Задачка на размышление

← →
Виталий (2009-11-12 12:51) [0]

Сражу скажу, что не студент, это не лаба, не курсовой и т..д. ))))

Давно уже не програмировал (перешёл в другую смену деятельности), но тут попала ко мне в руки задачка, и как говорится загорелся, причём загорелся серьёзно уже почти неделю обдумываю её когда выпадает свободное время, и вот вспомнил про любимый програмерский форум (в бытность програмистом частенько сюда захаживал), решил отписаться здесь может многоуважаемые мастера что подскажут, а может и кого заинтересует...

Итак сама задача.

Дано:
Материальная точка находящаяся в замкнутом вакуумном пространстве в подвешенном состоянии (масса материальной точки равна нулю, типа состояние невесомости).
Определить:
траекторию передвижения данной точки при воздействии на неё вектора силы.(графическое представление необязательно, достаточно координаты соприкосновения с линиями ограничения вакуумного пространства и точку остановки)
Задаваемые данные:
Начальное положение точки, направление и величина вектора силы. (остальные данные по усмотрению програмиста)
Дополнительные условия:
1. Химический состав замкнутого контура и точки по усмотрению програмиста
2. Для общности решения контур имеет кубическю форму с размерами 100х100х100 нижний левый дальний угол находится в точке начала координат (0,0,0)
3. Язык програмирования наиболее оптимальный для решения данной задачи по мнению програмиста.
4. Решение задачи должно быть универсальным для любых вводимых данных

Решение.

А вот тут начинается моя демагогия. Причём програмировать я не начинал, да и не думаю что начну, меня больше интересует решение с точки зрения физики/математики.

Так вот если предположить что на точку воздействовал вектор силы (думаю что вектор проще всего будет задать координатами начала вектора, потому как координаты конца должны находиться там же где и сама точка на которую этот вектор будет воздействовать), то она начинает движение, и по логике должна где-то остановиться, но учитывая что двигается она в вакууме, трения там нет, то двигаться она будет бесконечно....
И вот тут вспоминается пункт 1 из дополнительных условий. т.е. в местах соприкосновения со стенками сосуда (назовём его так) ограничивающего вакуум, трение всё-таки возникает. но момент этого трения настолько мал что просчитать уменьшение скорости довольно таки сложно.
Какие возникли мысли: Исходя из коэффициента трения и силы приложенной к точке (т.е. соответственно и скорости точки) высчитать некий коэффициент затухания скорости...

А дальше я начинаю жутко тормозить, моих познаний в области физики явно не достаточно для решения данной задачи))))

Уважаеые мастера, может кто подскажет в какую сторону мыслить дальше, а может кто скажет что мыслю я всё-таки неправильно.

Заранее спасибо за помощь в решении данной задачи, а то вбилась в голову и никак прогнать не могу))))

← →
DVM © (2009-11-12 12:58) [1]

в состоянии невесомости масса не равна нулю, ты уж определись масса ноль или нет, но точка в состоянии невесомости.

← →
McSimm © (2009-11-12 12:58) [2]

> направление и величина вектора силы

величина не играет роли. точка получит бесконечное ускорение от любой ненулевой силы

← →
Думкин © (2009-11-12 13:00) [3]

Осень на излете, а смотри как прихватило....

← →
Рамиль © (2009-11-12 13:07) [4]

Не существует материальных точек с массой покоя = 0. Так что двльше можно даже не читать :)
Ну если предположить, что есть то [2].
А если [2], то любая сила поменяет вектор движения точки точно по вектору приложению силы.

← →
Думкин © (2009-11-12 13:10) [5]

> Рамиль © (12.11.09 13:07) [4]

Мужик неделю думал, а тут опять гоняют. Звери.

← →
McSimm © (2009-11-12 13:10) [6]

> Рамиль © (12.11.09 13:07) [4]
> Не существует материальных точек с массой покоя = 0.

Могу предложить еще две равноценные формулировки:

Не существует материальных точек с массой
Не существует материальных точек

:)

← →
Рамиль © (2009-11-12 13:13) [7]

> McSimm © (12.11.09 13:10) [6]

Примем, что материальная точка существует :)

← →
Виталий (2009-11-12 13:19) [8]

Я так понимаю мне тут решили доказать что задача нерешаема))))

Расскажу откуда она у меня взялась.
Пил водку у друга на даче, в состоянии уже хорошего подпития друг говорит:
- Ты же вроде програмист по образованию.
Я говорю да так и есть, в итоге он ушёл рыться к себе в стол и извлёк листик с этой задачей (там ещё есть парочка, но они не столь замудрены), сунул мне этот листик и говорит, на мол на досуге подумаешь, разминка для мозгов, это типа олимпиадные задачки для програмеров.

О том что условия в реальности невоспроизводимы я и сам знаю, но для этого то и придумали компьютеры чтобы моделировать нереальные ситуации.

