Om vi ansluter en fläkt i slutet av en båt och slår på den, kommer båten att röra sig? [duplicera]

Om din fläktbåt är i vakuum kommer de inte att röra sig. I luften kommer de att göra. Ditt antagande strider mot din intuition beror på att du isolerade systemet från luften, vilket inte borde.

Kommentarer

• Dessutom ansåg han inte att vattnet dras; trots allt skulle det inte flyga i en ideal-kinematisk värld: p

Det råder ingen tvekan om att ett sådant system skulle röra sig, som andra säger här, dessutom kan ett sådant system vara ganska praktiskt och används faktiskt i sumpigt / grunt vatten ( https://en.wikipedia.org/wiki/Airboat )

Båten kan uppenbarligen gå framåt. Så rör sig flygplan också. Turbinerna etc. får vätskan att röra sig bakåt så att båten eller flygplanet måste gå framåt. Ett mer intressant faktum är att det också kan gå framåt genom att skapa ”vind framåt” genom dess eget fläkt om den här vinden reflekteras från seglet.

Mythbusters har kontrollerat denna fråga i den här verkliga videon

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

och resultatet är att de kunde få det att röra sig även om hastigheten var obemärklig. Det finns många ungefärliga bilder där krafterna garanteras avbrytas men ingen av dessa beräkningar är helt exakt i den verkliga världen.

I slutändan måste det finnas termer som inte avbryts i den verkliga världen. Och dessa termer har en liknande effekt på båten som rörelserna från våra händer när vi simmar.

Simning strider helt klart inte mot fysikens lagar. När vi trycker händerna genom vatten bakom våra kroppar skapar vi ett högre tryck på vattnet på baksidan och lägre tryck på den främre storleken på händerna. Det är därför nettokraften går framåt.

Båten med fläkten gör i slutändan inget annat än det.

Man kan tänka sig att luften består av ”partiklar ”(det är atomerna i luften men föreställ dig att det är kulor) och fläkten plockar dem från luften, skjuter till seglet framför och de reflekteras från seglet. Anledningen till att båten rör sig framåt är att kulorna som den skjuter till slut rör sig ”mest bakåt”, efter att de ”reflekterats från seglet, men när de” plockas ut från fläkten, ”fångas de mer eller mindre som ”kulor som kommer från alla håll”. Så båten ändrar kulornas ”hastighet till att vara” mer bakåt ”efter manövreringen än innan det är därför som själva båten rör sig framåt.

Detta bild av ”kulor” skulle helt vara oense med ideala vätskor etc. Om alla vätskor (luft och vatten) var perfekt idealiska, skulle effekterna behöva avbrytas, tror jag. Men icke-nollviskositeten och liknande gör att vätskorna beter sig ”lite som om de var kulor”, och lite av denna effekt räcker för att få båten att röra sig.

Fläkten flyttar luft (skjuter den från framsidan av båten till baksidan). Bevarande av momentum säger att ”om något rör sig på ett sätt måste något annat röra sig i motsatt riktning”. I det här fallet – luft rör sig tillbaka, båten rör sig framåt. Om du höll fläkten i dina händer skulle du känna en kraft (eftersom den trycker mot luften). Den kraften överförs till båten och får den att röra sig.

En variation på detta är ”om en fläkt monterad på en båt blåser på båtens segel, rör sig båten?”. Det är lite knepigare – svaret kan vara ”ja eller nej”, och det beror på konfigurationen av seglet och fläkten. Om fläkten blåser mot seglet som är vinkelrätt mot båten, går luften som hoppar av seglet i sidled och båten kan förbli stillastående (styrkorna på segel och fläktbalans). Men om du vinklar seglet så att nettoresultatet blir att luft trycks mot baksidan av båten, kommer båten igen att röra sig framåt.

Naturligtvis kommer båten att röra sig, du omvandlar den elektriska energin från batteriet till rotationsenergin hos fläkten , som producerar nästan en rätlinjig rörelse av luftpartiklar, så att luftpartiklarnas momentum förändras av rörelsen från fläktblad, vilket innebär att fläktbladen skulle applicera en kraft på luftpartiklarna, och luftpartiklarna skulle applicera lika mycket kraft på fläkten i motsatt riktning och därmed skulle båten röra sig.

Kort sagt kan du säga att den energi som lagras i batteriet så småningom omvandlas till den kinetiska energin hos luftpartiklar och båt.

Tänk på det här sättet: det är väldigt identiskt till alla aktiviteter som vi människor gör i vår vardag. Låt oss säga att du sitter på en stol och vill stå upp, nu kan du argumentera med att säga att det inte finns någon extern kraft och att du inte kan stå upp, naturligtvis kan du stå upp, vad du faktiskt gör är att, du omvandlar den potentiella energi som lagras i dina muskler som fett och kolhydrater till kinetisk energi i ben och andra rörliga delar av din kropp och så småningom till gravitationspotentialenergi när kroppens masscentrum lyfter upp.

I ditt fall om vi betraktar båten, fläkten och luftpartiklarna som ett system, så skulle vi observera att den drivkraft som detta bevaras.

Det finns många exempel i vår vardag, som rörelse av små pellets från en smällare när den spricker, rörelse av två block anslutna till en komprimerad fjäder, när fjädern släpps osv. i alla dessa exempel omvandlas potentialen som lagras i systemet så småningom till kinetisk energi, men om vi inkluderar allt i systemet : alla pellets och båda blocken resp ovanför exemplen skulle vi se att momentet förblir bevarat även om den kinetiska energin har förändrats – för att momentum är en vektormängd vars vektorsumma kan vara noll, eftersom allt så småningom avbryts, men kinetisk energi adderas algebraiskt.

I ditt fall berodde förändringen i båtens kinetiska energi och luftpartiklarna på solen, du använder faktiskt solens energi för att flytta din båt. För jorden är solen den enda externa energikällan, förutom kärnenergi. Den elektriska energi som båten använde var faktiskt från solen. Den elektriska energin skulle ha matats in i batteriet antingen genom att bränna kol, vatten som faller på turbiner, utnyttja vindenergi etc. Alla dessa energikällor hämtar sin energi från solen. Liksom förbränningen av kolet släpper ut den energi som en gång lagrades i växten genom fotosyntes, kommer vattenfallet på turbiner att få sin energi genom att utnyttja förändringen i vattnets gravitationspotential eftersom det faller över en höjd, nu lyfts detta vatten upp av solen när den förångade vattnet.

Så, ja, båten skulle röra sig!

Du är i en båt. Du kastar en boll utanför båten med hastighet $ v $. Det kommer att driva båten framåt genom bevarande av fart. Således förutsatt att båten och kulan först vilar kommer båten att ha motsatt moment av bollen, och sedan kommer båten att röra sig framåt. $$ \ mathbf p_ {boat} = – \ mathbf p_ {ball} $$

Detta är matematiskt OK. Det råder ingen tvekan om att båten verkligen går framåt. Nu, med din fläkt, gör du samma sak, men med mindre små bollar: Luftpartiklar. Således rör sig båten också framåt.

Löjlig idé! Hur skulle det kunna fungera?

Kommentarer

• En svar som förklarar utan att hån skulle vara bättre, men det är tvärtom.
• @Asher Du har naturligtvis rätt, men i det här fallet var bilden så övertygande … Jag kunde bara inte ' t hjälp mig själv.