juan_gandhi | дурацкие вопросы из геологии

Зависит от силы тяжести и прочности горной породы. Фобос вообще похож на картошку, так как сила тяжести там никакая.

На турнире юных физиков в 1990 была задачка
вычислите максимальный размер кубической планеты

каменной планеты

Не представляю, как это можно сделать.

Мое решение было подобно тому как внизу
Представьте себе куб как сферу с надстройкой
Зная радиус сферы можно посчитать давление в породе
и найти рармер при котором гора "потечет"

А как найти при каком давлении гора потечет?

Я в школе делал через предел упругости
в физ энциклопедия была таблица для стандартных материаллов (интересовал базальт)

Если бы было 100км, то ты бы спрашивал почему 100 а не пятьсот или двадцать.
А примерно одинаковые цифры потому, что прочность породы в горе и во впадине примерно одинаковая.

Конечно стал бы.

Насчёт прочности - может быть; но я другого не понимаю. Куча песка может быть высотой километр? Прочность-то повышается иной раз.

Сложно всё.

Куча песка высотой в километр быть может.
Но если эта куча выше десяти километров и лежит на земной коре, то земная кора начинает прогибаться под весом этой кучи.

почитайте никонова, "верхом на бомбе".
он там все популярно объясняет, что геологи устроили заговор и не дают непризнанному гению из россии рассказать всем как на самом деле устроена земля
она вообще расширяется, поэтому и сила тяжести стала меньше, и динозавры поэтому вымерли.
оказывается, в условиях уменьшившейся силы тяжести большие звери жить не могут, а вот маленькие - самое оно

п.с. прошу прощения, что не по теме. не удержался просто. нахожусь под впечатлением от пролистывания сего опуса

Зависит от количества воды; если вся вода испарится, то впадин не будет вообще.:)

Впадин не будет вообще, но ущелья будут меньше, чем впадины, потому что вода уменьшает вес скал.

"вода уменьшает вес скал"

что-что?..

Вода, как и любая другая жидкость, обладает выталкивающей силой на тело, помещённое в воду (скалу).

наверное суп обладает выталкивающей силой (кстати, как это "обладать выталкивающей силой"?) на кастрюлю, в которой находится...

Скала находится в океане, а не океан в скале.
Во всяком случае в контексте обсуждаемой максимальной высоты скалы.

Т.е. скала плавает в океане? Ладно, воздержусь от комментариев...

Скала стоит в океане. И, соответственно, частично поддерживается океаном.

вы троллите или всерьёз?

архимед, конечно, умный чувак, но не всесильный. силу тяжести он не отменил, он лишь добавил ещё одну силу.

Я всерьёз.
А вы?

Откуда вы взяли про отмену силы тяжести?
Конечно же вода силу тяжести не отменяет.

А Архимед выталкивающую силу не добавил, а лишь описал.

Элементарный эксперимент - положить да дно кастрюли камень, а под него пружину; налить воды, пружина подтолкнёт камень вверх. Теперь пусть кастрюлей будет дно мирового океана, а камнем, к примеру, о.Мауи, а пружиной - земная кора.

Элементарный эксперимент - положить да дно кастрюли камень, а под него пружину; налить воды, пружина подтолкнёт камень вверх. Теперь пусть кастрюлей будет дно мирового океана, а камнем, к примеру, о.Мауи, а пружиной - земная кора.

Эксперимент неверный. В Вашем эксперименте измеряется выталкивающая сила воды на помещённое в воду тело. Но чтобы смоделировать "о.Мауи", лежащий на платформе земной коры и омывающую его воду, надо сделать камень с идеально плоским дном, которое бы не давало воде проникнуть под это дно. Для измерения "выталкивающей" силы воды нужно под площадку камня поместить измерительную пружину.

Точнее даже не под "площадку камня" поместить измерительную пружину, а под дно кастрюли. Впрочем, тогда и требование идеально плоского дна становится излишним.

