Pokud na konec člunu připevníme ventilátor a zapneme jej, bude se člun pohybovat? [duplicate]

Pokud je váš člun ve vakuu, nepohnou se. Ve vzduchu ano. Váš předpoklad je v rozporu s vaší intuicí, protože jste izolovali systém ze vzduchu, což by nemělo.

Komentáře

• Rovněž neuvažoval o tažení vody; v ideálním kinematickém světě by to neletělo: p

Není pochyb o tom, že takový systém by se pohyboval, jak říkají ostatní lidé, navíc může být docela praktický a skutečně se používá v bažinaté / mělké vodě ( https://en.wikipedia.org/wiki/Airboat )

Loď se může evidentně posunout vpřed. Takto se pohybují také letadla. Turbíny atd. Přinášejí tekutinu zpět, takže se loď nebo letadlo musí pohybovat dopředu. Zajímavější je, že se může pohybovat také dopředu vytvářením „větru směrem dopředu“ pomocí vlastní ventilátor, pokud se tento vítr odráží od plachty.

Mýtusové ověřili tuto otázku v tomto videu z reálného světa

https://www.youtube.com/watch?v=uKXMTzMQWjo

a výsledkem je, že mohli by to rozpohybovat, i když rychlost nebyla nijak pozoruhodná. Existuje mnoho přibližných obrázků, na kterých je zaručeno, že síly se zruší, ale žádný z těchto výpočtů není v reálném světě zcela přesný.

Nakonec musí existovat podmínky, které se ve skutečném světě nezruší. A tyto pojmy mají na loď podobný účinek jako pohyby našich rukou, když plaveme.

Plavání zjevně neodporuje fyzikálním zákonům. Když tlačíme ruce vodou za naše těla, vytváříme vyšší tlak vody na zadní straně a nižší tlak na přední část těla. ruce. Proto síťová síla jde vpřed.

Loď s ventilátorem nakonec nedělá nic jiného než to.

Lze si představit, že vzduch je složen z „částic“ „(jsou to atomy ve vzduchu, ale představte si, že jsou to kuličky) a fanoušek je vybírá ze vzduchu, střílí na plachtu vpředu a odrážejí se od plachty. Důvodem, proč se loď pohybuje vpředu, je to, že kuličky, které střílí, se nakonec pohybují „většinou dozadu“ poté, co se „odrazí od plachty“, ale když se „vyberou z ventilátoru“, více či méně se chytí jako „kuličky přicházející ze všech směrů“. Loď tedy po manévru mění „rychlost kuliček“ tak, aby byla „více dozadu“ než dříve, a proto se loď sama pohybuje vpřed.

Toto obrázek „kuliček“ by zcela nesouhlasil s ideálními tekutinami atd. Pokud by všechny tekutiny (vzduch a voda) byly naprosto ideální atd., účinky by se podle mého názoru musely zrušit. Ale nenulová viskozita a podobné věci způsobují, že se tekutiny chovají „trochu jako kuličky“ a trochu tohoto efektu stačí k tomu, aby se loď dala do pohybu.

Ventilátor pohybuje vzduchem (tlačí ho zepředu člunu dozadu). Zachování hybnosti říká, že „pokud se něco pohne jedním směrem, něco jiného se musí pohnout opačným směrem“. V tomto případě – vzduch se pohybuje zpět, loď se pohybuje vpřed. Pokud byste drželi ventilátor v rukou, pocítili byste sílu (jak tlačí proti vzduchu). Tato síla se přenáší na loď a způsobí její pohyb.

Varianta této varianty je „pokud ventilátor namontovaný na lodi fouká na plachtu této lodi, pohybuje se loď?“. To je trochu složitější – odpověď může být „ano nebo ne“ a záleží na konfiguraci plachty a ventilátoru. Pokud ventilátor fouká na plachtu, která je kolmá na loď, pak vzduch odrážející se od plachty jde do strany a loď může zůstat nehybná (síly na plachtu a vyvážení ventilátoru). Pokud ale plachtu nakloníte tak, že výsledkem bude, že vzduch bude tlačen k zadní části lodi, loď se opět pohne dopředu.

