Als we een ventilator aan het uiteinde van een boot bevestigen en inschakelen, beweegt de boot dan? [duplicate]

Als je fan-boat in vacuüm is, zullen ze niet bewegen. In de lucht wel. Je veronderstelling is in strijd met je intuïtie omdat je het systeem hebt geïsoleerd vanuit de lucht, wat niet zou moeten.

Reacties

• Ook hield hij geen rekening met het slepen van het water; het zou tenslotte niet vliegen in een ideaal-kinematische wereld: p

Het lijdt geen twijfel dat een dergelijk systeem zou bewegen, zoals andere mensen hier zeggen, bovendien kan een dergelijk systeem behoorlijk praktisch zijn en wordt het eigenlijk gebruikt in drassig / ondiep water ( https://en.wikipedia.org/wiki/Airboat )

Het is duidelijk dat de boot vooruit kan varen. Zo bewegen vliegtuigen ook. De turbines enz. Zorgen ervoor dat de vloeistof naar achteren beweegt, zodat de boot of het vliegtuig vooruit moet. Een interessanter feit is dat het ook vooruit kan gaan door wind in voorwaartse richting te creëren door zijn eigen ventilator als deze wind wordt gereflecteerd door het zeil.

Mythbusters hebben deze vraag gecontroleerd in deze real-world video

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

en het resultaat is dat ze konden het laten bewegen, hoewel de snelheid onopvallend was. Er bestaan veel geschatte afbeeldingen waarin de krachten gegarandeerd zullen opheffen, maar geen van die berekeningen is helemaal exact in de echte wereld.

Uiteindelijk moeten er termen die niet annuleren in de echte wereld. En deze termen hebben een soortgelijk effect op de boot als de bewegingen van onze handen tijdens het zwemmen.

Zwemmen is duidelijk niet in tegenspraak met de natuurkundige wetten. Als we onze handen door het water achter ons lichaam duwen, creëren we een hogere waterdruk aan de achterkant en een lagere druk aan de voorkant van de handen. Daarom gaat de netto kracht naar voren.

De boot met de ventilator doet uiteindelijk niets anders dan dat.

Men kan zich voorstellen dat de lucht is samengesteld uit deeltjes “(het zijn de atomen in de lucht maar stel je voor dat het knikkers zijn) en de waaier plukt ze uit de lucht, schiet naar het zeil ervoor, en ze worden weerkaatst door het zeil. De reden waarom de boot naar voren beweegt, is dat de knikkers die hij schiet uiteindelijk “meestal naar achteren” bewegen, nadat ze “weerkaatst zijn door het zeil, maar wanneer ze van de waaier worden geplukt, worden ze min of meer gevangen. als “knikkers die uit alle richtingen komen”. Dus de boot verandert de snelheid van de knikkers om “meer naar achteren” te zijn na de manoeuvre dan daarvoor, en daarom beweegt de boot zelf vooruit.

Dit het plaatje van “knikkers” zou het helemaal niet eens zijn met ideale vloeistoffen enz. Als alle vloeistoffen (lucht en water) perfect ideaal waren enz., zouden de effecten moeten verdwijnen, denk ik. Maar de niet-nul viscositeit en dergelijke zorgen ervoor dat de vloeistoffen zich gedragen “een beetje alsof het knikkers zijn”, en een klein beetje van dit effect is voldoende om de boot in beweging te krijgen.

De ventilator verplaatst lucht (duwt deze van de voorkant van de boot naar de achterkant). Behoud van momentum zeggen dat “als iets in de ene richting beweegt, iets anders in de tegenovergestelde richting moet bewegen”. In dit geval – lucht beweegt terug, boot beweegt vooruit. Als u de ventilator in uw handen zou houden, zou u een kracht voelen (omdat deze tegen de lucht drukt). Die kracht wordt overgebracht op de boot en zorgt ervoor dat deze beweegt.

Een variatie hierop is “als een op een boot gemonteerde ventilator op het zeil van die boot blaast, beweegt de boot dan?”. Dat is iets lastiger – het antwoord kan “ja of nee” zijn, en het hangt af van de configuratie van het zeil en de ventilator. Als de ventilator tegen het zeil blaast dat loodrecht op de boot staat, gaat de lucht die van het zeil stuitert zijwaarts en kan de boot stationair blijven (de krachten op zeil en ventilatorbalans). Maar als je het zeil zo onder een hoek zet dat het netto resultaat is dat lucht naar de achterkant van de boot wordt geduwd, zal de boot weer vooruit varen.

