Логин:Пароль:
FAQ по форумуНовые сообщения на Форуме
Страница 3 из 4«1234»
Форум Эрудитов » Логические задачи и головоломки » Физические задачи » Решенные задачи » Корабль в море (sml[ok]Движение парусника)
Корабль в море
erudite-manДата: Пятница, 27.09.2013, 13:49 | Сообщение # 21
Модератор
Сообщений: 1289
Награды: 210
Совы:
хан, внимательно посмотрите картинку в первом посте. Там вместо вентилятора используется нос.

 
никникДата: Суббота, 01.02.2014, 15:22 | Сообщение # 22
Гений
Сообщений: 1943
Награды: 285
Совы: 10
Из самых общих соображений, мне кажется, что помозговав над геометрией лопастей и воздухорезов вокруг, мы добьемся того, чтоб такой движок работал так, как мы хотим.
Идея о взаимном уравновешивании действующих сил вряд ли корректна,т.к. мы рассматриваем не механическую систему и таким образом стороннюю силу все таки прикладываем - это сила которую дает энергия питания движка вентилятора (ведь под ним подразумевается не ветряная мельница?).
Только вот на практике,скорее всего, рациональнее опустить лопасти этого вентилятора в воду и получить обычный катерок.КПД будет больше.


Между своеобразной логикой и откровенной глупостью иногда очень тонкая грань.
 
erudite-manДата: Суббота, 01.02.2014, 17:46 | Сообщение # 23
Модератор
Сообщений: 1289
Награды: 210
Совы:
никник, up

 
Dmitry84Дата: Воскресенье, 09.02.2014, 06:50 | Сообщение # 24
Знаток
Сообщений: 14
Награды: 0
Совы: 0
Почему-то никто не вспомнил, что существует закон сохранения импульса. И тут он работает, так как система квазизамкнута.
Если паруса нет, то для стоячего коробля.
0+0 = MV-mU
Где 0+0 импульс стоящей лодки и "стоящего" воздуха. M - масса лодки, V - скорость лодки, m - масса прошедшего вентилятор воздуха, U - нго скорость. Минус в уравнении стоит в соответствии с направлением скоростей.

V=mU/М - скорость не нулевая. Напоминает реактивный двигатель, только "топливо" изначально отдельно от "ракеты".

Добавляем парус.
Всё вышеизложенное происходит точно так же появляется скорость V.

Если парус идеален, весь воздух вентилятора попадает в парус и "тормозится" до скорости лодки
mU-MV=MV1-mV
V1 - новая скорость.

мы знаем что левая часть тут равна 0.

MV1=mV
V1=mV/M=m*m*U/(М*M) - то есть очень небольшая скорость по ходу лодки появится.

Но это в идеале, на практаке, вероятно парус "пропустит мимо" часть воздуха с его импульсом, плюс ветер, волны, поверхностное натяжение, и лодка может не сдвинуться, а может поплыть назад.

И, да, всё выше изложенное применительно только к лодке с вентилятором. А для носа из исходной задачи воздух вдыхается и выдыхается в противоположных направлениях и скорее всего там уже импульс выйдет в ноль. Лень снова делать вычисления.

P.S. Вспомнился аналогичный трюк волка в "Ну, погоди" и немного отличный от него трюк барона Мюнхаузена.
 
Dmitry84Дата: Воскресенье, 09.02.2014, 09:12 | Сообщение # 25
Знаток
Сообщений: 14
Награды: 0
Совы: 0
Цитата Dmitry84 ()
MV1=mV V1=mV/M=m*m*U/(М*M) - то есть очень небольшая скорость по ходу лодки появится. Но это в идеале, на практаке, вероятно парус "пропустит мимо" часть воздуха с его импульсом, плюс ветер, волны, поверхностное натяжение, и лодка может не сдвинуться, а может поплыть назад. И, да, всё выше изложенное применительно только к лодке с вентилятором. А для носа из исходной задачи воздух вдыхается и выдыхается в противоположных направлениях и скорее всего там уже импульс выйдет в ноль. Лень снова делать вычисления. P.S. Вспомнился аналогичный трюк волка в "Ну, погоди" и немного отличный от него трюк барона Мюнхаузена.

Извините, ошибся
mU-MV=MV1-mV1 тормозится до новой скорости лодки
и тогда V1=0 и движения не будет.
А в неидеальных условиях возникнет обратное движение.

