого форума по физике.
Имеем электропоезд определённой длины, привод электрический через рельсы.
Разгоняем его до 0,6 с. Он укорачивается до 0,8 своей длины для стоящего наблюдателя. С другой стороны для машиниста в поезде происходит укорочение рельс.

Теперь вопрос. Пусть в одном месте рельсы сделанны из изолированного материала длиной в длину поезда.Течёт ли ток через моторы электропоезда одновременно для обоих наблюдателей(стоящего и движущегося)?
Ваш Д.


Отклики на это сообщение:

> Вопрос с немецкого форума по физике.
> Имеем электропоезд определённой длины, привод электрический через рельсы.
> Разгоняем его до 0,6 с. Он укорачивается до 0,8 своей длины для стоящего наблюдателя. С другой стороны для машиниста в поезде происходит укорочение рельс.

> Теперь вопрос. Пусть в одном месте рельсы сделанны из изолированного материала длиной в длину поезда.Течёт ли ток через моторы электропоезда одновременно для обоих наблюдателей(стоящего и движущегося)?
> Ваш Д.

Очень туманная формулировка вопроса у немцев (а еще славятся точностью и пунктуальностью!).
Судя по всему, предлагается разобрать парадокс:
С точки зрения неподвижного наблюдателя длина поезда меньше длины рельса, так что на какой-то момент времени поезд не будет потреблять э/энергию.
С точки зрения пассажира поезда длина рельса меньше длины поезда и перерыва в электропитании не будет.
Ответ: перерыв в электропитании будет.


> Вопрос с немецкого форума по физике.
> Имеем электропоезд определённой длины, привод электрический через рельсы.
> Разгоняем его до 0,6 с. Он укорачивается до 0,8 своей длины для стоящего наблюдателя. С другой стороны для машиниста в поезде происходит укорочение рельс.

> Теперь вопрос. Пусть в одном месте рельсы сделанны из изолированного материала длиной в длину поезда.Течёт ли ток через моторы электропоезда одновременно для обоих наблюдателей(стоящего и движущегося)?

Есть гораздо более четко сформулированная задачка про карандаш, который чуть-чуть не помещается в пенал с крышкой на одном торце. Карандаш летит с субсветовой скоростью и влетает в пенал. Поскольку он короче пенала, то когда его задний торец поравняется с крышкой, мы ее быстро (мгновенно) закрываем. Передний конец не достиг еще другой стенки. Карандаш целиком внутри пенала!
Но с другой стороны, в системе отсчета карандаша пенал стал еще короче.

Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?


> > Вопрос с немецкого форума по физике.
> > Имеем электропоезд определённой длины, привод электрический через рельсы.
> > Разгоняем его до 0,6 с. Он укорачивается до 0,8 своей длины для стоящего наблюдателя. С другой стороны для машиниста в поезде происходит укорочение рельс.

> > Теперь вопрос. Пусть в одном месте рельсы сделанны из изолированного материала длиной в длину поезда.Течёт ли ток через моторы электропоезда одновременно для обоих наблюдателей(стоящего и движущегося)?

> Есть гораздо более четко сформулированная задачка про карандаш, который чуть-чуть не помещается в пенал с крышкой на одном торце. Карандаш летит с субсветовой скоростью и влетает в пенал. Поскольку он короче пенала, то когда его задний торец поравняется с крышкой, мы ее быстро (мгновенно) закрываем. Передний конец не достиг еще другой стенки. Карандаш целиком внутри пенала!
> Но с другой стороны, в системе отсчета карандаша пенал стал еще короче.

> Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

Кстати, этот вопрос дискутировался на Мембране. Пришли к выводу, что если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается.
До встречи, AID.


> > > Вопрос с немецкого форума по физике.
> > > Имеем электропоезд определённой длины, привод электрический через рельсы.
> > > Разгоняем его до 0,6 с. Он укорачивается до 0,8 своей длины для стоящего наблюдателя. С другой стороны для машиниста в поезде происходит укорочение рельс.

> > > Теперь вопрос. Пусть в одном месте рельсы сделанны из изолированного материала длиной в длину поезда.Течёт ли ток через моторы электропоезда одновременно для обоих наблюдателей(стоящего и движущегося)?