Natuurlijk beweegt de boot, je zet de elektrische energie van de batterij om in de rotatie-energie van de ventilator , die een bijna rechtlijnige beweging van luchtdeeltjes produceert, dus het momentum van luchtdeeltjes wordt veranderd door de beweging van de bladen van de ventilator, wat betekent dat de bladen van de ventilator een kracht zouden uitoefenen op de luchtdeeltjes en de luchtdeeltjes zouden oefen een gelijke hoeveelheid kracht uit op de ventilator in tegengestelde richting en zo zou de boot bewegen.

In het kort kun je zeggen dat de energie die is opgeslagen in de batterij uiteindelijk wordt omgezet in de kinetische energie van luchtdeeltjes en boot.

Denk het op deze manier: het is vrijwel identiek op alle activiteiten die wij mensen in ons dagelijks leven doen. Laten we zeggen dat je op een stoel zit en wilt opstaan, nu kun je ruzie maken door te zeggen dat er geen externe kracht is en dat je niet kunt staan, natuurlijk kun je opstaan, wat je eigenlijk doet is dat, je zet de potentiële energie die in je spieren is opgeslagen als vet en koolhydraten om in kinetische energie van botten en andere bewegende delen van je lichaam en uiteindelijk in potentiële zwaartekrachtenergie wanneer het zwaartepunt van je lichaam omhoog gaat.

In uw geval als we de boot, de ventilator en de luchtdeeltjes als een systeem beschouwen, dan zouden we opmerken dat het momentum dit behouden blijft.

Er zijn veel voorbeelden in ons dagelijks leven, zoals de beweging van kleine pellets van een knaller wanneer het barst, beweging van twee blokken verbonden met een samengedrukte veer, wanneer de veer wordt losgelaten, enz.; in al deze voorbeelden wordt het potentieel opgeslagen in het systeem uiteindelijk omgezet in kinetische energie, maar als we alles in het systeem opnemen : alle pellets en beide blokken in respecti In de bovenstaande voorbeelden zouden we zien dat het momentum behouden blijft hoewel de kinetische energie is veranderd – omdat momentum een vectorgrootheid is waarvan de vectorsom nul kan zijn, aangezien alles uiteindelijk wordt opgeheven, maar kinetische energie wordt algebraïsch toegevoegd.

In jouw geval was de verandering in kinetische energie van de boot en de luchtdeeltjes te wijten aan de zon, je gebruikt eigenlijk de energie van de zon om je boot te verplaatsen. Voor de aarde is de enige externe energiebron de zon, behalve kernenergie. De elektrische energie die de boot gebruikte, was eigenlijk afkomstig van de zon. De elektrische energie zou in de batterij zijn gevoed door kolen te verbranden, water dat op turbines valt, windenergie te benutten, enz. Al deze energiebronnen halen hun energie uit de zon. Zoals het verbranden van de steenkool de energie vrijgeeft die ooit door fotosynthese in de plant was opgeslagen, zo ontleent het vallen van water op turbines zijn energie door de verandering in het zwaartekrachtpotentieel van water te benutten terwijl het door een hoogte valt, nu werd dit water opgetild door de zon terwijl het water verdampt.

Dus ja, de boot zou bewegen!

Je zit in een boot. Je gooit een bal buiten de boot met snelheid $ v $. Het zal de boot vooruit duwen door het momentum te behouden. Dus, aangenomen dat de boot en de bal aanvankelijk in rust zijn, zal de boot het tegengestelde momentum van de bal hebben en dan zal de boot naar voren bewegen. $$ \ mathbf p_ {boat} = – \ mathbf p_ {ball} $$

Dit is wiskundig in orde. Het lijdt geen twijfel dat de boot inderdaad voorwaarts beweegt. Nu doe je met je ventilator hetzelfde, maar dan met kleinere balletjes: luchtdeeltjes. De boot gaat dus ook vooruit.

Belachelijk idee! Hoe zou dat mogelijk kunnen werken?

Reacties

• Een antwoord dat uitlegt zonder te spotten zou beter zijn, maar dit is het tegenovergestelde.
• @Asher Je hebt natuurlijk gelijk, maar in dit specifieke geval was het beeld zo overtuigend … ik kon het gewoon niet ' ik kan mezelf niet helpen.