:) Согласен.

ой, какой вы буквоед. Тогда давайте и вес определим как силу, с которой тело действует на опору или подвес под действием силы тяжести. Так вот вес как раз не меняется от наличия воды. А вот равнодействующая сил, действующих на тело - меняется.

Или другим способом, из физики для следующего класса: давление с одной стороны "основания" скалы равно m*g/S, где m - масса скалы, а S - площадь основания (without loss of generality, считаем, что куб); а с другой стороны - rho*g*h, где rho - плотность воды, а h - уровень воды от "основания" скалы. Как наличие воды меняет физику внутри скалы? Например, давление внутри скальной породы только увеличится за счёт lateral давления воды :-)

Так вот вес как раз не меняется от наличия воды.

Вот как раз вес и меняется:
http://ivan-ghandhi.livejournal.com/1748090.html?thread=18759802#t18759802

А равнодействующая сил, действующих на тело - равна нулю если тело находится в состоянии покоя. Пожалуйста освежите в памяти Второй Закон Ньютона прежде чем продолжать дискуссию.

а что, ivan_ghandi со мной не согласен? К его аналогии у меня есть несколько претензий, потому не комментирую.

дык, вы же говорите, что вода меняет вес скалы. С чего бы тогда равнодействующая осталась такой, как была? ;-)

было: на весах кастрюля с водой и рядом с ней камень.

стало: на весах кастрюля с водой и камень внутри кастрюли с водой.

> дык, вы же говорите, что вода меняет вес скалы. С чего бы тогда равнодействующая осталась такой, как была? ;-)

На этот вопрос вам ответит Третий Закон Ньютона.

Я думаю на данным момент

ivan_ghandhi с вами не согласен очень сильно.
В частности потому, что вы не только проявляете невежество (что на мой взгляд простительно, если это не является вашей профессией), но и потому, что не желаете от невежества избавиться даже после того как я вам подсказал направление (Второй Закон Ньютона).

Но вы меня заинтересовали.
Я правильно понимаю, что вы профессиональный программист?

Какое у вас формальное образование?

Вы смотрите на гуся, стоящего на одной лапке. Потом гусь стал на две лапки, а вы продолжаете смотреть на одну лапку. Законы Ньютона продолжают выполняться, но вы же не все силы рассматриваете - т.е. вес скалы продолжает передаваться на з.кору в полной мере.

Если бы всё было так чудесно, как вы говорите, нужно поезда не на магнитную подушку ставить, а просто всё погрузить в тазики с водой.

т.е. вес скалы продолжает передаваться на з.кору в полной мере.

В любом случае вода уменьшает деформирующий кору вес.
Для упрощения представьте, что плотность скалы и воды одинаковая. Тогда во всех точках коры давление будет одинаковым и причин для деформации не будет.
Если плотность воды в два раза меньше, чем у скалы, то вода уменьшит деформирующий кору вес скалы (которая погружена в воду) в два раза.

Если бы всё было так чудесно, как вы говорите, нужно поезда не на магнитную подушку ставить, а просто всё погрузить в тазики с водой.

Так и делают. И называют такую конструкцию лодкой.

Тут немножко не так.

Ещё раз эксперимент. В вертикальный полый цилиндр поместили другой цилиндр, такой же высоты, сплошной, объёма V и плотности p, с небольшим зазором между стенками наружного цилиндра и поверхностью внутреннего. Понятно, что давит на дно с силой gpV.

Теперь влили в зазор ну типа грамм воды, так чтобы вода дошла до краёв. И что теперь? А вот что: если между внутренним цилиндром и стенкой наружного есть просвет, и там есть вода, то давление воды проинтегрируем по поверхности, и, собственно, получим силу выталкивания. Если же там воды нет, то и давления воды нет, и ничего не изменилось. Это будет просто не цилиндр, а сосуд, состоящий из двух цилиндров - и, действительно, с таким же успехом вода могла бы выталкивать стенки кастрюли. Она их не выталкивает, потому что сила давления применяется только горизонтально.

