Лампочка и «Мистер Выключатель»

[@dohlik]

Если я правильно понял, то она включится через 7 минут после выключения питания и будет гореть 3 минуты.

[@habralan]

а как же пропавшее э/м поле? с чего бы ей гореть?

[@nooze]

Ну оно еще идет по проводнику, нет?

[@dohlik]

«условия — идеальные», так с чего бы не погореть? :)

[@Evilutioner]

Почему Вы решили, что она загорится через 7 минут?

[@HDg]

потому что 10 минут минус 3 будет 7 минут

[@AzatF]

Хм… А если лампа находится прямо у источника питания? Тогда она сразу загорится на три минуты, а на другой полюс источника электромагнитный импульс придёт только через десять минут после замыкания цепи.

[@Shtorkin]

Зря комментарий заминусован, здравая мысль, между прочим… Ведь, если лампа подключена коротким проводом к отрицательному полюсу батарейки, а длинным к положительному, то так и произойдет… В условии задачи не сказано как именно лампа подключена к батарейке — двумя проводами или одним длинным и одним коротким.

[@AddRemover]

лампа гореть будет только если цепь замкнута. По этому лампочка не загорится.

[@habralan]

ничего?

[@ram1res]

боюсь представить лампочку и напряжение которое подается на провод…

[@HDg]

Надеюсь ответ-то у вас есть? Чтобы не получилось как в случае с разрезанием фигуры и наложением

[@habralan]

не, с фигурой всё сложно было, здесь намного проще — берём длиииный провод, берём лампочку, проверяем :D

[@kurokikaze]

Первая догадка: Ничего не произойдёт.

[@tozx]

думается мне, что тока не будет. всмысле не загорится лампа.
потому что электроны, добежавшие таки до лампы, не смогут вернуться обратно и замкнуть таким образом контур цепи…

либо жизнерадостный вариант — через 10 минут лампа загорается на 3 минуты, потом тухнет. на этот вариант наталкивает аналогия: если электроны были бы большими (а-ля капли воды)… хотя кто бы их тогда толкал?.. электроны доходят до расстояния, на которое дойдут за 3 минуты (то есть чуть меньше трети пути до лампы) и там «стоят» (или рассеиваются) =)

[@lexa0]

Пожалуйста невысказывайте здесь идей противоречащих школьному курсу физики.

[@Terehoff]

Электроны двигаются по проводникам крайне медленно, а вот электромагнитное поле со скоростью, близкой к скорости света, так мне в школе говорили.

После гугления:
Для металлического проводника сечением 1 мм^2, по которому течёт ток 10 A, средняя скорость упорядоченного движения электронов имеет значение в пределах 0,6–6 мм/c.

[@NYMEZIDE]

Загорится сразу. Объяснить могу, напишу почему потом, пусть другие подумают. )

[@tozx]

потому что электроны уже стоят в очереди и новые прибывшие из истоника питания подтолкнут эту очередь и лампочка загорится =)
нифига не физично, но весело -))

[@NYMEZIDE]

это не полный ответ. )

А если рассматривать реальную физику — то она бы никогда не загорелась. )

[@tozx]

чего ж он не полный?
держите полнее:
если лампочка до этого уже включалась — то загорится сразу (потому что электроны уже стоят в очереди и новые из источника питания их подтолкнут и тем самым создадут ток, лампа загорится). если раньше лампа не включалась — через 20 (10 туда, 10 обратно) минут включится =)

[@NYMEZIDE]

Я просто думал вы скажите про разницу потенциалов и напряжение, которое уже есть между лампочкой и источником. )

[@tozx]

могу и так сказать. =))
надеюсь, теперь ответ полный и правильный =)

[@grokinn]

в таком случае возможна передача информации по проводам быстрее скорости света? хмммм

[@Kaener]

о, боги! вы, извиняюсь за нескромный вопрос, где учили физику?
> потому что электроны уже стоят в очереди и новые из источника питания их подтолкнут и тем самым создадут ток, лампа загорится
ну, да! конечно же, всё аналогично очереди за пивом! а если до этого лампочка не включалась, то откуда же в проводниках взяться этим самым электронам?