Так что выкидываем парус и разворачиваем вентилятор.
 
никникДата: Воскресенье, 09.02.2014, 12:29 | Сообщение # 26
Гений
Сообщений: 1943
Награды: 285
Совы: 10
Dmitry84, здесь много возражений напрашивается. В частности непонятно, как у вас получилась замкнутая система, как Вы находите импульс газообразного объекта и почему Вы обращаетесь с импульсом как со скалярной величиной, в то время как это величина векторная. Вообще же, идя по такому пути, нужно рассматривать турбулентное движение воздуха, чего ясный перец делать никому не хочется.

Между своеобразной логикой и откровенной глупостью иногда очень тонкая грань.


Сообщение отредактировал никник - Воскресенье, 09.02.2014, 12:30
 
Dmitry84Дата: Понедельник, 10.02.2014, 00:28 | Сообщение # 27
Знаток
Сообщений: 14
Награды: 0
Совы: 0
Квазизамкнутая система - система тел, для которых суперпозиция проекций внешних сил на некоторую ось равна 0. В данном случае горизонталь является такой осью, так как в идеальном случае можно принебречь горизонтальными силами трения.
По законам физики в квазизамкнутой системе проекции импульсов сохраняются также, какв замкнутых.
Далее я записываю уравнения ЗСИ в проекции на горизонтальную ось (собственно, вектора импульмсов горизонтальны), и в этой проекции сложение векторов происходит не отличается от сложения скалярных величин. Обратите внимание на минусы, указывающие на напрывление вектора импульса (в данном случае получилось, что ось направлена от носа лодки к корме).
По поводу импульса газа. Закон сохранения один, он действует и на твёрдые тела, и на жидкости, и на газы. Берём некоторое количество воздуха, скажем килограм, не принципиально. Если уж досконально подойти, можно представить его импульс как суперпозицию импульсов всех молекул газа, и эта суперпозиция будет горизонтальным вектором. А значит, если так понятнее, в этой модели мы можем заменить некоторое колличество газа на твердое тело той же массы и с той же скоростью.
Ну это конечно, повторюсь, для идеального и достаточно большого паруса. При расчёте реальной турбулентности при реальном парусе и реальных условиях скорее всего получится, что часть воздуха уйдет вне паруса и "унесёт" с собой часть импульса, тогда у коробля останется определённая скорост, направленная от носа к корме вследствие движения, подобному реактивному.

И еще, к задаче непродуктивно подходить с точки зрения закона сохранения энергии. Механическая энергия тут не сохраняется в силу действия неконсервативных сил в вентиляторе и парусе.

И кстати, сила прикладываемая вентилятором, не является внешней. Внешней условно можно назвать попадающую через него в систему энергию, но эта энергия растрачивается в данном случае зря, часть уходит на разгон лодки, а часть на её торможение. Возьмём такую модель: два абсолютно неупругих шарика одной массы катятся с одной скоростью навстречу друг другу. При столкновении они становятся одним телом и останавливаются. Вся энергия поглотилась ударом. Похожее происходит и здесь.
 
Dmitry84Дата: Понедельник, 10.02.2014, 00:54 | Сообщение # 28
Знаток
Сообщений: 14
Награды: 0
Совы: 0
И я вам больше скажу, хоть это к теме и мало относится, есть такой вроде бы парадокс, что для "фрагментов" покоящихся жидкостей и газов импульс сохраняется и в вертикальной оси, так как они приблизительно находятся в динамическом равновесии. Архимедова сила и сила тяжести уравновешивают друг друга.
 