В контексте давления на земную кору и последующей деформации это непринципиально есть зазор или нет.
Если зазор есть, то на внешний цилиндр давит вода.
Если зазора нет, то на внешний цилиндр давит внутренний цилиндр.

Разница возникает только если зазор есть, а воды нет. Тогда на границе между зазором и цилиндром возникает разница в прикладываемом давлении, что может привести к деформации дна внешнего цилиндра (земной коры).

ну хорошо, договорились. Деревянное дно кастрюли не делается легче от того, что налили воду.

Насчёт же перепада в давлениях - это да, справедливо. Ты, видимо, это и имел в виду? А то мы что-то не понимали.

Насчёт того, что именно перепад в давлениях имеет значение - это подразумевается.

Например прямо сейчас на твою ладонь оказывается давление порядка двухсот килограм.
Но ты на это не обращаешь внимание, потому что одинаковое давление прикладывается со всех сторон.
А вот теперь если твою руку закрепить, а атмосферу с одной стороны ладони откачать - то ладонь может и оторвать.

Также и со скалами, земной корой и океаном.

"деформирующий кору вес"

Вес - это конкретный вид силы, поэтому я и удивился.

"И называют такую конструкцию лодкой."

не называют, т.к. речь была об уменьшении веса.

Я щас опишу более подробно, чем абсурдный пример с кастрюлей, пружиной и кирпичом. Проблема с тем примером в том, что земная кора и дно океана - разные вещи, что вода не сжимает пружину, и что земная кора упруга только в одной точке.

Возьмём кастрюлю с упругой, растяжимой мембраной на дне. Закрепим кастрюлю достаточно высоко над опорой, чтобы мембрана могла прогибаться свободно во всех экспериментах ниже. Возьмём сферический о.Мауи, но вакуум рассматривать не будем, а то весь мировой океан испарится.

Ряд экспериментов:

1. о.Мауи кладём на дно сухой кастрюли. Дно эластически вытягивается вниз до той поры, пока вес о.Мауи не станет равен силе упругости мембраны.

2. о.Мауи вынимаем, наливаем мировой океан. Дно эластически вытягивается вниз до той поры, пока вес мирового океана не станет равен силе упругости мембраны.

3. В мировой океан помещаем о.Мауи. о.Мауи легче воды и плавает. Дно эластически вытягивается вниз до той поры, пока сумма весов мирового океана и о.Мауи не станет равна силе упругости мембраны. Объём, занимаемый океаном, увеличится на величину подводной части о.Мауи, т.е. уровень океана увеличится и гравитационный потенциал океана увеличится.

4. Перстом Господним погружаем и удерживаем о.Мауи под водой (сорри, аборигены, не надо было Ноя есть). Масса системы не поменялась, ускорение осталось тем же, вес, растягивающий мембрану, остался тем же. Что же поменялось? Поменялся объём, занимаемый мировым океаном. Работа, проделанная Перстом Господним, изменила гравитационный потенциал мирового океана - уровень воды в кастрюле увеличился - т.е. произошла конвертация божественной энергии в гравитационный потенциал океана.

5. Присоединяем о.Мауи к середине мембраны невесомой нерастяжимой нитью так, что о.Мауи остаётся полностью под водой. Кажется очевидным, что выталкивающая сила потянет за собой и мембрану. Но за счёт чего? Куда девается или откуда берётся разница упругого потенциала мембраны?

А вот я чё-то думаю, что упругий потенциал мембраны в точке крепления о.Мауи действительно поменяется (но это не изменение веса). Но поскольку у нас вода есть Мюнхгаузен, то сила выталкивания, приложенная к о.Мауи должна быть скомпенсирована какой-то силой в обратном направлении. И вот чё-то я думаю, что энергетический баланс остаётся тем же. Вода не может сама себя поднять == гравитационный потенциал не увеличится; а если уменьшится, то это же означает увеличение упругого потенциала мембраны - я пока не вижу, с чего бы гравитационный потенциал океана уменьшился, но и увеличение упругого потенциала мембраны идёт вразрез с идеей, что "вес уменьшится" - т.е. вам нужно демонстрировать, что гравитационный потенциал океана должен увеличиться.

