Задача Капицы о змее

Discussion in 'Кухня' started by ber-viking, 27 Oct 2012.

  1. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Добрый день, камрады.

    Змея, имеющая ненулевую длину и ненулевую толщину, свернувшись в окружность, достигает свой хвост и начинает его пожирать. В какую фигуру завершится этот увлекательный процесс?
    Всеми любыми процессами, кроме поедания (включая, но не ограничиваясь, выделение пота и фекалий), пренебречь
    Говорят, что эта задача входит в число задач Петра Капицы (правда, я встречал и вариант уробороса).
    На данный момент конкурируют два конечных варианта.
  2. WinPooh В.М.

    • Команда форума
    Member Since:
    13.02.2006
    Message Count:
    9.491
    Likes Received:
    3.118
    Репутация:
    95
    Location:
    Москва
    Оффлайн
    Про растяжимость тела змеи что-нибудь известно? Если нерастяжима, то процесс поедания завершится в точке, когда наружный диаметр хвоста станет равным внутреннему диаметру пищевода.
  3. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    Этот процесс никогда не завершится. Но, выражаясь (около)математическим языком, он будет стремиться к превращению змеи в нуль или точнее в бесконечно малую точку.
    Математический аналог - единица делится на два, полученный результат опять делится на два и так до бесконечности.
    Геометрический аналог - отрезок делится пополам, полученный опять пополам и так до бесконечности..
  4. ViLco Зарегистрирован

    Member Since:
    06.07.2012
    Message Count:
    1
    Likes Received:
    0
    Репутация:
    0
    Оффлайн
    Формулировка несколько вычурная, но видимо имеются в виду деформации, не разрушающие целостность и не меняющие ширину объекта. Тогда я полагаю что ответ - круг радиуса ширины змеи с выколотым центром.
  5. Crest Админ, МГ

    • Команда форума
    Member Since:
    05.02.2006
    Message Count:
    57.245
    Likes Received:
    21.133
    Репутация:
    627
    Location:
    Москва, Россия
    Оффлайн
    Такая змея вряд ли превратится в точку. Скорее, в тор, чья дырка равна нулю.
  6. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    По условию задачи всеми процессами кроме поедания мы пренебрегаем. Т.е. даже когда змея свернулась в бублик без дырки, процесс поедания не прекращается..
  7. Crest Админ, МГ

    • Команда форума
    Member Since:
    05.02.2006
    Message Count:
    57.245
    Likes Received:
    21.133
    Репутация:
    627
    Location:
    Москва, Россия
    Оффлайн
    Процесс поедания, по идее, должен прекратиться, когда зубы не достают до хвоста.
    Или же надо рассмотреть подробнее сам процесс, определить, есть ли возможность подтягивать еду и удерживать её в процессе поедания. А поскольку в условиях задачи сей процесс не "разжёван" детально, то можно судить и так, и сяк. :)
  8. onedrey Старожил

    • Ветеран
    • Старожил
    Member Since:
    01.05.2011
    Message Count:
    6.584
    Likes Received:
    4.918
    Репутация:
    176
    Оффлайн
    Если толщина ненулевая, то будет тор с дыркой равной нулю и диаметром в две толщины змеи. Это как раз следует из условия задачи. Потом процесс поедания не может не прекратиться, так как это возможно только посредством утоньшения змеи.
  9. Серый Сергей

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    14.09.2007
    Message Count:
    532
    Likes Received:
    9
    Репутация:
    1
    Location:
    Пересвет, Россия
    Оффлайн
    Я тоже считаю, что тор с нулевой дыркой. А какой ещё есть конечный вариант?
  10. Zayats Без определенного статуса

    • Ветеран
    • Старожил
    Member Since:
    09.01.2007
    Message Count:
    2.446
    Likes Received:
    1.651
    Репутация:
    156
    Оффлайн
    Кажется, когда-то была специальная тема по математическим задачам.

    В этой не указан параметр, который должен оставаться неизменным. Это может быть толщина змеи, но может быть и средняя плотность. Рассмотрим последний случай, т.е объем змеи постоянен. Пусть l - начальная длина, r - начальный радиус. Тогда возможно два варианта:

    1. r < l/2π
    Змея сворачивается в тор, ее толщина возрастает до R, место положение кожи змеи задано параметрическими уравнениями:
    x(φ,ψ) = R(1+cosφ)cosψ
    y(φ,ψ) = R(1+cosφ)sinψ
    z(φ,ψ) = Rsinφ, где z - мысленная ось, вокруг которой вращается змея.

    2. r > l/2π
    Змея слишком жирная и не может укусить свой хвост. Задача лишена зоологического смысла.
  11. Crest Админ, МГ

    • Команда форума
    Member Since:
    05.02.2006
    Message Count:
    57.245
    Likes Received:
    21.133
    Репутация:
    627
    Location:
    Москва, Россия
    Оффлайн
    Да, такая тема есть.
    Не стоило и не стоит заводить отдельные темы про каждую задачку.
  12. WinPooh В.М.

