Бесконечная сетка сопротивлений наносит ответный удар

и задачки для интервью.
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

Dimchik wrote:...трудно найти аргумент, оправдывающий неверное решение:)
Ну, не скажите... Известен анекдот (быль), как возбуждённый экспериментатор бежал по коридору с результатами только что полученных измерений и наткнулся на теоретика. Тот взял график и тут же объяснил, почему результаты именно такими и должны были получиться. Но тут выяснилось, что он держит график вверх ногами. Теоретик нимало не смутился, со словами "То-то я смотрю...", быстро перевернул график и всё объяснил заново, на этот раз "правильно".
Dimchik wrote:Кроме того, задача явно обладает цилиндрической симметрией, поэтому думать о ней в терминах "полос" неудобно.

Что-то эта, вроде бы, простая задача не даёт мне покоя. И вот почему.
Если расписать то, что я набросал 12 Фев 2006 17:07, и с чем публика согласилась, и проделать то же самое для плоской задачи, то разговор законченым назвать нельзя. Первое, что бросается в глаза: с ростом расстояния L между электродами в трёхмерном случае поперечное сечение трубок тока убывает, как 1/L^2, так что популярный тезис о том, что удлинение трубки тока компенсируется ростом её поперечного сечения, не проходит. Более того, если внимательно рассмотреть предложенные вычисления (с привлечением Q, E, U), то нетрудно видеть, что там всего-навсего подсчитывается сопротивлетие шарового слоя с внешним радиусом равным бесконечности, но делается это прозой, как гордо бы сказал г. Журден. Банальный интеграл Int(r, inf){dr/(s*4πr^2)dr} даёт, как и следовало ожидать (до чего же легко быть умным потом!), тот же результат. Теперь предложим такое объяснение "на пальцах": всё сопротивление локализовано в области, примыкающей к шару-электроду, т.к. сопротивление всей "внешней шубы" стремится к нулю по мере удаления от шара; несколько вольно можно сказать, что "бесконечность в трёхмерной задаче начинается довольно близко к шару". Следовательно, сопротивление между удалёнными шарами можно трактовать, как сопротивление между первым и бесконечностью плюс сопротивление от бесконечности до второго - отсюда и независимость сопротивления от расстояния.

Теперь двухмерный случай. Здесь-то как раз спекуляции о том, что насколько удлинилась (плоская!) трубка тока, ровно настолько же и возросло её поперчное сечение, и должны бы сработать, но, как видим, вроде бы, не работают! -Почему "вроде бы"? -Да потому что само решение 1/(π*s*w)*ln(r/L), вернее способ, которым оно получено, выглядит не очень убедительным. Ведь что, собственно, сделали? Опять же: подсчитали сопротивление двух последовательно соединённых - на сей раз цилиндрических - слоёв, каждый размером от r до L. -И почему это непременно должно совпадать с решением исходной задачи? Ведь на сей раз сопротивление "внешней шубы" не убывает, но логарифмически возрастает!

Правда, можно рассуждать так: уже из соображений размерности и смысла параметров s и w решение должно иметь вид R ~ 1/(s*w)*f(r/L). Причём, по мере стремления r к нулю, функция f и вправду должна бы вырождаться в логарифм (радиальное сопротивление тонкого циллидра): f(r/L) = ln(r/L)*(1 + o(r/L)), но не больше того! А уж о точном множителе 1/π я тем более умолчу. Подчеркну: я вполне допускаю, что ответ может оказаться именно таким, как говорилось: R = 1/(π*s*w)*ln(r/L), вот только предложенный методом я не удовлетворён.
User avatar
vm__
Уже с Приветом
Posts: 11756
Joined: 10 Feb 2005 16:08
Location: CMH

Post by vm__ »

Deynekin wrote: Известен анекдот (быль)... "То-то я смотрю...", быстро перевернул график и всё объяснил заново...

Было такое - когда на лабах результаты объясняли, и не один раз... :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
А однажды вообще удалось убедить человека настолько, что он не принял результаты у нескольких следующих студентов (потом, правда, одумался, и принял) :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
User avatar
Dimchik
Уже с Приветом
Posts: 4459
Joined: 18 Dec 2004 20:44
Location: UA->WA->TX

Post by Dimchik »

Deynekin,

1) Не нравится "простое" решение, можно эту асимптотику вынуть из точного для решетки.