А я думаю изменение упругого потенциала в точке крепления происходит с одновременным изменением упругого потенциала в других местах - в обратном направлении.

а. изменится ли вес о.Мауи? Категорически нет. Но вода перераспределит вес на площадь дна мирового океана.

б. будет ли давление на дно в точке крепления о.Мауи меньше? Вот как вы такое умозаключаете на основании одних только законов Ньютона - это загадка. Во-первых, "вес, ой, давление меньше" - по сравнению с 1, 2, 3 или 4? А во-вторых, че-то сдаётся мне, эта задача должна решаться каким-то интегралом по конкретным координатам, но не обязательно имеет одинаковое решение для всех размеров кастрюли, объёма океана, объёма и плотности о.Мауи.

...Но и это ещё не всё. На самом деле дно мирового океана не закреплено на краях кастрюли, мембрана является сферой, ... и тюдю

4. Перстом Господним погружаем и удерживаем о.Мауи под водой. Масса системы не поменялась, ускорение осталось тем же, вес, растягивающий мембрану, остался тем же.

Неверно.
Теперь в систему входит и перст, а также то, от чего этот перст отталкивается (Третий Закон Ньютона)
Вес, растягивающий мембрану увеличился на величину с которой перст давит на остров Мауи (Третий Закон Ньютона).

Теперь по пункту 5:
Поскольку перст больше не является частью системы, мембрана вернётся в предыдущее положение (пункт 3).
То есть океан давин на мембрану на тератонну сильнее, но остров Мауи тянет мембрану вверх с усилием в одну тератонну.
Поэтому общая сила уравновешивается.

Если плавающий остров Мауи прикрепить к одной точке мембраны океанского дна, то давление на эту точку будет гораздо, гораздо выше (но в противоположном направлении). В результате мембрана в этой точке порвётся и в мембране образуется дырка, которую божественному персту придётся затыкать.

---
За счёт того, что мембрана является сферой, а океан окружает эту сферу, океан выравнивает давление на мембрану (с разных сторон), поэтому мембрана прогибаться не будет (или будет прогибаться меньше, чем если бы океана, выравнивающего давление не было вообще.

"Неверно.
Теперь в систему входит и перст, а также то, от чего этот перст отталкивается (Третий Закон Ньютона)
Вес, растягивающий мембрану увеличился на величину с которой перст давит на остров Мауи (Третий Закон Ньютона)."

это умозрительно, бездоказательно. Мне кажется, что вдобавок ещё и ошибочно: уберите Перст Господень и объясните, что происходит с мембраной, пока о.Мауи всплывает.

Когда вы рассматриваете силы, вам нужно уметь рассматривать их в любой момент времени, т.е. вам нужно возиться с интегралами и учитывать траекторию перемещения. Как насчёт посмотреть на уравнение сохранения энергии? Выводы из него получаются более очевидные, чем на малопонятных балансах сил.

Как только сила приложенная перстом будет убрана, мембрана начнёт [частично] распрямляться.

Рискнёте набросать здесь уравнение сохранения энергии для всплывающего острова Мауи?
Может получиться хорошее шоу
:-)

нет-нет, не останавливайтесь. На что эта энергия от распрямления мембраны пойдёт?

А сохранение энергии для всплывающего о.Мауи набросать легко. Мы это классе в 10-м решали. Формулы там тривиальные. Я их не помню, но объясню, что нужно делать:

масса воды мирового океана умноженная на разницу положений центра тяжести мирового океана равно масса о.Мауи на расстояние, покрытое о.Мауи за всё время всплытия.

