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¿Por qué puede ' t existe un Poliedro de movimiento perpetuo?

He estado pensando acerca de poliedros, cuando se coloca sobre una mesa en una cierta cara, de volcarse y mantener vuelco infinitamente. Estoy tratando de demostrar matemáticamente que un poliedro no existe.

Reglas: el poliedro no necesita ser uniforme ni convexa, pero en cualquier punto de la masa no es no negativo. esto significa que usted puede tener agujeros y cuevas y puntos y cosas divertidas.

Ahora mismo estoy atascado porque no estoy seguro de lo que determina si el poliedro consejos sobre. Ya sea que 1. El COM del poliedro, cuando se proyectan sobre la mesa, se encuentra fuera del polígono de la cara tocar la mesa, y 2. La energía potencial gravitacional, mgh, se baja por vuelco.

Entiendo que con algunos conceptos básicos de la geometría que 1 implica 2, pero la condición 2 no implica necesariamente que se va a volcar.

¿Cómo debo proceder para probar que tal un perpetuo poliedro no existe?

Edit: lo Pensó un poco más y resuelto mi pregunta. 1 y 2 son equivalentes en el mundo real, porque si la COM fue por encima de la base de la cara, luego vuelque requeriría que mgh primer aumento antes de finalmente, la adopción de su valor final después de que vuelque. Si el COM no está por encima de la cara, a continuación, no es necesario que la energía de activación. Por lo tanto, el poliedro consejos sobre si y sólo si la energía estrictamente disminuye, lo que ocurre si y sólo si el COM se encuentra fuera de la cara. Después de este proceso, la energía potencial disminuye.

Ahora suponga que el poliedro de forma espontánea se mantiene en perpetuo movimiento. Entonces la energía es estrictamente decreciente; pero la energía potencial tiene un valor mínimo, por lo que no puede durar siempre.

11voto

El casco convexo de la poliedro va a rodar sobre un plano horizontal de forma espontánea, de estar sentado en una cara para estar sentado en el otro, sólo si (no necesariamente si) el centro de masa del poliedro se baja de hacerlo. Desde el casco convexo de la poliedro tiene sólo un número finito de caras, sólo puede haber un número finito de tales lowerings, por lo que el proceso debe terminar en un número finito de pasos.

Edit: a La respuesta anterior, considera que sólo la estática de los aspectos del problema. Si permitimos que la dinámica en la imagen (que es realista), mientras que (poco realista) suponiendo que cero fricción o de otras formas de resistencia, luego de un poliedro puede, de hecho, la roca hacia atrás y hacia adelante, o rollo, para siempre. Si estamos completamente realista, el movimiento perpetuo no puede ocurrir, por razones de fricción solo.

2voto

Shabaz Puntos 403

Volcará cuando el COM está fuera del casco convexo de la zona de apoyo. Para un poliedro, el casco convexo es un polígono convexo. El COM se puede bajar por gira alrededor del borde más cercano del casco convexo.

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