    • Команда форума
    Member Since:
    13.02.2006
    Message Count:
    9.491
    Likes Received:
    3.118
    Репутация:
    95
    Location:
    Москва
    Оффлайн
    Не забудьте также рассмотреть релятивистский случай (лоренцево сокращение хвоста) и эффекты ОТО при гравитационном коллапсе того, что получится в итоге, в чёрный бублик.
    Жак and Zayats like this.
  13. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    Если еще и длина ненулевая, то первый же проглоченный кусочек хвоста превратит исходную змею в змею без кончика хвоста, что противоречит условию)))
  14. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Собственно, змея и так является тором, в который она уже не может превратится.
  15. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
  16. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    "Всеми любыми процессами, кроме поедания (включая, но не ограничиваясь, выделение пота и фекалий), пренебречь"
  17. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    С учетом дополнительного условия про объем ответ: шарик, объемом равный объему змеи.
  18. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Народы, не умножаем сущностей.
    Сколько зубов у змеи? Не увеличиваем.
    Причем здесь зубы? Змея питается не зубами.
    Змею в данном контексте можно считать питоном Каа.

    Еще раз повторяю в процессе решения, столкнулся с двумя вариантами.
    Один вариант уже видел (качественно). Второго пока не вижу.
  19. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Условие про объем не считаю дополнительным. :)
  20. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Змея - трехмерная дефиниция.
    "Не меняющая ширину объекта" - вы хоть раз видели змею, поглощающую жертву?
  21. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    Хорошо, тогда ответ: просто шарик, объемом равный исходному объему змеи..
  22. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Давно не был. Дык, там, "морковкинские" задачки, я к ним никаким боком. Впрочем, перенесете туда, я не возражаю.
  23. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Качественно принято.
    Змея толщиной d и длиной L. Каков будет радиус шарика?

    Поправка: толщиной d
  24. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    Кубический корень из 3L x d квадрат, деленное на 16
  25. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Жак, подождем других ответов...
  26. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Человек, задавший мне эту задачу (я, кстати, так и не смог соотнести ее к Капице), говорит, что Капица считает, что змея превратится в столб нулевой окружности бесконечной высоты.
    С моей стороны, это нонсенс, ибо она теряет объем, что я в этой задаче считаю ключевым.

    Какие могут быть предложения по решению типа "столб" ?
  27. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Сорри, опять сменилась система тегов. Хз что удалять при цитировании.
    Было интересно прочитать про избыточную систему. То, что задачи взвешивания решаются в двоично-троичной системе, знаю давно, а вот про использование фибоначчивых систем вставило.
    Однако, все равно в той теме больше анекдотов, чем задач.
  28. MS Михаил Семионенков

    • Команда форума
    Member Since:
    11.02.2006
    Message Count:
    6.542
    Likes Received:
    3.361
    Репутация:
    175
    Оффлайн
    Когда будет заглочена треть, змея будет из двух кусков, разделённых сгибами.

    PS Это, так сказать, физический подход, исходя из того, что змея может "сломаться". Если змея не ломается ("математический подход"), то будет тор, диаметр - функция диаметра змеи, только не соображу точную зависимость. Никокого сохранения объема, естественно, не будет, если исходить из того, площадь сечения самопоедающей змени монотонно возрастает с хвоста к голове.

    PPS Собственно, внешний диаметр - два диаметра змеи у головы, внутренний - 0
  29. Жак ..

    • Участник
    • Старожил
    Member Since:
    02.03.2011
    Message Count:
    3.011
    Likes Received:
    3.688
    Репутация:
    132
    Location:
    Варна Болгария
    Оффлайн
    По моему мнению ключевое в этой задаче - философская модель бесконечности. Если абстрагироваться от пренебрежительного отношения к перевариванию))) и от конечного(???) результата, то перед нами остается главная идея: Пока змее будет чем пожирать, у нее будет что пожирать. Т.е. конечного результата не будет.
    Полагаю, это частный случай пытливого ума, навеянный попыткой экспериментально засунуть (закрутить) поглубже в эластичный мешок его конец. В конечном итоге он действительно свернется в тонкий растянутый столб и будет растягиваться, пока не порвется (это же эксперимент). Все же мне думается, что "мешок" гораздо агрессивнее и не связан обязательством растягиваться или упираться в каком-то определенном направлении.

    В любом случае, шар, наполненный пренебрежительным отношением и вечно укутывающий собой самого себя, красив и гармоничен..
  30. Challenger Spy Технический специалист

    • Команда форума
    Member Since:
    29.01.2011
    Message Count:
    5.280
    Likes Received:
    2.838
    Репутация:
    226
    Оффлайн
    Я бы предложил поплясать от печки, например:
    -Что есть в данной задаче "укус"? Является ли он константой по объему, глубине, поперечному сечению?
    -Аналогичные вопросы для поперечного сечения туловища.
    и т.д., и т.п.

    Кажется совершенно очевидным, что задача, не имеющая четкой изначальной формулировки (что есть "процесс самопоедания змеи" с точки зрения геометрии и физики?!), не может иметь и никакого строго единственного решения.
  31. Crest Админ, МГ

    • Команда форума
    Member Since:
    05.02.2006
    Message Count:
    57.245
    Likes Received:
    21.133
    Репутация:
    627
    Location:
    Москва, Россия
    Оффлайн
    Разумеется. Видимо, в том и состояла задумка Капицы... Посмотреть на полёт мысли решающих.
  32. TopicStarter Overlay

    ber-viking Учаcтник

    • Участник
    Member Since:
    10.05.2006
    Message Count:
    1.881
    Likes Received:
    93
    Репутация:
    12
    Location:
    Россия, Казань
    Оффлайн
    Было прикольно найти инициированный самим собой сайт, почитать мнения, и последнее мнение "посмотреть на полет мысли" совпал с одним из моих взбросов на харбре (что ли) - не можешь решить поставленную задачу - переформулируй и реши ! :dance:

Share This Page