Возможно я размышляя над задачей просто зашёл не в ту степь и к физике она вообще отношения не имеет, а имеет простейшее решение (в принципе если задачка олимпиандная то такое решение она и должна иметь). Только у меня она засела в голове и никак оттуда уходить не хочет

ЗЫ. Вариант настучать по шапке другу за медвежью услугу не предлагать, уже сделал, правда по телефону))))

← →
Думкин © (2009-11-12 13:23) [9]

> Пил водку у друга на даче,

А....я знал,я знал.....

> Inovet (16:21:08 12/11/2009)
> Что за дурацкая модель или я дурак?
>
> Dumkin (16:21:25 12/11/2009)
> у автора белочка

Во второй форум это надо.

← →
Inovet © (2009-11-12 13:24) [10]

Кошмар какой.

← →
Рамиль © (2009-11-12 13:26) [11]

Тогда тебе в [2] уже все сказали. Или придумай физические законы в рамках своей задачи (вселенной). Тогда можно решать.

← →
McSimm © (2009-11-12 13:31) [12]

> тут решили доказать что задача нерешаема

почему ?

> Примем, что материальная точка существует :)

положим ее массу равной нулю, наделим способностью на упругое столкновение с границей области. Приложим силу мгновенно. Поскольку наша точка безмассова, ее скорость равна бесконечности, столкновения не приводят к потере скорости, углы отражения от границы равны углам столкновения.

Задача сводится к геометрической.

← →
Виталий (2009-11-12 13:32) [13]

> Тогда тебе в [2] уже все сказали

> величина не играет роли. точка получит бесконечное ускорение
> от любой ненулевой силы

При бесконечном ускорении точка не остановится, и вообще программа будет виснуть от бесконечных транзакций, но в условии стоит

> координаты соприкосновения с линиями ограничения вакуумного
> пространства и точку остановки

тем более при бесконечном ускорении задача будет в принципе не решаема((((

Мне всё таки кажется что решение лежит где-то на поверхности и оно довольно таки примитивно, просто я не могу его увидеть

← →
Inovet © (2009-11-12 13:32) [14]

А не развод ли это?

← →
Inovet © (2009-11-12 13:36) [15]

> [3] Думкин © (12.11.09 13:00)
> Осень на излете, а смотри как прихватило....

Может весенняя гармонь уже играет невовремя?

← →
McSimm © (2009-11-12 13:39) [16]

бесконечным ускорение будет только в момент приложения силы, потом бесконечной будет только скорость :)

задачу вполне можно решить, например, с целью выяснить будет ли траектория замкнутой.

> и вообще программа будет виснуть

Это точно. Они такие, эти программы :)

← →
Думкин © (2009-11-12 13:48) [17]

> McSimm © (12.11.09 13:39) [16]

А как ты будешь учитывать хим.состав? Ангрид перкиси там какой или цианистый хлоридиус?

← →
Inovet © (2009-11-12 13:51) [18]

> [17] Думкин © (12.11.09 13:48)
> > McSimm © (12.11.09 13:39) [16]
>
> А как ты будешь учитывать хим.состав? Ангрид перкиси там
> какой или цианистый хлоридиус?

А пофиг - трения нет.

← →
Думкин © (2009-11-12 13:56) [19]

> Inovet © (12.11.09 13:51) [18]

Ты мне тут не путайте. Еще классиком сказано: "Коли в первом акте висит ружье, то в третьем кто-то должен пойти в Сибирь, убирать снег"(с)

← →
Inovet © (2009-11-12 14:00) [20]

> [19] Думкин © (12.11.09 13:56)
> то в третьем кто-то должен пойти в Сибирь, убирать снег

Куда вот, не иначе в Москву, как в прошлом году.

← →
Григорьев Антон © (2009-11-12 14:44) [21]

Безмассовая частица - это фотон. Движется отнюдь не с бесконечной скоростью. Правда, он не мог бы покоиться в самом начале... Зато хорошо понятна картина столкновения со стенкой, поэтому принимаем всё-таки, что это был фотон :) Тогда возможны следующие варианты:

1. Фотон возбуждает электрон из электронной оболочки атома, расходуя часть энергии на передачу имульса атому. Через некоторое время переизлучается в произвольном направлении. При переизлучении опять-таки придаёт атому импульс в противоположном направлении. Если температура стенок не 0, при расчёте итогового импульса надо иметь ввиду, что в момент поглощения и в момент испускания атом движется, что тоже влияет на величину импульса и направление движения испускаемого фотона.

2. Фотон рассеивается на свободном электроне (если стенки содержат такие электроны). Типичный эффект Комптона. Тут всё просто: направление и скорость фотона после столкновения легко рассчитывается из законов сохранения энергии и импульса. Надо только учесть возможную скорость теплового движения электрона.