Перемещение центра тяжести мирового океана частично обусловлено перемещением о.Мауи в толще воды (пока верхняя точка о.Мауи не каснулась поверхности океана), и частично обусловлено падением уровня океана, когда о.Мауи всплыл полностью (стал вытеснять меньше воды).

Хотите добавить роль мембраны? Прошу! Я её, этой роли, не вижу.

Для чего нужно все эти вычисления преобразования энергии делать?

и это то самое шоу, которым вы угрожали? :)

мне надоело. это не дискуссия по обмену идеями.

Хорошее шоу могло получиться только если бы вам не надоело.

Обмен идеями имеет смысл только если есть осмысленная цель.

прекрасный тред!

"А вот равнодействующая сил, действующих на тело - меняется."

т.е. меняется состав этих сил. Сумма остаётся равной нулю.

Было: mg сбалансировано силой упругости з.коры. Стало: mg сбалансировано архимедом и (уменьшенной) силой упругости з.коры.

(На з.кору действуют: было: вес скалы. Стало: вес скалы плюс вес воды)

По последнему пункту: если считать, что жизнь возникла на берегу, то из антропного принципа типичный уровень воды должен максимизировать длину береговой линии.

Edited 2011-09-23 03:31 (UTC)

О прикольно.

Почему на берегу? На пляже - красиво? :)

Упоминались какие-то живородящие свойства мелководья и пены морской.

Ева и Афродита Пеннорождённая — одно лицо!

;)

Гравитационное.

На physics.stackechange.com объяснят с формулами :) Через предел прочности/текучести породы, т.е. при каком давлении горная порода начнёт вести себя, как жидкость.

Возьмём сталь, у неё предел текучести (yield) порядка 500 МПа. Метрового сечения колонна стали способна выдержать, грубо, 50 килотонн веса. Кубометр стали (метр высоты нашей колонны) весит 7.8 тонны. Колонна стали выше 50000/7.8 = 6410 метров на Земле невозможна, основание не выдержит. У иных горных пород, видимо, дело лучше, там прочность в тысячи КПа при меньшей плотности, теоретически это десятки км горы. Но у кучи пород медленная неупругая деформация ("ползучесть") начинается задолго до достижения предела текучести. Ну и горообразование = землетрясения, если у горы нет запаса прочности, при встряске она уменьшится.

У меня иллюзия, что конусность, геометрия гор тоже играет роль... Давление перераспределяется... Пирамиды египетские... :)

Наверняка. Это просто грубая оценка, порядок величины сходится, и ладно.

кроме породы нужно еще и вес ледников учитывать - немаловажная деталь в геологии вес воды и льда

и ужаснитесь цифрам

Увы, я не умею посчитать для конуса. Конечно, я понимаю, что кольцо внизу колонны будет немного мешать растеканию основания. Тут всё будет зависеть от прочности на растягивающее (и отчасти, возможно, сдвигающее) усилие; с этим у большинства горных пород, как я понимаю, всё довольно плохо, они быстро трескаются.

Ну и вообще, у меня очень нестрогий, оценочный расчёт; не получилось 500 км или 100 м — можно считать, попал.

Мне тоже интересно. Про предел текучести - понятно. Выскажу дилетанское мнение. В качестве альтернативного. На высотах 15 км уже под -70С высокие перепады температур и ветер 200 км/ч. Горы быстро разрушаются. Не стоят. ) На глубине 15-20 км уже жарко и жидковато.

Я не думаю, что ветер на высоте 15 км имеет какое-то значение.

Насчёт же температур - ну вот есть же гора высотой типа 20км на Марсе. Олимпус Монс (в смысле, гора Олимп).

На марсе разряженная атмосфера, нет воды (лед разрушает) и слабая гравитация.

На Земле на 15 километрах атмосферы почти нет (несколько процентов).
Я думаю что ветра и перепады температуры оказывают очень несущественное влияние на высоту гор.