[@tozx]

физику я учил в школе, техникуме и институте. задача не на знание физики. иначе скучно =)

[@Smerig]

дак подтолкнут-то подтолкнут, но волна-то не мнгновенно движется. А со скоростью света. Следовательно три минуты волна будет идти, а потом источника волны не станет. Тогда лампа не загорится. Но с другой стороны, если кинуть камень в воду, то волна ведь идет потом сама по себе, пусть и затухает.

[@habralan]

ура, научились передавать информацию быстрее скорости света? ну-ну :)

[@NYMEZIDE]

А вы про разницу потенциалов что-нибудь слышали? )
И представляете как выглядит схема? нарисуйте и все поймете ;)

[@HDg]

Все никак не мог вспомнить как оно называется. Разница потенциалов значит…

[@tozx]

ага. там еще как бы чо-то типа напряжения с этим связано или типа того… =))

[@MiXei4]

А если из задачи убрать слово «Рядом» ответ будет тот же?
То есть если лампочка находится на удалении 10 световых минут, то она тоже зажжется сразу?
Получается включаем выключатель здесь и на расстоянии 10 световых минут сразу узнают об этом — мгновенная передача информации на расстояние 10 световых минут?
Или я в чем-то ошибся? Или всё таки слово «Рядом» имеет значение? :)

[@NYMEZIDE]

Хоть рядом, хоть далеко. Вы поймите, что в цепи уже есть постоянное напряжение. Т.е. все условия созданы (они идеальны как сказал Автор). Цепь замкнута.

[@lam0x86]

Скорость распространения электромангнитных волн в проводнике не может превышать скорость света в вакууме, иначе мы получаем мгновенную передачу информации.

[@NYMEZIDE]

Прочитайте условие задачи повнимательнее: условия — идеальные.

[@MiXei4]

Идеальные условия не отменяют законов физики :)

[@lam0x86]

Ну и что? Какими бы идеальными ни были условия, физические законы никто не отменял. Скорость распространения информации не может превышать скорость электромагнитного излучения в вакууме.
По-вашему получается, что включая-выключая переключатель, мы можем мгновенно передавать информацию на морзянке на бесконечное расстояние (в теории).

[@Evilutioner]

Нет, слово «рядом», здесь упрощения представления =)

[@NYMEZIDE]

> Получается включаем выключатель здесь и на расстоянии 10 световых минут сразу узнают об этом — мгновенная передача информации на расстояние 10 световых минут?

Ваш мозг пытается соединить реальную физику и задачу на логику. )
В реальной физике лампочка не загорится, ибо невозможно создать и поддерживать напряжение на таком большом расстоянии, сигнал будет затухать.

[@sylvio]

Ок. Обернем Землю 8 раз (1 световая секунда) идеально изолированными сверхпроводниками, подключим к ним батарейку из самого ада, лампочку и переключатель.
Замыкаем переключатель, через сколько загорится лампочка?

[@NYMEZIDE]

Одно дело когда первый раз включили, а другое — выключили/включили. разницу чувствуете?

[@sylvio]

Не очень.
В обоих случаях нужно электромагнитное поле, а пока оно дойдет до последнего электрона в цепочке и двинет его в лампочку пройдет секнуда.
Или вы действительно думаете, что электроны толкают друг-друга как очередь за колбасой?

[@NYMEZIDE]

Разница потенциалов уже есть! Ибо ее включали, затем выключили и снова включили.

>Что произойдет с лампочкой, если включить питание на 3 минуты, а затем выключить?

А разве не было написано, что ее выключили на 3 минуты, а потом включили?

Автор, ты где???

[@MiXei4]

не было такого. Изначально лампочка выключена.