3. Фотон с энергией, которая много больше энергии связи электрона с атомом, рассеивается на электроне. Очень похоже на предыдущий пункт, только при записи закона сохранения энергии нужно учесть потери на разрыв связи электрона с атомом.

4. Фотон упруго отражается от атомного ядра. Ну, это даже проще, чем Комптон-эффект, не о чем говорить.

5. Поглощение фотона ядром с последующим переизлучением. Аналогично 1-му пункту.

При расчёте 1-го и 5-го пункта следует учесть возможность поэтапного возврата электронной оболочки в основное состояние, т.е. когда вместо одного фотона излучаются два, три и т.п.

В модели существенную роль играют вероятностные процессы. Поэтому отдельный компьютерный эксперимент не даёт ответа на то, как полетит фотон. Поэтому используем метод Монте-Карло, т.е. выполняем множество компьютерных экспериментов и статистически обрабатываем их исходы. Вероятности каждого из процессов находятся из знания о материале стенки и энергии фотона. Вероятности того, что частицы стенки имеют ту или иную скорость - из распределения Максвелла для заданной температуры стенки. В общем, всё решаемо :)))))))

← →
Юрий Зотов © (2009-11-12 14:55) [22]

> Григорьев Антон © (12.11.09 14:44) [21]

Антон, я восхищен.
:o)

← →
Inovet © (2009-11-12 15:03) [23]

> [21] Григорьев Антон © (12.11.09 14:44)

Конечно же фотон был в кандидатах, но масса таки vh у него и скорость, а в исходных "в подвешенном состоянии", "при воздействии на неё вектора силы" и т.п.. Большой смайлик у тебя я, конечно, вижу.:)

> Григорьев Антон © (12.11.09 14:44) [21]
>
> Безмассовая частица - это фотон.

Основное отличие то, что фотон - безмассовая частица. А в задаче - безмассовая материальная точка.
Материальную точку, в отличие от фотона, можно заставить двигаться и с бесконечной скоростью и с нулевой. :)

Олимпиадную задачку для школьников превратили хрен знает во что... :)

> величина не играет роли. точка получит бесконечное ускорение
> от любой ненулевой силы

Угу... Только это бесконечно большое ускорение будет иметь место в начальный бесконечно малый промежуток времени.

> Не существует материальных точек с массой

Скажем, в теретической механике есть такое понятие. Только в теории, естественно.

> Материальную точку, в отличие от фотона, можно заставить
> двигаться и с бесконечной скоростью и с нулевой. :)

А чего, СТО на Украине уже отменили? :)

> Правда, он не мог бы покоиться в самом начале... Зато хорошо
> понятна картина столкновения со стенкой, поэтому принимаем
> всё-таки, что это был фотон :)

Там еще надо определить точку остановки. Остановить фотон - это сильно.
Вдобавок фотон и "координаты соприкосновения" - как то не очень сочетаются. :)

Вообще, имхо, сама постановка задачи прошла через испорченный телефон.
Ну как может быть "химсостав" у безмассовой точки? Вдобавок, абстрактное понятие "материальная точка" несовместимо с понятием трения.
В классике же - это вполне решаемая задача. Только там шарик не безмассовый, естественно. "Воздействие вектора силы" - ни что иное как действие силового поля, гравитационного, например. Т.е. все сводится к "скаканию" шарика в коробке (повернутой) под действием силы тяжести.

> А чего, СТО

не запрещает материальным точкам двигаться с любой скоростью

> не запрещает материальным точкам двигаться с любой скоростью

Хм... так точка ведь материальная

плохо дело.
материальность точки всю картину испортила :)

поскольку исследуемый объект противоречив по своей сути (материальность, точечность и безмассовость) непротиворечивое моделирование не представляется возможным :)

McSimm © (13.11.09 01:46) [28]
> > А чего, СТО
>
> не запрещает материальным точкам двигаться с любой скоростью

А как-же тогда быть с постоянным по модулю (для всего) 4-х мерным вектором скорости С?

> [30] McSimm © (13.11.09 01:59)

Сила мысли особенно после
> [8] Виталий (12.11.09 13:19)

на всё способна. Вот только подумал что ты где-нубудь на Альфа Центавра а хоть и на квазаре каком на окраинах Вселенной впрошлом и уже там никакие световые года и года не помеха - вот реализация принципа востока здесь и сейчас.:)

>
> А как-же тогда быть с постоянным по модулю (для всего) 4-
> х мерным вектором скорости С?

тут надо уточнять или иметь в виду о каких скоростях речь
СТО ограничивает скорости только в рамках ИСО, которые в свою очередь в силу определения не имеют дел ни с фотонами, ни с абстрактыми измышлениями.

можно привести массу примеров неограниченных скоростей и при этом не противоречить СТО

Задачка на размышление Найти похожие ветки