Se colocarmos um ventilador na extremidade de um barco e o ligarmos, o barco se moverá? [duplicar]

Se o seu fan-boat estiver no vácuo, eles não se moverão. No ar, sim. Sua suposição conflita com sua intuição porque você isolou o sistema do ar, o que não deveria.

Comentários

• Além disso, ele não considerou o arrasto da água; afinal, ele não voaria no mundo cinemático ideal: p

Não há dúvida de que tal sistema se moveria, como outras pessoas aqui dizem, além disso, tal sistema pode ser bastante prático e é realmente usado em águas pantanosas / rasas ( https://en.wikipedia.org/wiki/Airboat )

O barco pode obviamente avançar. É assim que os aviões também se movem. As turbinas, etc., fazem o fluido se mover para trás, de modo que o barco ou a aeronave tem que se mover para frente. Um fato mais interessante é que ele também pode se mover para frente criando “vento na direção para frente” por seu próprio fã se o vento é refletido pela vela.

Os caçadores de mitos verificaram essa questão neste vídeo do mundo real

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

e o resultado é que eles podiam fazê-lo se mover, embora a velocidade fosse normal. Existem muitas imagens aproximadas nas quais as forças são garantidas para cancelar, mas nenhum desses cálculos é muito exato no mundo real.

Em última análise, deve haver termos que não cancelam no mundo real. E esses termos têm um efeito semelhante no barco que os movimentos de nossas mãos quando nadamos.

Nadar claramente não contradiz as leis da física. Quando empurramos as mãos na água atrás de nosso corpo, estamos criando uma pressão maior da água na parte traseira e menor na frente do as mãos. É por isso que a força resultante vai para a frente.

O barco com o ventilador, em última análise, não faz nada mais do que isso.

Pode-se imaginar que o ar é composto de “partículas “(são os átomos no ar, mas imagine que são mármores) e o ventilador os está pegando do ar, atirando na vela da frente, e eles são refletidos na vela. A razão pela qual o barco está se movendo para a frente é que as bolas de gude que ele atira estão, em última análise, movendo-se “principalmente para trás”, depois de “serem refletidas na vela, mas quando” são retiradas do leque, “são mais ou menos capturadas como “berlindes vindos de todas as direções”. Portanto, o barco está mudando a “velocidade dos mármores para” mais para trás “após a manobra do que antes, e é por isso que o próprio barco está se movendo para frente.

Isso imagem de “mármores” discordaria completamente dos fluidos ideais, etc. Se todos os fluidos (ar e água) fossem perfeitamente ideais, etc., os efeitos teriam que ser cancelados, eu acho. Mas a viscosidade diferente de zero e coisas semelhantes fazem os fluidos se comportarem “um pouco como se fossem bolinhas de gude”, e um pouco desse efeito é suficiente para fazer o barco se mover.

O ventilador move o ar (empurrando-o da frente do barco para trás). Conservação de momento diz que “se algo se move em uma direção, outra coisa deve se mover na direção oposta”. Neste caso – o ar se move para trás, o barco se move para frente. Se você estivesse segurando o ventilador em suas mãos, sentiria uma força (ao empurrar o ar). Essa força é transmitida ao barco e faz com que ele se mova.

Uma variação disso é “se um ventilador montado em um barco sopra na vela daquele barco, o barco se move?”. Isso é um pouco mais complicado – a resposta pode ser “sim ou não”, e depende da configuração da vela e do ventilador. Se o ventilador sopra na vela perpendicular ao barco, o ar que salta na vela vai para o lado e o barco pode permanecer estacionário (as forças na vela e o balanço do ventilador). Mas se você inclinar a vela de modo que o resultado final seja que o ar seja empurrado para a parte de trás do barco, o barco se moverá novamente para a frente.

Claro que o barco se moverá, você está convertendo a energia elétrica da bateria em energia rotacional do ventilador , que produz quase um movimento retilíneo das partículas de ar, portanto, o momento das partículas de ar é alterado pelo movimento das pás do ventilador, o que significa que as pás do ventilador estariam aplicando uma força nas partículas de ar, e as partículas de ar estariam aplique uma quantidade igual de força ao ventilador na direção oposta e, assim, o barco se moverá.

Em suma, você pode dizer que a energia armazenada na bateria é eventualmente convertida na energia cinética das partículas de ar e do barco.

Pense desta forma: é muito idêntico a todas as atividades que nós, humanos, fazemos em nossa vida cotidiana. Digamos que você está sentado em uma cadeira e quer se levantar, agora você pode argumentar dizendo que não há força externa e você não pode se levantar, é claro que você pode se levantar, o que você realmente faz é isso, você converte a energia potencial armazenada em seus músculos como gordura e carboidratos em energia cinética de ossos e outras partes móveis de seu corpo e, eventualmente, em energia potencial gravitacional conforme o centro de massa de seu corpo se eleva.

Em seu caso se considerarmos o barco, o ventilador e as partículas de ar como um sistema, então observaríamos que quanto o momento isso é conservado.

Existem muitos exemplos em nosso dia a dia, como o movimento de pequenas pelotas de um foguete quando estoura, movimento de dois blocos conectados a uma mola comprimida, quando a mola é liberada, etc; em todos esses exemplos o potencial armazenado no sistema é eventualmente convertido em energia cinética, mas se incluirmos tudo no sistema : todos os pellets e ambos os blocos em relação 5 exemplos acima, veríamos que o momento permanece conservado, embora a energia cinética tenha mudado – porque o momento é uma quantidade vetorial cuja soma vetorial pode ser zero, pois tudo é cancelado eventualmente, mas a energia cinética é adicionada algebricamente.

No seu caso, a mudança na energia cinética do barco e nas partículas de ar foi devido ao Sol, você está na verdade usando a energia do Sol para mover o seu barco. Para a Terra, a única fonte externa de energia é o Sol, além da energia nuclear. A energia elétrica que o barco usava era, na verdade, do sol. A energia elétrica teria sido alimentada na bateria pela queima de carvão, água caindo nas turbinas, aproveitando a energia eólica, etc. Todas essas fontes de energia derivam sua energia do sol. Como a queima do carvão está liberando a energia que antes era armazenada na planta por meio da fotossíntese, a queda da água nas turbinas deriva sua energia aproveitando a mudança no potencial gravitacional da água conforme ela cai por uma altura, agora essa água foi elevada pelo sol ao evaporar a água.

Então, sim, o barco se moveria!

Você está em um barco. Você joga uma bola para fora do barco com velocidade $ v $. Isso empurrará o barco para a frente por meio da conservação do momento. Assim, supondo que inicialmente o barco e a bola estejam em repouso, o barco terá momento oposto ao da bola e então se moverá para a frente. $$ \ mathbf p_ {boat} = – \ mathbf p_ {ball} $$

Isso é matematicamente correto. Não há dúvida de que o barco realmente avança. Agora, com seu ventilador, você está fazendo o mesmo, mas com bolinhas menores: Partículas de ar. Portanto, o barco também avança.

Idéia ridícula! Como isso poderia funcionar?

Comentários

• Um uma resposta que explicasse sem zombar seria melhor, mas é o oposto.
• @Asher Você está certo, é claro, mas neste caso específico, a imagem era tão atraente … Eu simplesmente não consegui ' não me ajudo.