никникДата: Понедельник, 10.02.2014, 08:39 | Сообщение # 29
Гений
Сообщений: 1943
Награды: 285
Совы: 10
Я все же рискну посоветовать Вам 2 пункта:
а)Попробуйте "вырезать", то что Вы считаете квазизамкнутой системой из окружающей среды.Нельзя же в самом деле говорить о замкнутой системе не очертив ее границ? При этом пренебрегать какими -либо силами можно лишь после того, как Вы докажете, что их роль пренебрежительно мала.
б)Представьте себе суперпозицию молекул газа, где каждый вектор направлен случайным образом в любую сторону, в отличие от твердого вещества, где все они направлены одинаково. Если Вы сможете в нашем случае (а не в идеальном газе),одно привести к другому, найдя направление вектора и хотя бы порядок скалярной величины, тогда осуществляемая Вами замена станет понятней.Иначе Вы заменили хоть и сложнопросчитываемый, но эмпирически исследованный газ на совершенно уникальное тело с неизвестными начальными параметрами.
п.с.Внешней или внутренней силу можно считать лишь после того, как мы очертим саму систему.Важно то, что сила вращения вентилятора не механическая, соответственно если нам и удастся вычленить систему, которую будет справедливо рассматривать исключительно как механическую,для такой системы она будет внешней.
Если мой совет покажется Вам дурацким, пусть я буду дурак.Если он не изменит Вашего подхода к задаче, опять же пусть я буду дурак.Больше я в эту тему лезть не стану.


Между своеобразной логикой и откровенной глупостью иногда очень тонкая грань.
 
Dmitry84Дата: Вторник, 11.02.2014, 04:10 | Сообщение # 30
Знаток
Сообщений: 14
Награды: 0
Совы: 0
1. Границы очень простые: Лодка с парусом и вентилятором и часть атмосферы рядом с лодкой.
Повторюсь ключевой критерий квазизамкнутости - отсутствие действующих вдоль рассматриваемой оси внешних сил (или проекций сил). В даном случае, если не считать ветер и сопротивление воды и воздуха, на систему действует только сила тяжести от Земли, а она направлена вертикально и никак не влияет на рассматриваемые горизонтальные импульсы.
2. Молекулы газа движуться абсолютно хаотично только в "внешне" неподвижном газе, то есть когда нет перемещения масс газа в пространстве (проще - нет ветра). Импульсы всех частиц газа направлены хаотично и в сумме дают нуль (не без помощи постоянных равномерных "столкновений" друг с другом). Если же создаётся поток (начинается движение масс газа в определённом направлении), скорости частиц приобретают в хаотичном движении тенденцию направленности в одну сторону (см. рисунки). Этому способствует и то, что с той стороны, куда напрвлена общая скорость молекулы испытывают меньше "соударений", чем с противоположной. Следовательно, и на этом стоит вся физика, сумарный импульс ситемы частиц (тел) есть суперпозиция импульсов каждой частицы.

Честно говоря сам уже засомневался, как обосновать эти самые силы в вентиляторе. Однако дело всё же обстоит так, что все силы (сопротивление воздуха лопастей, силы Лоренца в моторе и даже возможные силы трения) действуют на объекты системы, обозначенной в п.1, а в условиях ЗСИ прописаны внешние силы. То есть, можно сказать, что вся работа, производимая этими силами, полностью остаётся в системе, и нет других сил, способных изменить импульсы рассматриваемых тел.
И даже если на практике импульс не сохранится, то потери будут в пользу варианта, где лодка движется назад, а не вперёд.

P.S. никник
"Дурак, признавший, что он дурак, уже не дурак." Ф.М. Достоевский
Вы не дурак хотя бы потому, что задаёте умные вопросы. Дурак вопросов не задаёт, считая себя умным.
Прикрепления: 7786000.jpg(93Kb) · 6357773.jpg(88Kb) · 4891578.jpg(52Kb)
 
Форум Эрудитов » Логические задачи и головоломки » Физические задачи » Решенные задачи » Корабль в море (sml[ok]Движение парусника)
Страница 3 из 4«1234»
Поиск:

Интересная информация
Обновленные задачи
Рейтинг сообщений Совиный рейтинг
1.Чудо-Юдо и три головы7
2.Добрый тролль4
3.Каково соотношение площад...0
4.Математическое равенство7
5.Еще одна задача на постро...0
6.Построим касательные.4
7.Любви Вам9
8.Как заморозить воду ?3
9.Четырехугольник0
10.Занимательная математика85
1.Lexx4728
2.Rostislav4638
3.nebo3393
4.Иван3061
5.Kreativshik2357
6.никник1943
7.Гретхен1802
8.erudite-man1289
9.Valet937
10.goliv772
1.Kreativshik112
2.nebo110
3.sovetnik49
4.IQFun28
5.Pro100_Artyom27
6.marutand20
7.хан20
8.MrCredo13
9.slltllnll12
10.Ленка11


О проектеГостевая книгаFAQНаписать админуКоллегиФорум ЭрудитовСоздать свой сайт