Feynman Lectures Kapitel 4.2: Gewichte in einer nicht idealen Maschine hinzufügen oder entfernen?
Auszug:
Ein sehr einfaches Gewichtheben ist in Abb. 4-1 dargestellt. Diese Maschine hebt drei Einheiten "stark" an. Wir legen drei Einheiten auf eine Waagschale und eine Einheit auf die andere. Um es jedoch tatsächlich zum Laufen zu bringen, müssen wir ein wenig Gewicht von der linken Pfanne heben. Auf der anderen Seite könnten wir ein Gewicht von einer Einheit durch Absenken des Gewichts von drei Einheiten heben, wenn wir ein wenig schummeln, indem wir ein wenig Gewicht von der anderen Pfanne heben. Natürlich ist uns klar, dass wir bei jeder tatsächlichen Hebemaschine ein wenig mehr hinzufügen müssen , damit sie läuft. Dies ignorieren wir vorübergehend. Ideale Maschinen, obwohl sie nicht existieren, erfordern nichts extra.
Abbildung 4.1:
Dies kann hier bereits von @ mmesser314 beantwortet werden , aber ich möchte die Frage aus einem anderen Blickwinkel stellen.
Im ersten Teil des Absatzes wird uns gesagt, dass "kleine Gewichte" von der linken und der rechten Pfanne "abgehoben" werden müssen, damit die Maschine "tatsächlich funktioniert". Unter der Annahme, dass in diesem Zusammenhang abheben = entfernen, ist dies sinnvoll. Aber dann wird uns abrupt gesagt, dass wir ein "kleines Extra" hinzufügen sollten, wenn wir eine "tatsächliche" Hebemaschine verwenden wollen. Ich gehe davon aus, dass tatsächlich = im wirklichen Leben und extra = zusätzliches Gewicht oder Kraft.
Welches ist es also, wenn die Maschine nicht ideal ist - fügen wir Gewichte hinzu oder entfernen sie, damit sie funktioniert? Tun wir beides? Zuerst ein wenig Gewicht "abheben", das Anheben und Absenken erfolgen lassen und ein "kleines Extra" hinzufügen, um den Rückwärtsgang durchzuführen?
Antworten
Zunächst nur ein Kommentar zum Wortlaut: Feynman sagt, Sie müssen "ein wenig Gewicht" entfernen, nicht "ein wenig Gewicht". Ich stelle mir das mit einem Messer vor, um eine kleine Menge Masse aus einem der Würfel zu rasieren. Natürlich spielen die Details, wie Sie die Masse entfernen, keine Rolle, aber ich möchte nur sicherstellen, dass klar ist, dass Feynman nicht sagt, dass eine ganze Box von beiden Skalen entfernt werden soll.
Ein zweiter allgemeiner Kommentar ist, dass Sie Feynman mit sehr hoher Präzision lesen, während Feynman dazu neigt, sehr physische und "natürliche Sprache" Argumente zu verwenden. Nur als Vorschlag finden Sie vielleicht ein anderes Buch (Landau und Lifschitz? Kleppner?), Das mehr mathematische Details enthält, um weniger frustrierend zu sein. Natürlich hat Feynman viel Einsicht und ist lesenswert, aber ich spreche dies nur an, da dies ein häufiger Grund ist, warum es für die Leute schwierig ist, Feynman zu folgen (bis Sie bereits einen Hintergrund in dem haben, worüber er spricht).
Wie auch immer, hier interpretiere ich Feynmans Worte:
- "abheben": etwas Masse aus der Waage nehmen.
- "tatsächliche Hebemaschine": eine, deren Drehpunkt Reibungskräfte aufweist, die auf die Waage wirken und Energie abführen.
- "ein bisschen mehr hinzufügen": etwas mehr Energie hinzufügen (keine Masse).
Alles in allem: Wenn Sie eine kleine (infinitesimale) Masse von der linken Platte in Ihrer Figur "abheben" (entfernen), beginnt die Waage, die drei Massen anzuheben. Wenn jedoch im Drehpunkt der Waage Reibung auftritt, die Wärme ableiten kann (was sicherlich der Fall ist, wenn es sich um eine "tatsächliche Hebemaschine" handelt), wird die Waage zum Stillstand gebracht, bevor die Massen ihre maximal mögliche Höhe erreichen. Daher muss man "ein wenig zusätzliche" Energie hinzufügen (über das einfache Entfernen einer infinitesimalen Menge an Masse hinaus), um die Reibung zu überwinden und die drei Massen anzuheben.