> > Есть гораздо более четко сформулированная задачка про карандаш, который чуть-чуть не помещается в пенал с крышкой на одном торце. Карандаш летит с субсветовой скоростью и влетает в пенал. Поскольку он короче пенала, то когда его задний торец поравняется с крышкой, мы ее быстро (мгновенно) закрываем. Передний конец не достиг еще другой стенки. Карандаш целиком внутри пенала!
> > Но с другой стороны, в системе отсчета карандаша пенал стал еще короче.

> > Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

> Кстати, этот вопрос дискутировался на Мембране. Пришли к выводу, что если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается.
> До встречи, AID.

Мудрые на Мембране люди. А на вопрос то не ответили. Будет ли ненулевой интервал
времени, когда и пенал закрыт, и карандаш внутри пенала цел.
Понятно, что когда карандаш ткнется в заднюю стенку, он ее проткнет ( может при
этом и сломается, но больше похоже, что взорвется ).



>> > > Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

> > Кстати, этот вопрос дискутировался на Мембране. Пришли к выводу, что если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается.
> > До встречи, AID.

> Мудрые на Мембране люди. А на вопрос то не ответили. Будет ли ненулевой интервал
> времени, когда и пенал закрыт, и карандаш внутри пенала цел.
> Понятно, что когда карандаш ткнется в заднюю стенку, он ее проткнет ( может при
> этом и сломается, но больше похоже, что взорвется ).

Блин, Vallav! Ну что за вечное высокомерие?
Конечно будет интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале. Но не это ведь интересно. Это, по-моему, всем давным-давно известно.
Хотя вот Starley, например, не согласен. Если хотите, поспорьте с ним по этому поводу.
До встречи, AID.


http://www.phys.ncku.edu.tw/mirrors/physicsfaq/Relativity/SR/barn_pole.html


>
> >> > > Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

> > > Кстати, этот вопрос дискутировался на Мембране. Пришли к выводу, что если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается.
> > > До встречи, AID.

> > Мудрые на Мембране люди. А на вопрос то не ответили. Будет ли ненулевой интервал
> > времени, когда и пенал закрыт, и карандаш внутри пенала цел.
> > Понятно, что когда карандаш ткнется в заднюю стенку, он ее проткнет ( может при
> > этом и сломается, но больше похоже, что взорвется ).

> Блин, Vallav! Ну что за вечное высокомерие?
> Конечно будет интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале. Но не это ведь интересно. Это, по-моему, всем давным-давно известно.
> Хотя вот Starley, например, не согласен. Если хотите, поспорьте с ним по этому поводу.
> До встречи, AID.

Блин, AID! И в мыслях высокомерия не было!
Но тем не менее, не понятно, что тогда интересно?
Как я должен был реагировать на фразу:
"если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается."?


> Есть гораздо более четко сформулированная задачка про карандаш, который чуть-чуть не помещается в пенал с крышкой на одном торце. Карандаш летит с субсветовой скоростью и влетает в пенал. Поскольку он короче пенала, то когда его задний торец поравняется с крышкой, мы ее быстро (мгновенно) закрываем. Передний конец не достиг еще другой стенки. Карандаш целиком внутри пенала!
> Но с другой стороны, в системе отсчета карандаша пенал стал еще короче.

> Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

Весной эта задача разбиралась AVB на форуме. Только вместо пенала и карандаша был шест и сарай.


>
> >> > > Так может ли карандаш целиком уместиться в закрытом пенале?

> > > Кстати, этот вопрос дискутировался на Мембране. Пришли к выводу, что если пенал закрыт, то карандаш уместится, вот только сломается.
> > > До встречи, AID.

> > Мудрые на Мембране люди. А на вопрос то не ответили. Будет ли ненулевой интервал
> > времени, когда и пенал закрыт, и карандаш внутри пенала цел.
> > Понятно, что когда карандаш ткнется в заднюю стенку, он ее проткнет ( может при
> > этом и сломается, но больше похоже, что взорвется ).

> Конечно будет интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале. Но не это ведь интересно. Это, по-моему, всем давным-давно известно.