[@NYMEZIDE]

Кароче, ждем автора и его ответ. )

[@sylvio]

Как первое включение влияет на разницу потенциалов?
Цепь разомкнута ведь.

[@lexa0]

А какже сверхпроводники?

[@NYMEZIDE]

вы себе представляете провод от земли до Меркурия и обратно? )

[@lexa0]

Вообще-то меркурий и земля движутся относительно друг друга, об этом вы подумали перед тем как спросить меня?

[@NYMEZIDE]

Представьте наименьшее расстояние, т.е. когда Земля, Меркурий и Солнце находятся на одной линии в этой последовательности.

[@MiXei4]

Тогда расстояние до Меркурия будет меньше 10 минут, ибо до солнца — 8 с хвостиком. Но это никакого отношения к задаче не имеет :)

[@tozx]

для достижения сверхпроводимости нужны некоторые определенные условия…

[@lexa0]

Те вы говорите что сообщение о том что выключатель нажат добралось до лампочки за нулевое время? превысив скорость света в вакууме?
Тогда следующее утверждение истинно:
Вращение земле придают великие физики вращающиеся в своих гробах со сверхсветовой скоростью.

[@maximw]

Ничего не произойдет. Т.к. ток переменный (пусть стандартно 50 герц), грубо говоря 50 раз в секунду меняет направление. Но он не сможет за столь короткий срок пройти всю цепь — там минимум 10 минут. Поэтому, я думаю, лампочка не загориться вообще.

[@tozx]

а если ток постоянный? :=)

[@sylvio]

а самолет-то взлетает

[@makis]

Почитайте комментарии. Пишут, что опыт был поставлен неправильно. При постановке «забыли» учесть добавочную скорость от вращения пропеллера в результате чего явно было видно, что самолёт движется быстрее, чем автомобиль с полотном.

[@AlexeyTokar]

но он все-равно взлетит. и не важно был ли именно ТОТ эксперимент верным :)

[@HID]

Большинство самолетов действительно не взлетит. Подъемная сила крыла появлется при движении крыла относительно воздуха. Двигатели на самолетах именно для этого, чтобы разогнать самолет, т.е. можно применить какие-нибудь фантастические электромагнитные двигатели которые не выбрасывают струю воздуха, а просто придают движущую силу самолёту и результат будет тот же.
Что касается разрушителей легенд. Они взяли самолет с пропеллером спереди, который создавал воздушный поток действующий на крылья + сама лента могла создавать нехилый воздушный поток + расолет не стоял на месте, а двигался относительно воздушных масс, в результате этого стало достаточно для того чтобы игрушка взлетела.
Вообще не стоит рассматривать ТВ-шоу как источник знаний…

[@grokinn]

встречал аналогичную задачку про Безмассовый недеформируемый трос длинной в 1 световую минуту болтающийся в безвоздушном пространстве. Что произойдет, если потянуть за один конец такого троса?
Только в данном случае мы толкаем электроны и хотим чтоб они начали одновременно двигаться на другом конце.

[@Tails]

Наверное, мгновенно переместится :) Но в реальности-то недеформируемого троса быть не может…

[@grokinn]

есть подробные объяснения про длинные предметы и их перемещение как ьбы выше скорости света если интересно
n-t.ru/ri/mk/sk044.htm
n-t.ru/ri/mk/sk045.htm

[@MiXei4]

О!
Смотри в корень! — вещь. Я её читал лет 10 назад ещё в школе. Половину понимал с трудом, что-то не понимал, но было очень интересно :) Наверное книжка ещё где-то лежит…

[@YasonBy]

В момент замыкания выключателя, по нашему идеальному проводу со скоростью света c начнёт распространяться электрическое поле, ускоряя встречающиеся на пути электроны. Причём, скорость электронов будет значительно меньше c (пруфлинк).
Размыкание выключателя никак не подействует на фронт поля, успевшего уже пролететь 3 световых минуты — оно будет и дальше распространяться, увлекая за собой всё новые электроны. Учитывая, что проводник без потерь, разогнанные (и обогнанные) полем электроны продолжат двигаться в направлении поля, однако это положительно зарядит конец провода возле выключателя, и образовавшееся поле (направленное противоположно первому) замедлит их. Таким образом, ускоренно будут двигаться только те электроны, на которые непосредстенно в этот момент действует начальное поле.

