od Melancholický Trol 9. 4. 2018 11:31
Krásně se nám rozproudila diskuze a máte ve spoustě věcí samozřejmě pravdu. Já jsem schválně vymyslel takový příklad, kde vlastně není nic pořádně zadáno a proto nám nezbude, než všechno zanedbat a považovat kulku za tuhé těleso, plechovku za tuhé těleso, srážky za dokonale pružné a zkusit to spočítat.
No ale už při řešení a ze zkušenosti všichni vidíte, že takový model není v praxi dost dobře použitelný. Už třeba takový chyták, že sice plechovku nahradíme jejím těžištěm a zjišťujeme, o kolik se zvedne, ale neuvažujeme, že na konci zůstane plechovka otočená o 90 stupňů, což taky spotřebovalo nějakou energii.
Ono je vůbec otázka, co ten náraz udělá se střelou i s plechovkou. Uvažujme kovovou kuličku, aby se to dobře počítalo. V závislosti na materiálu spočítáme její velikost. V závislosti na teplotním zpracování budeme vědět, jaké napětí ji začne nevratně deformovat atd. A teď co ta plechovka? Ta rozhodně není tuhá, většinou je z docela tenkého plechu, budeme potřebovat znát materiál, ze kterého je vyrobená, jestli byl nějak tepelně opracovaný atd.
Někdo dobře poznamenal, že se plechovka bude smýkat po hraně toho schodu V, protože na ni bude působit tíha. Nebo můžeme toto působení zanedbat? Nemůžeme, protože příklad je tak škodolibě zadaný, že každé zanedbání může způsobit, že se plechovka nedostane do horní úvrati. Takže budeme muset znát i součinitel smykového tření pláště plechovky vůči hraně schodu V. Statický i dynamický. Pokud bude mít plechovka zvlněný plášť tak, jak to mívají některé plechovky s ananasem, tak co teď s tím? Hodně záleží, jak se ta vlnka na schod zrovna trefí. Plechovka má taky nějakou hmotnost, takže se může stát, že se plášť v místě dotyku lehce prohne, čímž sice zmenšíme prokluz pláště plechovky a taky zmenšujeme výšku těžiště nad podložkou a taky je na to potřeba nějaká energie.
A to ani nemluvím o odporu vzduchu, jak plechovky, tak kulky. A co když začneme uvažovat, že sice kulka letí nějakou dopřednou rychlostí, ale přesto ve svislé souřadnici padá volným pádem? Můžeme to minimalizovat tak, že dáme hlaveň hodně blízko k plechovce, takže střela stihne naklesat jenom minimální výšku. No jo, ale to bysme potom mohli zjistit, že tu střelu (kulku) vlastně nepotřebujeme, že nám stačí proud plynů z hlavně. V zadání ale bylo "kulka", takže s hlavní musíme do "dostatečné" vzdálenosti (nebo střílet diabolkou, která ale taky před sebou tlačí vzduch z hlavně a taky klesá...) Jo a když už jsme u toho, kulová střela je sice pěkná, ale modelový příklad diabolka - ta má nějaký podélný průřez, u kterého nebude úplně triviální vypočítat koeficient odporu vzduchu, taky nemusí být úplně symetrická, takže při dopadu nám tam můžou vzniknout nějaké složky sil, které nepůjdou úplně do středu atd...
Někdo taky správně poznamenal, že když střela zůstane v plechovce, musí se to počítat přes hybnost (a to jsou potom docela jiná procenta energie, která se vůbec můžou zužitkovat na otáčení plechovky). Ono se může klidně stát, že nám vyjde taková rychlost kulky, že prorazí první plášť plechovky, zdeformuje sebe i plášť, sníží svou rychlost a teprve potom až začne točit plechovkou.
No ale těžko nám může něco vyjít, když vlastně nemáme žádné hodnoty.
Takže bych navrhoval, že zkusím počítat tento příklad i s uvažováním silového působení (tíhová síla točí plechovkou proti směru pohybu), dopadající střela působí silou na plechovku, ale ta sila se rozloží na axiální složku a radiální složku, jedna tím skutečně začne točit, druhá jenom namáhá plech v místě otáčení.
Pořád ještě budeme považovat plechovku za tuhou, střelu za tuhou, srážku za dokonale pružnou. (a bude tam i překvapení...).