это вы в Г.Каньон не ходили.

http://www.websib.ru/noos/metod/astronom/System/Sol_Sistem3/Mars.htm

Если взглянуть на земные 9-тысячкики, у них у всех вершины похожи на свежий скол, а не на что-то потрескавшееся или округлое. Видимо, погода там слабо влияет. Для эффективного разрушения породы нужен цикл замерзания-таяния воды, а там всегда сильно ниже 0⁰C, нечем трещины в породе раскалывать.

и сколько на Земле девятитысячников? :)

Ноль, ноль их. 8-тысячников несколько. Спасибо, что заметили.

И мне лень заводить платный аккаунт, чтобы подредактировать одну цифру %)

вот и договорились :)

Если же говорить о восьмитысячниках, то все они свормированы с точки зрения геологии одинаково - это поднятие края индийской платформы, которая залезает на азиатскую платформу. Это довольно молодые и необычные горы. Альпийского типа формирования.

когда я учился в школе цифры были очень близки, но последние исследования показали, что Бездна Челенджера глубже 10км

если по вопросу, то наверное просто так сложилось, что СЕЙЧАС на нашей планете нет более высоких гор и более глубокой впадины

очень многие процессы на Земле говорят о том, что ядро планеты не остыло, жидкое и вращается, а на жидком теле довольно горячей планеты не может быть чего-то сильно торчащего и тяжелого - просадка идет, даже если как с Джомолунгмой кора, изначально горизонтальная, вздыбливается вверх при наползании друг на друга материковых плит

С другой стороны, если бы не было жидкого вращающегося ядра, то не было бы и источника энергии, формирующего горы.

Кроме того, при огромных давлениях все материалы становятся жидкими.
Так что высота гор в первую очередь ограничивается силой тяготения - чем больше g, тем ниже предел высот гор.

С другой стороны на Луне горы невысокие, несмотря на низкую силу тяготения (в шесть раз ниже чем на Земле).
Самая высокая гора на Луне - 4.7 км:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_mountains_on_the_Moon#Mountains

механика образований гор сильно сложнее. на Луне не обнаружено гор вулканического происхождения и все горы - это вздыбленный от удара края кратереров и тут еще играет роль отсутствие атмосферы, которая смягчает скорость падения

не Земле тоже есть горы на краях кратеров, но они сейчас ниже, чем вулканические горы, а самые высокие горы создаются на стыках платформ и они без жидкого центра планеты и магмы невозможны в принципе

Я правильно понимаю, что наличие или отсутствие жидкого центра планеты определяется в первую размером планеты?
Чем крупнее планета, тем легче ей удерживать тепло (от радиоактивного распада) и выше давление внутри планеты.

Кстати, возможно что у Луны жидкое ядро всё-таки есть. Просто оно очень уж далеко от поверхности, а потому горы на Луне не тонут.

у нас не так много на самом деле примеров в природе, чтобы выводить законы, но моделирование есть, конечно

тут еще играет не только масса планеты, именно масса, а не размер, но и близость к звезде или другому массивному телу - луны Юпитера и Сатурна разогреваются от вращения вокруг гиганта, что приводит к огромным напряжениям внутри планеты и разогреву ядра, хотя планета примерно с Луну

наша Луна точно холодная внутри - ничего у нее внутри не движется - магнитного поля не обнаружено, а именно по магнитному полю судят о жидком ядре - докопаться до него еще ни-разу не удавалось :)

Ядра лун Юпитера разогреваются за счёт медленного снижения к Юпитеру (используя tidal wave для отъедания энергии)?

Вообще-то у Луны есть жидкая мантия. Просто гораздо меньше, чем у Земли.
http://en.wikipedia.org/wiki/Internal_structure_of_the_Moon

Есть у Луны и магнитное поле:
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field_of_the_Moon

дурацкие вопросы из геологии

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

а теперь посчитайте для конуса

Re: а теперь посчитайте для конуса

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject