Puede un objeto *inmediatamente* comenzar a moverse a gran velocidad?

Question

Lo que quiero decir es, suponga que una pelota es disparado desde un cañón. Suponga que la bola se mueve a 100 m/s en el primer segundo. Sería la bola de haber comenzado a partir de 1 m/s a 2 m/s y poco a poco llegó a 100 m/s? Y es que el cambio tan rápido que no somos capaces de concebir? O hace la pelota a iniciar su movimiento a 100 m/s, tan pronto como el cañón es despedido?

Supongamos que un 40-wheeler se está moviendo a la velocidad de 100 km / h. Y choca con un coche y no freno (El coche está vacío en mi hipótesis ;-) ). Si un cuerpo no llegar a una cierta velocidad inmediatamente y sólo aumenta la velocidad poco a poco, eso no significa que tan pronto como el camión choca con el coche, el camión, momentáneamente, se viene a descansar? Por qué pregunto esto es porque el coche no está permitido para iniciar de inmediato en la velocidad del camión. Así que cuando ambos chocan, el coche debe comenzar de 0 a 1kmph a 2kmph y, finalmente, llegar a la velocidad del camión. Esto no significa que el camión debe 'reiniciar'? La intuición me dice que estoy equivocado, pero yo no sé cómo explicarlo físicamente de ser un aficionado.

Cuando es posible que un cuerpo para acelerar inmediatamente? No los fotones viajan a la velocidad de la luz a partir de la segunda existen?

Answer 1

La respuesta a su pregunta es "No", ya que esto requeriría un infinito de aceleración y, por tanto, una infinita fuerza para ser aplicado.
Sin embargo, para simplificar los problemas a veces es conveniente asumir una instantánea de salto en la velocidad como en la parte izquierda del gráfico.

Podría ser que el cambio en la velocidad es medida por la línea verde en la mano derecha del gráfico, pero debido a que el cambio en la velocidad de $\Delta t$ lleva a cabo a través de un corto periodo de tiempo, quizás $\Delta t \ll 1$ en este ejemplo, la aproximación a una "instantánea" cambio tiene poco que ver con el resultado final.

Así que cada vez que vea a una velocidad contra las púas gráfico con algún tipo de "esquina", donde un gradiente (= aceleración) no puede ser encontrado, tienes que pensar que de la esquina en realidad es redondeado pero que el redondeo se produce durante un período de tiempo muy corto en comparación con la escala de tiempo de todo el movimiento no importa mucho.

Otro ejemplo es el de los problemas en los que una pelota que rebota del suelo y tienes que encontrar el tiempo que se tarda en alcanzar una cierta altura después del rebote.
Es poco probable que usted tenga en cuenta el tiempo que la pelota está en contacto con el suelo y frenar con una aceleración mucho mayor que $g$ (aceleración de caída libre) detener y, a continuación, inicialmente acelerando hacia arriba en una aceleración mayor que $g$.
Generalmente las sumas se hacen suponiendo que la aceleración es $g$ todo el tiempo porque el tiempo que la pelota está en contacto con el suelo es mucho menor que el tiempo de vuelo a través del aire.

Answer 2

Para responder a esto, debemos comprender cómo el movimiento se inicia. El movimiento de la canon bola se inicia debido a la fuerza aplicada sobre él. La fuerza directamente no conduce a una alta velocidad. La fuerza conduce a la aceleración, es decir, el cambio en la velocidad. Así, la moción es dictada por

$$F=ma=m\dfrac{\mathrm dv}{\mathrm dt}$$

El cambio en la velocidad de $\mathrm dv$ durante los primeros momentos (que es la pregunta) depende del período de tiempo infinitesimal $\mathrm dt$ que usted está considerando. Este periodo de tiempo puede ser arbitrariamente pequeño, y como la fuerza de $F$ es fijo, el cambio en la velocidad $\mathrm dv$ puede ser arbitrariamente pequeño también. Así que sí, el movimiento comienza 'poco a poco', es decir, que la pelota no ha $0$ de velocidad y, a continuación,$100\ \mathrm{m/s}$, sin llegar a una velocidad de entre.