Не знаю, на сколько мне это известно. Поэтому, прошу Вас по-подробнее описать (обьяснить) "интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале"?

Заранее благодарю, Михаил Полянский.



> Судя по всему, предлагается разобрать парадокс:
> С точки зрения неподвижного наблюдателя длина поезда меньше длины рельса, так что на какой-то момент времени поезд не будет потреблять э/энергию.
> С точки зрения пассажира поезда длина рельса меньше длины поезда и перерыва в электропитании не будет.
> Ответ: перерыв в электропитании будет.

Спасибо за смелый ответ. Но толька как объяснить этот эффект перерыва питания машинисту? Вспомните Эйнштейна, заряженные эбонитовые палочки и таракана.
Этот таракан не раздавиться для наблюдателя с большой скоростью(машинист), только тогда, когда палочки(рельсы) соответственно укоротяться.

Утверждая что ток перестанет течь, Вы разрешаете рельсам не изменять свою длину. Заряженные эбонитовые палочки параллельные рельсам раздавят по наблюдениям машиниста нашего таракана. Бедный, бедный таракан.
Но ...Событие проишедшее в одной ситеме есть событие для другой системы двиг. прямолинейно и равномерно.
Итак есть ли смерть таракана событие?
Есть ли перерыв в электропитании событие?
С уважением Ваш Д.


>
> > Судя по всему, предлагается разобрать парадокс:
> > С точки зрения неподвижного наблюдателя длина поезда меньше длины рельса, так что на какой-то момент времени поезд не будет потреблять э/энергию.
> > С точки зрения пассажира поезда длина рельса меньше длины поезда и перерыва в электропитании не будет.
> > Ответ: перерыв в электропитании будет.

> Спасибо за смелый ответ. Но толька как объяснить этот эффект перерыва питания машинисту? Вспомните Эйнштейна, заряженные эбонитовые палочки и таракана.
> Этот таракан не раздавиться для наблюдателя с большой скоростью(машинист), только тогда, когда палочки(рельсы) соответственно укоротяться.

> Утверждая что ток перестанет течь, Вы разрешаете рельсам не изменять свою длину. Заряженные эбонитовые палочки параллельные рельсам раздавят по наблюдениям машиниста нашего таракана. Бедный, бедный таракан.
> Но ...Событие проишедшее в одной ситеме есть событие для другой системы двиг. прямолинейно и равномерно.
> Итак есть ли смерть таракана событие?
> Есть ли перерыв в электропитании событие?
> С уважением Ваш Д.


Событие (в частности, смерть таракана icon :(, вспыхнувшая лампа, выстрел пушки и т.д. ) абсолютно.
Как уже писал Snowman, есть гораздо более четкие формулировки обсуждаемого парадокса, сохраняющие все принципиальные моменты. Сколько-то месяцев назад я приводил одну из них. Примерно так:
В неподвижной СО есть два контакта: 1 и 2. При нажатии на любой из них мгновенно зажигается мощная лампа. Посередине между 1 и 2 находятся фотоприемники (один смотрит на лампу 1, другой - на лампу 2) и схема сопадений (Схема И, которая дает сигнал на выходе, если входные сигналы перекрылись хоть на мгновение). Если есть сигнал на выходе схемы И, срабатывает пушка, пускающая фейерверк.
Вдоль линии 1-2 летит стержень (как и в Вашей задаче его собственная длина равна расстоянию между 1 и 2 в неподвижной СО). Дальше все 1:1.
С точки зрения неподвижного наблюдателя длина стержня меньше расстояния 1-2 и контакты одновременно нажаты не будут - пушка промолчит.
С точки зрения наблюдателя на стержне расстояние между 1 и 2 сократилось в гамма раз и пушка должна сработать.
Аккуратный расчет, однако, показывает, что пушка не должна сработать и с точки зрения движущейся СО. Там получится, что сигналы, приходящие на схему И во времени не перекрываются. Я делал полный анализ ситуации, но набирать его долго и нудно (особенно из-за формул). Так что прошу поверить на слово.
Я и на Ваш вопрос дал ответ, основываясь именно на описанной формулировке.
С уважением. Бел


> Конечно будет интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале. Но не это ведь интересно. Это, по-моему, всем давным-давно известно.