2) "простое" решение дает главный логарифм. Все остальное, т.е. где его обрезать и т.д. и т.п. - число под логарифмом, которое никого не волнует.

Я, честно говоря, не очень понял, что вам не нравится, поэтому мог промазать с пунктами 1 и 2. Ну вы объясните тогда еще раз.
Возьми меня, Море, и грохни об скалы, так надоело брать интегралы...(с)
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

Dimchik wrote:2) "простое" решение дает главный логарифм. Все остальное, т.е. где его обрезать и т.д. и т.п. - число под логарифмом, которое никого не волнует.


Dimchik, меня волнует, и очень: ведь результат был предложен с точностью до вполне конкретного множителя 1/π! Не будь его, я бы, пожалуй, слова не сказал. Ещё раз: я не против результата, как такового, меня "царапает" сам вывод, именно это "обрежем на L" (а чем, скажем, L/2 хуже?).

То, что асимптотику можно получить из решения для решётки, почти не сомневаюсь. ("Почти" - это оттого, что я вчера наконец скачал Ваше решение - спасибо! - техника мне незнакома, но очень впечатляет, как говорится, "не понимаю, но вижу!", попытаюсь разобраться-поумнеть). Думаю, что и классическое ТФКП должно сработать: задача плоская, тела - окружность над полуплоскостью (если рассматривать "половину задачи") - простые и традиционные. Нужно только будет, т.к. конфигурация неодносвязная, потребовать равенство нулю циркуляции тока (читай: E) вокруг тела; а то и ещё лучше: рассмотреть не "половину", а сразу "четверть" задачи, тогда и все нодносвязности сами собой исчезнут...
-Эё, у кого там третий курс недалеко за плечами, есть хороший повод поразмяться!
User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 63430
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Post by Flash-04 »

vm__ wrote:
Deynekin wrote: Известен анекдот (быль)... "То-то я смотрю...", быстро перевернул график и всё объяснил заново...

я был свидетелем такого анекдота на лекции по физике, когда Паршин (физтехи могут помнить), поставил слайд вверх ногами, и начал объяснять график, потом заметил что он перевернут, быстренько его перевернул, и объяснил уже правильно. Народ долго ржал :lol: :lol:

Было такое - когда на лабах результаты объясняли, и не один раз... :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:

ага, на одной из лаб никак не получался ожидаемый график, причем эксперимент проводился честно. преп - "объясните почему получилось неправильно, и зачту лабу" :)
А однажды вообще удалось убедить человека настолько, что он не принял результаты у нескольких следующих студентов (потом, правда, одумался, и принял) :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:

:great: :lol:
User avatar
venco
Уже с Приветом
Posts: 2001
Joined: 10 Nov 2004 00:34
Location: MD

Post by venco »

Deynekin wrote:Dimchik, меня волнует, и очень: ведь результат был предложен с точностью до вполне конкретного множителя 1/π! Не будь его, я бы, пожалуй, слова не сказал. Ещё раз: я не против результата, как такового, меня "царапает" сам вывод, именно это "обрежем на L" (а чем, скажем, L/2 хуже?).

Множитель под логарифмом на ассимптотику не влияет. В отличие от 1/Pi.
ln((L/2)/d)/Piws = (ln(L/d)-ln(2))/Piws ~= ln(L/d)/Piws т.к. L/d >> 2.
User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 63430
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Post by Flash-04 »

Deynekin wrote:Думаю, что и классическое ТФКП должно сработать: задача плоская, тела - окружность над полуплоскостью (если рассматривать "половину задачи") - простые и традиционные. Нужно только будет, т.к. конфигурация неодносвязная, потребовать равенство нулю циркуляции тока (читай: E) вокруг тела; а то и ещё лучше: рассмотреть не "половину", а сразу "четверть" задачи, тогда и все нодносвязности сами собой исчезнут...

про трехмерную задачу? самое обидное, что я помню что эта задача проскакивала в курсе физики :( а вот решеток не было, хоть стреляй.
-Эё, у кого там третий курс недалеко за плечами, есть хороший повод поразмяться!