Loď se samozřejmě bude pohybovat, přeměňujete elektrickou energii z baterie na rotační energii ventilátoru , který produkuje téměř přímočarý pohyb vzdušných částic, tedy hybnost vzdušných částic se mění pohybem lopatek ventilátoru, což znamená, že lopatky ventilátoru působí silou na částice vzduchu a částice vzduchu by aplikujte stejnou sílu na ventilátor v opačném směru, a tak by se loď pohybovala.

Stručně řečeno, můžete říci, že energie uložená v baterii se nakonec přemění na kinetickou energii částic vzduchu a lodi.

Přemýšlejte o tom takto: je velmi identická ke všem činnostem, které my lidé děláme v našem každodenním životě. Řekněme, že sedíte na židli a chcete se postavit, nyní můžete argumentovat tím, že neexistuje žádná vnější síla a nemůžete se postavit, samozřejmě se můžete postavit, to, co ve skutečnosti děláte, je to, přeměňujete potenciální energii uloženou ve svalech ve formě tuku a sacharidů na kinetickou energii kostí a jiné pohyblivé části těla a nakonec na gravitační potenciální energii, když se těžiště vašeho těla zvedne.

V váš případ, pokud vezmeme loď, ventilátor a částice vzduchu jako systém, pak bychom pozorovali, že hybnost je zachována.

V našem každodenním životě existuje mnoho příkladů, jako je pohyb malých pelet od petardy, když praskne, pohyb dvou bloků spojených se stlačenou pružinou, když se pružina uvolní atd .; ve všech těchto příkladech se potenciál uložený v systému nakonec přemění na kinetickou energii, ale pokud do systému zahrneme vše : všechny pelety a oba bloky v tomto ohledu Ve výše uvedených příkladech bychom viděli, že hybnost zůstává zachována, i když se změnila kinetická energie – protože hybnost je vektorová veličina, jejíž vektorový součet může být nulový, protože vše se nakonec zruší, ale kinetická energie se přidá algebraicky.

Ve vašem případě byla změna kinetické energie lodi a částic vzduchu způsobena Sluncem, ve skutečnosti využíváte energii Slunce k pohybu vaší lodi. Pro Zemi je jediným vnějším zdrojem energie Slunce, jiné než jaderná energie. Elektrická energie, kterou člun používal, byla ve skutečnosti ze slunce. Elektrická energie by byla dodávána do baterie buď spalováním uhlí, vodou padající na turbíny, využíváním větrné energie atd. Všechny tyto zdroje energie získávají energii ze Slunce. Stejně jako spalování uhlí uvolňuje energii, která byla kdysi uložena do elektrárny fotosyntézou, pád vody na turbínách odvozuje svoji energii využitím změny gravitačního potenciálu vody, jak klesá prostřednictvím výšky, nyní byla tato voda zvednuta sluncem, protože odpařovalo vodu.

Takže, člun by se pohyboval!

Jste na lodi. Hodíte míč mimo loď rychlostí $ v $. Bude tlačit na člun vpřed zachováním hybnosti. Za předpokladu, že loď a míč jsou původně v klidu, bude mít loď opačnou hybnost koule a poté se loď bude pohybovat vpřed. $$ \ mathbf p_ {boat} = – \ mathbf p_ {ball} $$

To je matematicky v pořádku. Není pochyb o tom, že loď se skutečně pohybuje vpřed. Nyní se svým fanouškem děláte totéž, ale s menšími malými kuličkami: vzduchovými částicemi. Loď se tedy také pohybuje vpřed.

Směšný nápad! Jak by to mohlo fungovat?

Komentáře

• An odpověď, která vysvětluje, že bez posměchu by bylo lepší, ale je to naopak.
• @Asher Máte samozřejmě pravdu, ale v tomto konkrétním případě byl obrázek tak přesvědčivý … Prostě jsem nemohl ' nepomáhám si.