Таким образом, в лампочке ток появится через 10 минут после замыкания цепи, и прекратится, когда электрическое поле полностью «пролетит» через лампочку, т.е. ещё через 3 минуты.

Для наглядности, процесс распространения поля можно сравнить с движением капельки чернил по длинному капилляру.

[@Shtorkin]

Да… У какого-нибудь физика, члена РАН, случайно попавшего сюда и прочитавшего комменты, случился бы инфаркт :-)

[@FloppyFormator]

Вообще, я был солидарен с первым ответом, но у меня возникла идея: э/м волна, возникшая в проводнике после замыкания цепи, пройдёт до конца, зажгёт лампочку на три минуты, потом вернётся обратно по второму проводнику, отразится от разомкнутого выключателя, пройдёт через лампочку (она опять будет гореть 3 минуты) и будет двигаться колебательно до бесконечности, условия ведь идеальные.

Но это если есть источник питания, а то в условии задачи о нём ни слова. Может, это задача на внимательность?

[@YasonBy]

Ну ведь написано «если включить питание», что намекает на наличие источника.

Отражение — интересная гипотеза, но ведь идеален только проводник. Потери точно будут в лампочке (на излучение), и, вероятно, в источнике питания.

[@FloppyFormator]

Ах, ну да. Тогда колебания будут затухать.

[@Shtorkin]

Вы сейчас, наверное, вспомнили про колебательный контур, опущенный в жидкий азот…

[@S_talker]

Хм… Сами топите урановые ломы во ртути © :)

[@Shtorkin]

Кстати, никто не говорил, что к лампочке тянется ДВА проводника длиной 10 световых минут, возможно он один, а второй — 10 см.

[@sylvio]

Возможно он вообще один.
Лампочку воткнуть одной стороной в землю, другой в какой-нибудь огромный +.

[@halyavin]

Моя версия — лампочка будет суммарно (с учетом яркости) гореть 3 минуты. Какой именно будет профиль яркости судить не берусь. Энергия на горение берется из зарядки провода (а у такого длинного провода обязательно есть емкость) в течении 3 минут.

[@halyavin]

Хотя если учесть неравномерность зарядки провода, то возможно получится другой ответ. Но для этого нужно решать дифференциальное уравнение, с составлением которого я боюсь напутать.

[@AzatF]

Думаю, что при включения питания электромагнитная волна начнёт своё «движение». Спустя 7 минут трёхминутный «импульс» волны дойдёт до лампы и будет его питать. После чего лампа отключится, а импульс пойдёт дальше.

[@Denai]

Сразу загорится и прогорит этих 3 минуты… если уж всё идеально…

[@Shtorkin]

В общем, описанная система — есть машина времени. Ибо при включении питания, как уже говорилось, вдоль проводника со скоростью света начинает распространяться э/м поле, приводя электроны в движение. Поскольку в задаче не говорится о форме провода и расстоянии от выключателя до лампочки, будем считать их несущественными. Следовательно поле может распространяться лишь единственным способом — вдоль проводника, не влияя напрямую на лампочку. Событие, вызванное включением питания, распространяется с предельной скоростью (света), и достигнет оно лампочки через 10 минут, не важно, зажжется она или нет. Но если мы можем наблюдать и отправную точку события и конечную точку одновременно, возникает парадокс — одно и то же событие, распространяясь со скоростью света обнаруживает себя в одной точке дважды, причем событие, достигшее нас, сделав крюк, оказывается на [b]горизонте событий будущего[/b], т.е. мы смотрим на него [b]из прошлого[/b].