Не согласен. Так как карандаш движется с постоянной скоростью, то пенал очевидно имеет ДВЕ дверцы или две раздвижные стенки (передньйю и заднюю) через которые и пролетает карандаш. Закрытие обоих дверц ОДНОВРЕМЕННО в системе пенала на достаточно КОРОТКОЕ время (пока укороченный карандаш весь летит внутри) не ломает карандаш, а вот на более длинное - ломает (карандаш врезается в заднюю дверцу).

С точки зрения карандаша то же самое. Действительно, в системе карандаша закрытие (и открытие) дверец (стенок) происходит НЕ ОДНОВРЕМЕННО. Сначала (когда карандаш только начал влетать в открытую передную стенку) закрывается задняя стенка (до которой он ещё далеко как не долетел) и затем она открывается ДО того как кончик карандаша долетел до неё. Спустя некоторое врема карандаш пролетает переднюю стенку и тогда она закрывается. Если же задняя стенка будет закрыта достаточно долго то карандаш в неё врезается.

Так что в обоих системах карандаш либо пролетает (если дверцы закрыты на небольшое время) либо врезается в заднюю (дальнюю) дверцу. Но в системе карандаша просто нет такого интервала времени когда пенал закрыт целиком (если мы не хотим чтобы он врезался в дальнюю стенку).


> > Конечно будет интервал времени в системе карандаша, когда он целиком в пенале. Но не это ведь интересно. Это, по-моему, всем давным-давно известно.

> Не согласен. Так как карандаш движется с постоянной скоростью, то пенал очевидно имеет ДВЕ дверцы или две раздвижные стенки (передньйю и заднюю) через которые и пролетает карандаш. Закрытие обоих дверц ОДНОВРЕМЕННО в системе пенала на достаточно КОРОТКОЕ время (пока укороченный карандаш весь летит внутри) не ломает карандаш, а вот на более длинное - ломает (карандаш врезается в заднюю дверцу).

> С точки зрения карандаша то же самое. Действительно, в системе карандаша закрытие (и открытие) дверец (стенок) происходит НЕ ОДНОВРЕМЕННО. Сначала (когда карандаш только начал влетать в открытую передную стенку) закрывается задняя стенка (до которой он ещё далеко как не долетел) и затем она открывается ДО того как кончик карандаша долетел до неё. Спустя некоторое врема карандаш пролетает переднюю стенку и тогда она закрывается. Если же задняя стенка будет закрыта достаточно долго то карандаш в неё врезается.

> Так что в обоих системах карандаш либо пролетает (если дверцы закрыты на небольшое время) либо врезается в заднюю (дальнюю) дверцу. Но в системе карандаша просто нет такого интервала времени когда пенал закрыт целиком (если мы не хотим чтобы он врезался в дальнюю стенку).

Полностью все поддерживаю.
Пример является прекрасной иллюстрацией относительности одновременности событий.


> Событие (в частности, смерть таракана icon :(, вспыхнувшая лампа, выстрел пушки и т.д. ) абсолютно.

Именно! Это Ваши слова!
Значит проишедшее событие (есть контакт/ нету контакта)
должно быть объяснимым во всех! системах наблюдения.
> В неподвижной СО есть два контакта: 1 и 2. При нажатии на любой из них мгновенно зажигается мощная лампа. Посередине между 1 и 2 находятся фотоприемники (один смотрит на лампу 1, другой - на лампу 2) и схема сопадений (Схема И, которая дает сигнал на выходе, если входные сигналы перекрылись хоть на мгновение). Если есть сигнал на выходе схемы И, срабатывает пушка, пускающая фейерверк.
> Аккуратный расчет, однако, показывает, что пушка не должна сработать и с точки зрения движущейся СО. Там получится, что сигналы, приходящие на схему И во времени не перекрываются. Я делал полный анализ ситуации, но набирать его долго и нудно (особенно из-за формул). Так что прошу поверить на слово.


Итак таракан должен жить дальше?
Итак длина изолированных рельсов(которые в покое были чуть меньше длины поезда), изменилась для машиниста, спасла таракана при субсветовой скорости поезда и обеспечивала отвергаемое Вами течение тока?
Что для Вас важнее жизнь таракана или прерванный контакт?