а что делать тем у кого < 10 лет назад это было? :roll: не читать же все сначала, времени нет :sadcry:
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

venco wrote:Множитель под логарифмом на ассимптотику не влияет.
Вы это мсье омметру скажите! :)

Flash-04 wrote:а что делать тем у кого < 10 лет назад это было? не читать же все сначала, времени нет
Напугали, 10 лет! А хотите, я Вас пугну "обратно": а что делать тому, у кого это было 35 лет назад?! Хотя, вроде бы и вправду: восприятие всего в мире логарифмично, а "Множитель под логарифмом на ассимптотику, и впрямь, не влияет". :)
User avatar
Dimchik
Уже с Приветом
Posts: 4459
Joined: 18 Dec 2004 20:44
Location: UA->WA->TX

Post by Dimchik »

Deynekin,

Что-то странно слышать недовольствие обрезанием логарифма от человека, который уважает (занимался?) гидролинамику. Скажем, к кулоновскому логарифме (интеграл столкновений для кулоновской плазмы) вы как относитесь?
Возьми меня, Море, и грохни об скалы, так надоело брать интегралы...(с)
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

Dimchik wrote:Deynekin,
Что-то странно слышать недовольствие обрезанием логарифма от человека, который уважает (занимался?) гидролинамику. Скажем, к кулоновскому логарифме (интеграл столкновений для кулоновской плазмы) вы как относитесь?

Н-ну, не такое уж это и недовольство... Раз все говорят, что "люминь", так оно, наверное и быть должно. :)

...А к интегралу столкновений для кулоновской плазмы я отношусь... никак. И он ко мне, подозреваю - тоже. :wink:
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

venco wrote:Множитель под логарифмом на ассимптотику не влияет. В отличие от 1/Pi.
ln((L/2)/d)/Piws = (ln(L/d)-ln(2))/Piws ~= ln(L/d)/Piws т.к. L/d >> 2.

Вот ведь зацепило меня... :roll:
venco, то, что Вы написали (кстати, я бы, чтобы всё выглядело "лучше", потребовал бы даже не просто L/d >> 2, но L/d >>>>>> 2, т.к. логарифм - функция очень "ленивая"), да, так вот, то, что Вы написали можно понимать не только как то, что результат (практически) не зависит от расстояния L: удвоили - и ничего заметного не произошло - что, кстати, и хотелось получить с самого начала, - но в такой же мере - и от размера электродов!!!??? Т.е уже вообще какая-то ерунда выходит. :?

Но ведь "мсье Омметр" слов "с точностью до аддитивной константы" не знает и обязан показать вполне конкретное число! Так почему же оно будет равно ln((const*L)/d)/(πws), где const равна именно единице? :pain1: Пока что убедительных тому доводов (кроме обещания-веры на асимтотику для решётки) не прозвучало. :sadcry:
User avatar
vm__
Уже с Приветом
Posts: 11756
Joined: 10 Feb 2005 16:08
Location: CMH

Post by vm__ »

Deynekin wrote: Раз все говорят, что "люминь", так оно, наверное и быть должно. :)

95 процЕнтов доцЕнтов говорят "портфЕль",
а 5 прОцентов дОцентов говорят "пОртфель" :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
User avatar
venco
Уже с Приветом
Posts: 2001
Joined: 10 Nov 2004 00:34
Location: MD

Post by venco »

Deynekin wrote:venco, то, что Вы написали (кстати, я бы, чтобы всё выглядело "лучше", потребовал бы даже не просто L/d >> 2, но L/d >>>>>> 2, т.к. логарифм - функция очень "ленивая"),

Согласен.
да, так вот, то, что Вы написали можно понимать не только как то, что результат (практически) не зависит от расстояния L: удвоили - и ничего заметного не произошло - что, кстати, и хотелось получить с самого начала, - но в такой же мере - и от размера электродов!!!??? Т.е уже вообще какая-то ерунда выходит. :?

