Hvis vi fester en vifte på enden av en båt og slår den på, vil båten bevege seg? [duplikat]

Hvis fan-båten din er i vakuum, vil de ikke bevege seg. I luften vil de. Antagelsen din er i konflikt med din intuisjon fordi du isolerte systemet fra lufta, noe som ikke burde.

Kommentarer

• Dessuten vurderte han ikke drag av vannet; det ville tross alt ikke fly i ideal-kinematisk verden: p

Det er ingen tvil om at et slikt system vil bevege seg, som andre mennesker her sier, dessuten kan et slikt system være ganske praktisk og brukes faktisk i sumpet / grunt vann ( https://en.wikipedia.org/wiki/Airboat )

Båten kan åpenbart gå videre. Slik beveger fly seg også. Turbinene osv. Får væsken til å bevege seg bakover slik at båten eller flyet må bevege seg fremover. Et mer interessant faktum er at det også kan bevege seg fremover ved å skape «vind i retning fremover» ved egen fan hvis denne vinden reflekteres fra seilet.

Mythbusters har sjekket dette spørsmålet i denne virkelige videoen

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

og resultatet er at De kunne få det til å bevege seg selv om hastigheten ikke var bemerkelsesverdig. Det finnes mange omtrentlige bilder der kreftene garantert vil avbrytes, men ingen av disse beregningene er ganske nøyaktige i den virkelige verden.

Til slutt må det være vilkår som ikke avbrytes i den virkelige verden. Og disse begrepene har en lignende effekt på båten som bevegelsene fra hendene våre når vi svømmer.

Svømming strider tydeligvis ikke mot fysikkens lover. Når vi skyver hendene gjennom vann bak kroppene våre, skaper vi et høyere trykk på vannet på baksiden og lavere trykk på frontstørrelsen på hendene. Derfor går nettokraften fremover.

Båten med viften gjør til slutt ingenting annet enn det.

Man kan forestille seg at luften er sammensatt av «partikler «(det er atomene i luften, men forestill deg at det er klinkekuler) og viften plukker dem fra luften, skyter til seilet foran, og de blir reflektert fra seilet. Årsaken til at båten beveger seg foran er at kulene den skyter til slutt beveger seg «for det meste bakover», etter at de «reflekteres fra seilet, men når de» blir plukket ut av viften, blir de mer eller mindre fanget som «klinkekuler som kommer fra alle retninger». Så båten endrer kulehastigheten til å være «mer bakover» etter manøveren enn før. Derfor beveger båten seg fremover.

Dette bilde av «klinkekuler» ville være helt uenig med ideelle væsker etc. Hvis alle væsker (luft og vann) var perfekt ideelle osv., ville effektene å avbrytes, tror jeg. Men ikke-null viskositeten og lignende ting gjør at væskene oppfører seg «litt som om de var klinkekuler», og litt av denne effekten er nok til å få båten i bevegelse.

Viften flytter luft (skyver den fra fronten av båten til baksiden). Bevaring av momentum sier at «hvis noe beveger seg på en måte, må noe annet bevege seg i motsatt retning». I dette tilfellet – luft beveger seg tilbake, båten beveger seg fremover. Hvis du holdt viften i hendene dine, ville du føle en kraft (når den skyver mot luften). Den kraften overføres til båten, og får den til å bevege seg.

En variasjon på dette er «hvis en vifte montert på en båt blåser på seilet til den båten, beveger båten seg?». Det er litt vanskeligere – svaret kan være «ja eller nei», og det avhenger av konfigurasjonen til seilet og viften. Hvis viften blåser mot seilet som er vinkelrett på båten, går luften som spretter av seilet sideveis, og båten kan forbli stasjonær (kreftene på seil og viftebalanse). Men hvis du vinkler seilet slik at nettoresultatet er at luft presses mot baksiden av båten, vil båten igjen bevege seg fremover.

Selvfølgelig vil båten bevege seg, du konverterer den elektriske energien fra batteriet til rotasjonsenergien til viften , som produserer nesten en rettlinjet bevegelse av luftpartikler, og dermed endres momentet til luftpartikler av bevegelsen til viftebladene, noe som betyr at viftenes blader vil bruke en kraft på luftpartiklene, og luftpartiklene bruk like mye kraft på viften i motsatt retning, og dermed vil båten bevege seg.

Kort sagt kan du si at energien som er lagret i batteriet til slutt blir omgjort til den kinetiske energien til luftpartikler og båt.

Tenk det på denne måten: det er veldig identisk til alle aktivitetene som vi mennesker gjør i hverdagen vår. La oss si at du sitter på en stol og du vil stå opp, nå kan du argumentere med å si at det ikke er noen ytre kraft og at du ikke kan stå opp, selvfølgelig kan du stå opp, det du faktisk gjør er at, konverterer du den potensielle energien som er lagret i musklene dine som fett og karbohydrater til kinetisk energi fra bein og andre bevegelige deler av kroppen din, og til slutt til gravitasjonspotensial energi når kroppens massesenter løfter seg.

I ditt tilfelle hvis vi betrakter båten, viften og luftpartiklene som et system, så vil vi observere at momentum dette er bevart.

Det er mange eksempler i hverdagen vår, som bevegelse av små pellets fra en fyrverkeri når den sprekker, bevegelse av to blokker koblet til en komprimert fjær, når fjæren frigjøres osv. I alle disse eksemplene blir potensialet som er lagret i systemet til slutt konvertert til kinetisk energi, men hvis vi inkluderer alt i systemet : alle pellets og begge blokkene i respekt ovenfor eksempler, vil vi se at momentet forblir konservert selv om den kinetiske energien har endret seg – fordi momentum er en vektormengde hvis vektorsummen kan være null, da alt til slutt blir kansellert, men kinetisk energi tilsettes algebraisk.

I ditt tilfelle forandringen i kinetisk energi til båten og luftpartiklene skyldtes solen, bruker du faktisk solens energi til å flytte båten din. For Jorden er solen den eneste eksterne energikilden, bortsett fra kjernekraft. Den elektriske energien som båten brukte, var faktisk fra solen. Den elektriske energien ville blitt matet inn i batteriet enten ved å brenne kull, falle vann på turbiner, utnytte vindenergi osv. Alle disse energikildene henter sin energi fra solen. Som brenningen av kullet frigjør energien som en gang ble lagret i planten gjennom fotosyntese, får fallet av vann på turbiner sin energi ved å utnytte endringen i vannets tyngdepotensial når det faller gjennom en høyde, nå ble dette vannet løftet opp av solen mens den fordampet vannet.

Så ja, båten ville bevege seg!

Du er i en båt. Du kaster en ball utenfor båten med hastighet $ v $. Det vil skyve båten fremover ved å bevare fart. Dermed forutsatt at båt og ball først er i ro, vil båten ha motsatt moment av ballen, og deretter vil båten bevege seg fremover. $$ \ mathbf p_ {boat} = – \ mathbf p_ {ball} $$

Dette er matematisk OK. Det er ingen tvil om at båten virkelig beveger seg fremover. Nå, med fanen din, gjør du det samme, men med mindre små baller: Luftpartikler. Dermed beveger båten seg også fremover.

latterlig idé! Hvordan kunne det muligens fungere?

Kommentarer

• En svar som forklarer uten å spotte ville være bedre, men dette er motsatt.
• @Asher Du har selvfølgelig rett, men i dette spesielle tilfellet var bildet så overbevisende … Jeg kunne bare ikke ' t hjelpe meg selv.