Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Какой длины должна быть часовая стрелка, чтобы её остриё двигалось со скоростью света?

ФизикаВремя+1
"Полибук" копи-центр. Валерий
  ·   · 213,2 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 14 июл 2022
Такие часы работать не будут даже в теории. Пусть стрелка сделана из алмазных нанотрубок с жёсткостью (прочностью) алмаза и пренебрежимо малым весом. Дело в том, что из-за ограниченной скорости звука в алмазе (u ≅ 12 км/сек), время передачи момента вращения от главной оси часов к концу стрелки будет зависеть от длины стрелки. То есть угловая скорость конца стрелки (ω) будет зависеть от длины стрелки (L) как:  ω = Ω⋅Δt/(Δt + L/u), где Ω — угловая скорость оси механизма часов, а Δt — интервал времени. 
Из формулы следует, что угловая скорость конца стрелки будет зависеть как от времени, так и длины стрелки и уменьшаться со временем и длиной стрелки. Это классическое определение Архимедовой спирали — одновременное поступательное и вращательное движения. Таким образом с ростом длины, стрелка будет отставать и наворачиваться на себя и никогда не дойдёт и близко к скорости света даже при бесконечной длине. И всё это результат малости скорости звука (скорости передачи момента импульса) в материале стрелки.
А что же делать, если очень хочется? Нет проблем. Обратимся к матушке природе — к нейтронным звёздам или короче — к пульсарам. Это лучшие астрономические часы Вселенной. Стабильность их периода вращения в 50 млрд раз лучше, лучших Швейцарских часов. Осталось малость — вместо стрелки используем силовые линии магнитного поля пульсара. Факт — они твёрдотельно вращаются вместе с нейтронной звездой, составляя магнитосферу пульсара.
Таким образом мы имеем часы-пульсар со стрелкой — замкнутой магнитной силовой линией (рис. ниже).
Пульсары обладают колоссальными магнитными полями (в триллионы раз больше геомагнитного поля), малыми радиусами (~10 км) и миллисекундными периодами вращения. Однако, такое вращение становится невозможным за пределами так называемого светового цилиндра — поверхности, на которой скорость твёрдотельного вращения плазменной магнитосферы пульсара с частотой ƒ достигает скорости света: r = c/ƒ. Вот вам и часы со стрелкой!, конец которой кончается на световом цилиндре, но в отличии от механических часов, рассмотренных выше, скорость передачи момента вращения стрелке (замкнутым силовым линиям) равна скорости света (u = c) или  ω ≈ Ω.
На световом цилиндре формируются две существенно разные группы силовых линий: замкнутые, которые возвращаются к поверхности звезды внутри цилиндра и открытые, то есть пересекающие световой цилиндр и уходящие в бесконечность. Плазма может покидать нейтронную звезду, двигаясь только вдоль открытых силовых линий, и, как принято считать, радиоизлучение пульсара формируется именно в области открытых силовых линий. Внутри светового цилиндра магнитное поле нейтронной звезды дипольное, а вне его носит характер электромагнитной волны, напряженность которой убывает обратно пропорционально расстоянию.
Таким образом природа строго подчиняется СТО и там, где скорость магнитного поля может превысить скорость света, магнитные силовые линии ("конец стрелки часов") разрываются и распространяются вне цилиндра в со скоростью света в виде электромагнитной волны. Такие дела,
1 эксперт согласен
А еще есть "скорость" движения линии реза от гильотинных ножниц. (С малым углом наклона лезвия)
программист, интересны квантовая механика, теория...  · 25 янв 2022
Сколь бы длинной не была стрелка, остриё не будет двигаться быстрее скорости света. Природа запрещает такое движение. Но даже если опустить этот момент, важно вот что: идеально твёрдых тел не бывает, это абстракция, которая... Читать далее
1 эксперт согласен
Верный "расчётный" ответ представлен в комментариях.
Изначально "физический" ответ был дан не на заданный вопрос.
Специалист ИТ с физмат образованием  · 11 июл 2022
Игнорируя вопрос физической возможности… получим в метрах https://www.wolframalpha.com/input?i2d=true&i=Divide%5B299792458%2C%5C%2840%292Divide%5BPi%2C%5C%2840%2912*60*60%5C%2841%29%5D%5C%2841%29%5D Это 2.061*10^12 метров или... Читать далее
Фундаментальный вопрос рациональности: почему ты веришь в то, во что веришь?Перейти на hpmor.ru
Учитель физики средней школы, астрономии...  · 25 янв 2022
Какой длины должна быть часовая стрелка, что бы её остриё двигалось со скоростью света? Кончик часовой стрелки движется по окружности с постоянной скоростью. Запишем ее v = s/t (1) Путь за один оборот, это длина окружности... Читать далее
Астрономия, криптография  · 19 мая 2022
Прикольный вопрос. Ответ: ≈ 2.06 млрд. км или ≈ 6875,49 световых секунд. Технически можно, к примеру, спроецировать свет на плоскость или на газ, что б получить изображение стрелки. Но получится ли это сделать так, что бы... Читать далее
Технарь по образованию. Благотворитель по...  · 17 янв 2022
примерно 2 061 221 108 790,359 метров (а это более 2 миллиардов километров) Результат указан для идеальной системы с непрерывно двигающейся стрелкой без ускорений... Конечно же, если отбросить все условности, связанные с:... Читать далее
Странно, почему автору не понравился ответ, вроде всё чётко
пенсионер.   · 29 мар 2022
Гипотетичски возможно, если роль стрелки будет исполнять луч света испускаемый супермощным  идеальным лазером. Затем найти 12 объектов находящихся на одинаковом расстоянии от источника света, и расположенных по окружности... Читать далее
Лучший
Увлекаюсь физикой, математикой, астрономией...  · 30 дек 2021
Никакой. Во-первых, ничто не может двигаться со скоростью света, хотя может сколько угодно близко подойти к ней. Во-вторых, чтобы один конец стрелки переместился в пространстве вследствие того, что её раскрутили на другом... Читать далее
добавьте в ваши убойно-дробительные материальные, заботливо перечисленные аргументы поправку: я забыл помянуть... Читать дальше
Директор своей вселенной  · 30 дек 2021
Постройте равнобедренный треугольник. Основание равно 300 000 км часовая стрелка делает 3600 перемещений каждое из которых занимает одну секунду. Одна секунда перемещает стрелку на 0.1° градус в секунду (360°/3600). Дальше по... Читать далее
Спасибо за решение, кстати правильное. С Новым Годом!))
Первый
~2061221108,79 км. Если центр такого циферблата будет расположен внутри солнца, то остриё часовой стрелки должно находиться между орбитами Сатурна и Урана. Естественно всё это условно.