P.S. Нету на вас Эммета Брауна ;-)

[@sylvio]

Какой-то бред вы написали %)

[@Shtorkin]

Ну так… Ведь все подобные топики — бредогенераторы.

[@Kaener]

>Но если мы можем наблюдать и отправную точку события и конечную точку одновременно, возникает парадокс — одно и то же событие, распространяясь со скоростью света обнаруживает себя в одной точке дважды
т.е. как это «обнаруживает»? отправили электрическое поле в путешествие вдоль провода -> прошло 10 мин -> поле вернулось на второй конец (тот что к лампочке подведён). всё. где парадокс-то?

[@makis]

Напомнило что-то из Лукьяненко. Там было оружие, изничтожающее врагов неким световым лучом, скорость которого была больше скорости света. Таким образом жертва погибала до того как фактически могла заметить нажатие курка на оружии.

[@vasfed]

Провод длиннющий, а стоят рядом — скорее всего смотан в катушку, значит там ооооочень нехилая индуктивность (плюс это ведь сверхпроводник).
Живой эксперимент провалился, т.к. испытателя убило электрическим разрядом при выключении питания — именно поэтому для установления истины пришлось задать вопрос в виде этой задачки :)

[@EvilPartisan]

Версия клевая конечно, но проблема в том, что если проводник у нас идеальный, то следовательно он не создает электромагнитное поле вокруг себя(не выпускает энергию во внешнюю среду), следовательно нет эффекта индукции.
Мб я не прав — любил поспать на уроках физики.

[@HID]

создать поле, не есть излучить энергию
Постоянный магнит по вашему постоянно излучает энергию?

[@Shtorkin]

Ошибаетесь, как раз в момент, как вы говорите «создания» поля и излучается энергия, а затем, система приходит в равновесие, вокруг проводника постоянное магнитное поле и выделяется только тепло. Просто фронт поля распространяется в виде э/м волны, которая несет некую энергию.

[@HID]

Верно, не учел момент «создания поля». Короче, энергия тратится только на изменение поля.

[@Shtorkin]

Идеальный проводник как раз лучше всех «создает электромагнитное поле вокруг себя», ибо ему не требуется тратить энергию на тепло, т.к. его удельное сопротивление равно нулю.

[@EvilPartisan]

Ну значит ошибся.
Тогда и правда всем вокруг хана?

[@Evilutioner]

Вижу, что задача вызвала оживленный диспут. Завтра днем попробую написать подробный ответ на данную задачу в шапке.

[@baal]

Только, пожалуйста, не переносите срок написания «подробного ответа» на более позднее время. Плохая примета.

[@savostin]

где же он?

[@HID]

Для начала уточню как я понял условие: от первой клемы выключателя до лампы — 10 световых минут, от лампы до второй клемы еще 10 световых минут. Итого можно описать так: 20 св. мин. провода в кольце, выключатель и лампа расположены радиально.

Попытка решить
Рассмотрим провод после 3х минут подключения к источнику:
+++ — - — - — - — Л — - — - — - — - — -
Источник насытил 3 св. минуты провода свободными заряженными частицами. Далее, по законам физики потенциал во всем проводнике должен уравняться. Как именно это будет происходить мне сейчас что-то не сообразить. В любом случае через 7 минут (через 10 после включения) до лампы дойдет «передний фронт», который будет нести ничтожно малую разницу потенциалов

[@Shtorkin]

Где написано, что провод 10+10? Написано же «провод», а не «провода»…

[@HID]

Вот я и пишу «уточню как я понял условие». Потомучто из условия нихрена не ясно как цепь выглядит!

[@Deepwalker]

А провод то двужильный: ) Для протекания тока необходима цепь, поэтому даже не морочьтесь вы с одним проводом.

[@Shtorkin]

Да кто Вам сказал?
Вы думаете, что с одним длинным проводом и одним коротким цепи не будет? :-)
Из меня рисовальщик не очень, но:



P.S. около лампочки надпись «10 см», а не «10 Ом»

[@Deepwalker]

То есть на предмет необходимости цепи разногласий не возникло?