Nota: se debe ser técnicamente hablando sobre los cambios en el impulso, en lugar de la velocidad. Si uno agrega cuántica y la relatividad en la imagen, el análisis se torna más complicada, y la pregunta en sí no tiene ningún significado en ese escenario. Supongo que usted quería saber sobre el día a día "canon-ball' de las situaciones.

Answer 3

Nada se propaga instantáneamente

Para empezar, cualquier objeto real tiene un valor distinto de cero tamaño. Si se aplica la fuerza a un lado de una bala de cañón, va a empezar a moverse antes de que el otro lado de la bala de cañón puede ser afectada por la fuerza. El tiempo va a ser muy pequeño ("tan rápido que no somos capaces de concebir"), pero distinto de cero. La bala de cañón va a experimentar un poco de compresión, y en general (para un uso razonable de las energías) la propagación estará limitada por la velocidad del sonido en el material.

Así que incluso sin siquiera ir a una gradual aceleración (el principal propósito del cañón de cañón - hay una razón por la que es tan largo!), incluso una simple transferencia de momentum por un solo impacto (e.g uno de Newton de la bola de golpear a otro) no es instantáneo.

Answer 4

En la mecánica clásica de inmediato significa "inmediatamente", : toda la energía que se transfiere en t=0. (Debo calificar esto como la respuesta demuestra, ya que realmente t=0 no puede ser alcanzado, pero sólo se acercó como un límite, que puede ser infinitamente pequeño). Un lapso de tiempo de la cocción para la transferencia de todo el impulso hacia adelante de la explosión depende sólo de la distribución del tiempo de todo el explosivo de la captura de fuego. Esta es la mecánica estadística y depende de la densidad, tipo, etc del material que está siendo despedido.

Los materiales explosivos se pueden clasificar por la velocidad a la que se expanda. Los materiales que detonar (en la parte delantera de la reacción química que se mueve más rápido a través del material que la velocidad del sonido) se dice que los "explosivos" y los materiales que deflagrate se dicen ser de "baja explosivos". Explosivos también pueden ser clasificados por su sensibilidad. Material sensible que puede ser iniciado por una cantidad relativamente pequeña de calor o la presión son explosivos primarios y materiales que son relativamente insensibles son secundarios o terciarios explosivos.

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la detonación

Este término se utiliza para describir un explosivo fenómeno por el cual la descomposición se propaga por un explosivo de la onda de choque de atravesar el material explosivo a velocidades mayores que la velocidad del sonido (340 m/s). El frente de choque es capaz de pasar a través de las altas material explosivo a velocidades supersónicas, normalmente a miles de metros por segundo.

Así que habrá un pequeño tiempo de retraso antes de que el proyectil llega a toda la parte delantera.

Si uno comienza a pensar de la mecánica cuántica de los procesos que generan la explosión , hay una absoluta límite inferior para el intervalo de tiempo , dado por el principio de incertidumbre de Heisenberg en la forma de $\Delta(E)\Delta(t)>\hbar/2$. Esto está en contraste con el caso clásico. El HUP se cumple dentro de las limitaciones de la clásica de la explosión de las transferencias de energía.

Answer 5

Si queremos una solución rápida a la a) hasta qué punto la bola se fue, b) ¿cuál es su velocidad de salida del cañón, etc. entonces podemos asumir que el balón salió del cañón a 100 m/s. Su velocidad de la componente x puede ser asumida como constante, con sólo la y-componente cambiando debido a la gravedad (por ejemplo, el $v_y = 0$ en la parte superior de la bola de la trayectoria, pero es mayor que cero en caso contrario).

Sin embargo, si queremos ser más exigente y realista, a continuación, sin que el balón no pase de 0 m/s 100 m/s 0 s. Se puede llegar rápidamente, pero debemos obedecer a ideas tales como la de la inercia y el impulso. Por ejemplo, el impulso de la ecuación puede ser escrita como $F \Delta t = m \Delta v$. Si el cambio en el tiempo es cero, entonces nosotros no podemos tener ningún cambio en la velocidad (lo que significa que va desde 0 la velocidad a algunos no-velocidad cero).