С уважением. Д.


Ну нельзя такие задачи решать абстрактно, нужна схема, нужно знать где
конкретно установлены двигатели и прочее.

Ток не появляется и не исчезает мгновенно, поэтому в проводах поезда будет
происходить достаточно сложный электромагнитный процесс.
В соответствеии с СТО этот процесс можно просчитать в покоящейся системе,
можно в системе поезда. Общая картина в этих двух случаях будет выглядеть
совершенно по разному, однако если проследить по результатам обоих
расчетов, например, изменение тока в одном двигателе, то в обоих случаях
ток будет изменяться одинаково (учитывая поправку на скорость течения
времени в двух системах).

В этом есть смысл СТО: выбрав другую систему отсчета мы вычисляем или
наблюдаем другую картину развития событий, но с каждым локальным объектом
системы (атомом, двигателем, машинистом) произойдет одна и та же
последовательность событий.
События происходящие с материальной точкой абсолютны, а
события происходящие со всей системой в целом относительны и зависят
от выбора системы отсчета.

Что касается поезда, то приближенно картина событий
в движущейся и покоящейся системе будет следующей:
1. В системе рельс: на длинный изолированный участок наезжает короткий
поезд, подача тока из передних контактов мгновенно прекращается,
подача тока из задних контактов продолжается некоторое время
за счет того, что волна снижения напряжения должна прокатиться
по всему поезду, а катится она не быстро - со скоростью менее 1-0.6=0.4с
Волна так и не не достигает локомотива до момента
восстановления напряжения, поскольку не может так быстро догнать
локомотив, движущийся со скоростью 0.6 с.
Таким образом, наблюдается временное небольшое снижение тока в двигателях
поезда.

2. В системе поезда: под длинным покоящимся поездом пробегает короткий
изолированный участок. Участок последовательно разрывает контакты
вдоль поезда и создает волну снижения тока, которую он как бы гонит
перед собой. Эта волна в частности и создает аналогичное небольшое
временное снижение тока в двигателях.

поезда.



> > Событие (в частности, смерть таракана icon :(, вспыхнувшая лампа, выстрел пушки и т.д. ) абсолютно.

> Именно! Это Ваши слова!
> Значит проишедшее событие (есть контакт/ нету контакта)
> должно быть объяснимым во всех! системах наблюдения.
Совершенно верно.
> > В неподвижной СО есть два контакта: 1 и 2. При нажатии на любой из них мгновенно зажигается мощная лампа. Посередине между 1 и 2 находятся фотоприемники (один смотрит на лампу 1, другой - на лампу 2) и схема сопадений (Схема И, которая дает сигнал на выходе, если входные сигналы перекрылись хоть на мгновение). Если есть сигнал на выходе схемы И, срабатывает пушка, пускающая фейерверк.
> > Аккуратный расчет, однако, показывает, что пушка не должна сработать и с точки зрения движущейся СО. Там получится, что сигналы, приходящие на схему И во времени не перекрываются. Я делал полный анализ ситуации, но набирать его долго и нудно (особенно из-за формул). Так что прошу поверить на слово.

>
> Итак таракан должен жить дальше?
> Итак длина изолированных рельсов(которые в покое были чуть меньше длины поезда), изменилась для машиниста, спасла таракана при субсветовой скорости поезда и обеспечивала отвергаемое Вами течение тока?
> Что для Вас важнее жизнь таракана или прерванный контакт?

Для меня важнее всего жизнь таракана :-((.
Я уклонился от анализа приведенного Вами парадокса потому, что уверен, что принципиальный момент в нем, в "карандаш и пенал", в "шест и сарай" и в сформулированном мной - один и тот же (относительность одновременности).
Поэтому у меня нет желания возиться с тараканом - там сначала надо четко сформулировать задачу, что само по себе может занять немало времени. Так что, если хотите, можете считать, что я уклонист (не знаю - правый или левый :-)).
А принцип "инвариантности события" Вы толкуете правильно.
С уважением. Бел.

> С уважением. Д.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100