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: 2033
Награды: 302
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: 2033
Награды: 302
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: 2033
Награды: 302
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 Сообщество эрудитов ВКонтакте Рейтинг сообщений Совиный рейтинг
1.Занимательная математика93
2.Еще одна задача на постро...8
3.Две страны.5
4.О времена, о нравы ...7
5.Стакан наполовину пуст и ...9
6.Князь6
7.Помогите с тетрисом.3
8.многоугольник16
9.Имя пятого ребенка?1
10.Это будет не скоро, но эт...3
1.Rostislav4729
2.Lexx4728
3.nebo3416
4.Иван3061
5.Kreativshik2357
6.никник2033
7.Гретхен1802
8.erudite-man1289
9.Valet937
10.goliv772
1.nebo114
2.Kreativshik112
3.sovetnik49
4.IQFun29
5.Pro100_Artyom27
6.MrCredo21
7.marutand20
8.хан20
9.slltllnll12
10.Ленка11


О проектеГостевая книгаFAQНаписать админуКоллегиФорум ЭрудитовХостинг от uCoz