Мне просто кажется, что автор задачи провод представлял себе из бытового опыта — двужильным.

[@Shtorkin]

Ну пусть так, но мне почему-то кажется, что на решение (если оно, конечно, есть) это повлиять не должно.

[@Deepwalker]

Извиняюсь конечно, но когда же мы увидим одно из двух — версию автора, или на худой конец, фото черного властелина и закрытие еще одного бота?

[@Shtorkin]

Выше автор клялся выложить «подробный ответ» сегодня днем, так что подождем еще немного

[@ALev]

Когда разбирался с электромагнетизмом в своё время часто натыкался на такие казусы. Могу ещё один подкинуть. Берём две металические пластины площадью 1м^2 каждая, соединяем их проволочкой, а потом эту проволочку быстро рвём. Разность потенциалов между точками удалёнными друг от друга по вертикали на 2 метра — порядка 300 Вольт. Не поленитесь, подсчитайте какой заряд по идее должен накопиться на пластинах и высвободиться (в Вас??) при разрыве проволки!

Просил разъяснить сей факт человека, участвовавшего в проектировании ядреных бомб в советском союзе (по профессии — физик). Ничего вразумительного не услышал.

Для себя сделал вывод, что в физике не стоит отклоняться от троп, протоптанных стадами баранов, если только вы не собираетесь потратить год на получение ответа…

[@YasonBy]

Указанная разность потенциалов вроде бы намекает на наличие внешнего электического поля, но это нигде чётко не указано. Как расположены пластины относительно поля и друг друга? В какой среде они расположены: вакуум, воздух, дистиллированная вода?
Без этих сведений задача получается из разряда «Чему равно сопротивление резистора массой 1 г, если рядом стоит зелёное ведро?»

Неудивительно, что Вы не услышали вразумительного ответа на задачу, сформулированную подобным образом.

[@ALev]

Так лопухнулся, что аж признаться стыдно… :)

Сформулировал туманно — это точно. Но не в том суть. Суть в том, что когда считал, где-то сильно что-то попутал… было это давно, поэтому сейчас восстановить картину преступления не могу.

Исходная постановка задачи такова. Есть два квадратных по квадратному метру площадью листа металла. Есть электрическое поле Земли, направленное, как известно, перпендикулярно земной поверхности (если идеализированно считать Землю шаром без «горок» и «ямок»). Напряжённость этого поля у поверхности ~ 130 В/м (отсюда и выходит, что между ступнями и головой — … ну не 300 В, а ~230 В, каюсь вторично). Располагаем наши листы металла параллельно и достаточно близко друг к другу (но не касаясь!), перпендикулярно земному электрическому полю и соединяем на мгновение проволочкой. После того, как мы отцепим проволочку от наших листов они окажутся заряженными один — зарядом +q, другой -q. Вот только в величине этого заряда я каким-то немыслимым образом ошибся… на 10 порядков. В действительности q ~= 2 * 10^(-9) Кл.

Чтобы хоть кому-то быть полезным своим постом, скажу, что таким методом измеряют напряжённость земного электрического поля… Всё, пошёл спать :)

[@ChemAli]

Если после выключения электроны продолжат движение, то через 20 минут лампочка загорится и будет гореть 3 минуты :)

[@pashka]

ну, если предположить что теория относительности верна, то 10 минут уйдёт у тока(если его скорсть равна скорости света, если нет — тогда тут нужно вычислитьь время, которое потребуется чтобы заряд передался к лампе), чтобы добраться до лампочки, а потом 10 минут свет будет идти до нас — т.к. длинна провода 10 световых минут… т.е. через 20 минут мы увидим свет от лампочки, если будем стоять на месте(т.е. двигаться во времени со скорсотью света)…

но я не физик, не знаю ответа…

[@pashka]

о, извиняюсь ответ уже есть. ._.

[@savostin]

где? ;-)