Разъяснения... Просьба читать внимательно и с пониманием
1. Давайте сразу условимся, что не будем рассматривать неуравновешенную систему, где вносятся какие-либо предметы извне или где что-то движется с ускорением.
Пример неуравновешенной системы: рычажные весы. На одной чашке лежит предмет. Бросаем гирьку в другую чашку и пытаемся определить массу предмета. Это сделать невозможно, пока весы не успокоятся! В момент вбрасывания гирьки (и еще некоторое время) чашки будут двигаться с ускорением, пока не успокоятся.
Пример неуравновешенной системы из нашей задачи: птицы сидят на дне. Затем взлетают (отталкиваются от дна). В этот момент давление на дно лапами и воздухом крыльев будет высоким, и вес системы увеличится (весы это зафиксируют). Затем птицы взмывают в высоту, и создаваемое ими давление на воздух еще не дошло до дна (потому что воздух упругий). Вес системы уменьшится. Это тоже неуравновешенная система.
Промежутки времени, когда система не уравновешена, мы рассматривать не будем, т.к. это не соответствует условию задачи. Если говорить в общем смысле и рассматривать систему на протяжении всего времени, то да, найдутся интервалы времени, в течение которых вес системы будет колебаться вверх/вниз по причине ее неуравновешенности (из-за движения с ускорением). С этим я не спорю!
2. Объясняю, в чем неверное понимания закона Паскаля Александром и Гостем (в особенности
). "Локальных зон" в нашей системе не существует, т.к. мы договорились не рассматривать неуравновешенную систему. Теперь смотрите на картинку. Вы пытаетесь применить закон Паскаля ко всему цилиндру, но это неверно! Цилиндр разделен птицей на две части. В одной части область высокого давления, в другой - низкого. В каждой из этих областей действуют силы давления на ограничители области, т.е. на стенки и на птицу. Эти силы по закону Паскаля равны в пределах своей области (оранжевые и зеленые стрелки соответственно), но никак не равны между собой!! За счет пустого пространства между телом птицы и стенками воздух стремится выровнять давление по всему сосуду, но машущая крыльями птица этого сделать не дает.
Для упрощения я и преобразовал птицу в поршень. На второй картинке вместо птицы поршень, вместо "дырки" между птицей и стенками сосуда (через которую воздух поступает из области высокого давления в область низкого) - отверстие в поршне, вместо крыльев - вентилятор. Красные стрелки - это воздух, движущийся в сторону повышения давления, голубые - наоборот.
На третьей картинке окончательно убрал отверстие и вентилятор за ненадобностью. Поршень (который обладает массой) висит только за счет того, что опирается на воздух из нижней области (трением пренебрегаем). Теперь четко видим уравновешенную систему и две области, в каждой из которых - свое давление (хотя и равномерно распределенное).
Надеюсь, теперь заблуждение с законом Паскаля понятно.
3. Теперь про ракету со свинцовыми шариками (газом, водой, ... - не важно) в вакууме. Даже такая, абсурдная на общепринятый взгляд, ракета полностью подчиняется законам физики! Снова повторяюсь, что мы не рассматриваем неуравновешенную систему. То есть, не берем во внимание случай, когда ракета взлетает со дна или падает. Или возникла в вакууме сама по себе. А берем случай, когда ракета уже находится в полете (висит на определенном расстоянии, не опускаясь и не поднимаясь - т.е. без ускорения, т.к. только в этом случае вес равен произведению массы на g).
Совершенно очевидно, что для выполнения этого условия ракета должна иметь собственное ускорение a, равное g (противоположное по направлению, но рассматривать будем модули для простоты). Для этого на ракету должна воздействовать сила F=(M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*a = F=(M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*g. Как создает эту силу ракета? За счет отстрела свинцовых шариков. Так как сила F нам известна (и она постоянна), то можно рассчитать ускорение шариков (их масса нам тоже известна). Впрочем, не это важно. А важно то, что шарики летят вниз с такой же силой: F=(M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*а_ракеты_с_шариками = m_летящих_шариков*а_летящих_шариков. (Справедливо говоря, они летят еще и с дополнительной силой F=m_летящих_шариков*g, но на эту же величину уменьшается и вес ракеты, оставшейся без шариков, в итоге разница сил получается нулевая, поэтому я исключил из формулы). И с такой же силой они бьют по дну, т.к. их энергия никуда не девается! Тогда получается, что на дно создается давление F=(M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*а_ракеты_с_шариками = m_летящих_шариков*а_летящих_шариков = (M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*g. А это ни что иное, как исходный вес ракеты с шариками.
Ведь когда ракета с шариками стоит на дне, ее вес также P=(M_ракеты + m_шариков_в_ракете)*g.
Таким образом, еще раз подтверждена формула: в уравновешенной системе P=m*g. Всегда.
Вместо шариков могут быть молекулы газа, это не играет никакой роли, т.к. на молекулы точно так же воздействует сила тяжести и они полетят вниз в вакууме по той же формуле.
И все-таки, об исключенных из формулы шариках. Заметим, что с течением времени ракета будет становиться легче, т.к. шарики будут улетать из нее. То есть, уменьшится необходимая для поддержания ракеты в одном положении сила на величину F=m_улетевших_шариков*g. Но одновременно с этим кучка шариков на дне увеличится и будет давить на дно с той же самой силой F=m_улетевших_шариков*g. Поэтому вес всей системы снова останется постоянным.
Единственное, что я могу признать в "реальной модели" - это то, что система будет чуть легче за счет того, что шарики не мгновенно упадут на дно, а будут находиться в полете. Но это скомпенсируется в тот момент, когда все шарики будут на дне, а ракета будет падать.
4. Ракета в данном случае так же опирается на шарики, как опиралась бы на газы, как опирается самолет и птица о воздух. Кстати, в задаче про транспортер и самолет все правильно!
Самолет отталкивается от воздуха (опирается на воздух).
Полет не опирающегося на воздух предмета называется падением. Если бы самолет (птица) не опирался на воздух, он бы падал! Падал точно с ускорением a=-g. И тогда действительно вес был бы равен нулю, т.к. на самолет действовала бы нулевая сила ОТСУТСТВУЮЩЕЙ ОПОРЫ F=m*(a+g), где a=-g, т.е. F=m*0=0. Неверующие могут взять с собой весы в салон. Есть такой аттракцион, когда самолет набирает высоту, а затем падает вниз. Вот тогда вес вашего падающего тела тоже станет равным нулю. И это состояние называется НЕВЕСОМОСТЬ.
То, что вы не видите воздуха, не значит, что его нет. Воздух - это молекулы, которые подчиняются той же физике и тем же законам. Сожмите воздух с летящим в нем объектом до жидкого или твердого состояния, и общий вес ничуть не изменится.
На этом я полностью прекращаю споры и объяснения. Я сделал все, что мог. Кому надо - тот разберется и поймет.