Ну почему же ерунда. Важно отношение L/d, причём под логарифмом, а т.к. логарифм - функция ленивая, чтобы заметить её изменение, параметр (L/d) надо изменить сильно.
Кстати, мне всё-таки кажется, что множитель под логарифмом отличается от единицы на О(d/L), так что его таки можно опустить.
Но точное решение мне получить не удалось.
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

venco wrote:Кстати, мне всё-таки кажется, что множитель под логарифмом отличается от единицы на О(d/L), так что его таки можно опустить.
Но точное решение мне получить не удалось.

Во-во-во! Именно сюда я и гну. Хотя сам и думаю, что всё-таки - единица (уж больно аддитивную добавку, порождаемую любой другой константой, "некуда вставить"), но эту "единицу", тем не менее, надо показать!

И напоследок - тема, похоже, иссякает - почему же начальное такое красивое соображение о неизменности сопротивления: насколько удлинилась трубка тока, настолко же и расширилась не сработало?

А вообще, всем спасибо за обсуждение, получил большое удовольствие, да и узнал кое-чего нового.
User avatar
venco
Уже с Приветом
Posts: 2001
Joined: 10 Nov 2004 00:34
Location: MD

Post by venco »

Deynekin wrote:И напоследок - тема, похоже, иссякает - почему же начальное такое красивое соображение о неизменности сопротивления: насколько удлинилась трубка тока, настолко же и расширилась не сработало?

Наверно потому что не учли краевой эффект - рядом с электродом.
:pain1:
User avatar
Dimchik
Уже с Приветом
Posts: 4459
Joined: 18 Dec 2004 20:44
Location: UA->WA->TX

Post by Dimchik »

Deynekin wrote:И напоследок - тема, похоже, иссякает - почему же начальное такое красивое соображение о неизменности сопротивления: насколько удлинилась трубка тока, настолко же и расширилась не сработало?


Мне не ясно, о какой "неизменности" сопротивления вы говорите, и к чему это "красивое" соображение вообще.

Я бы сказал, что имеем последовательное соединения "слоев" сопротивлений, причем в 3D сопротивления каждого слоя убывает как 1/r^2, поэтому общая сумма сходится и имеет смысл сопротивление между "здесь" и бесконечностью.
В 2D сопротивление слоя идет как 1/r, поэтому сумма расходится. Где вопрос вообще?
Возьми меня, Море, и грохни об скалы, так надоело брать интегралы...(с)
Deynekin
Уже с Приветом
Posts: 367
Joined: 22 Feb 2005 02:14
Location: New York

Post by Deynekin »

Dimchik wrote:Мне не ясно, о какой "неизменности" сопротивления вы говорите, и к чему это "красивое" соображение вообще?

Dimchik, это то, с чего venco начинал (когда быстро дал свой самый первый ответ), а я "развивал".
Ну, скажем так. Известно, что в двухмерном случае сопротивление среды измеряется в "Омах на квадрат". Т.е., сопротивление между противоположными сторонами квадрата, вырезанного из электропроводящей бумаги, не зависит от размеров квадрата. Причина ясна: при увеличении размера длина трубок тока и их поперечное сечение растут одинаково, и друг друга "съедают".

То же ожидалось получить и в Вашей задаче, т.к. картина линий тока при больших L/d, вроде бы, должна быть самоподобной. Но, не вышло... - отсюда вывод: картина не самоподобна. А жаль! Эффект и объяснение были бы, действительно, красивыми. :cry:

Всё же, что Вы говорите про скорость убывания сопротивления и сходимость интегралов - правда "чистейшей минеральной воды", здесь никаких ни возражения, ни недоумений нет.
----------
Мне давным-давно довелось немного поиграть-позаниматься "методом электрогидродинамической аналогии" - ЭГДА, так что мне эта тема чуть-чуть знакома и с практической стороны. На полосе чёрной электропроводной бумаги устанавливался профиль крыла со всеми своими предкрылками-закрылками, в направлении сверху-вниз прикладывалось напряжение, и потенциал каждого из контуров подбирался таким образом, чтобы выполнялось "условие Жуковского" на каждой острой кромке. В результате картина эквипотенциалей соответствовала линиям тока идеальной жидкости, т.е. давала картину обтекания.

Return to “Головоломки”