Простенькая задачка?

[руслан]

На рисунке изображена ёмкость,наполненная газом.Ёмкость находится в невесомости (в космосе).В ней самолёт,крылья плоские т.к. подъёмная сила не нужна,на самолёте 2 винта,вращающиеся в противоположные стороны.

И так,всё неподвижно (относительно какой-нибудь точки).У самолёта включаются двигатели,винты начинают вращаться.

Вопрос,что будет происходить с самолётом и ёмкостью?

[progmachine]

Сообщение от руслан

На рисунке изображена ёмкость,наполненная газом.Ёмкость находится в невесомости (в космосе).В ней самолёт,крылья плоские т.к. подъёмная сила не нужна,на самолёте 2 винта,вращающиеся в противоположные стороны.

И так,всё неподвижно (относительно какой-нибудь точки).У самолёта включаются двигатели,винты начинают вращаться.

Вопрос,что будет происходить с самолётом и ёмкостью?

Будет твориться ковордак, ибо разогнанные потоки газа создадут турбулентность, при столкновении со стенками сосуда. Нужно указывать ещё и дополнительные условия, вроде типа ёмкость очень велика и до стенок как до другой звезды. В таком случае самолётик будет двигаться... и емкость тоже только с запаздыванием и в другую сторону (сохранение импульса).

[_Z_]

Если винты вращаются в разные стороны (т.е. потоки гонят в противоположных направлениях), то самолет начнет вращаться (т.к. на одном крыле тяга вперед, на другом назад).

[руслан]

Сообщение от _Z_

Если винты вращаются в разные стороны (т.е. потоки гонят в противоположных направлениях), то самолет начнет вращаться (т.к. на одном крыле тяга вперед, на другом назад).

Винты вращаются в разные стороны,но тяга создаётся в одном направлении.Это сделано для того,что-бы т.к. невесомость,не получилось,что винт вращается в одну сторону,а самолёт в другую.

[_Z_]

Сообщение от руслан

Винты вращаются в разные стороны,но тяга создаётся в одном направлении.Это сделано для того,что-бы т.к. невесомость,не получилось,что винт вращается в одну сторону,а самолёт в другую.

Если тяга в одном, то самолет внутри куба полетит вперед (влево по схеме). Возушные потоки будут создавать давление в правой части куба и одновременно разреженное давление в левой. Т.е. куб начнет движение вправо. Суммарный импульс системы "самолет-воздух-куб" останется неизменным.

[руслан]

Будет твориться ковордак, ибо разогнанные потоки газа создадут турбулентность, при столкновении со стенками сосуда.

Проверено,кавардака не будет,в детстве собрал самолётик,моторчик у него был из резинки (продавались такие,винт закручиваешь,потом отпускаешь,он вращается и отпускаешь самолётик,он летит).Первое "испытание" проводил в зале,так вот самолётик долетел до окна и даже на окне появилась трещина от удара.Конечно невесомости не было,но в остальном условия те же.

В таком случае самолётик будет двигаться... и емкость тоже

Что в каком направлении.

[руслан]

Если тяга в одном, то самолет внутри куба полетит вперед (влево по схеме). Возушные потоки будут создавать давление в правой части куба и одновременно разреженное давление в левой. Т.е. куб начнет движение вправо

Чуток усложню задачку.Так интересней.

Самолёт летит с работающими винтами от т.б до т.в,в т.в винты отключаются.Далее самолёт делает разворот из т в в т.г за счёт элеронов,закрылков без работающих винтов,по инерции.Остальной путь самолёт так-же совершает по инерции.

Вопрос:как относительно точки а будет находиться ёмкость,будет или не будет двигаться,если не будет,то где остановится,почему.
1.если самолёт остановится в т.д
2.если самолёт остановится в т.г
3.если самолёт остановится в первоначальной точке.

[_Z_]

Требуется пояснение - как он остановится. Двигатели включит?

[руслан]

Требуется пояснение - как он остановится. Двигатели включит?

За счёт трения воздуха.Конечно скорость самолёта будет каждый раз разная,ведь после т.в самолёт летит по инерции.

[_Z_]

Сообщение от руслан

За счёт трения воздуха.Конечно скорость самолёта будет каждый раз разная,ведь после т.в самолёт летит по инерции.

Во время разворота самолет будет отталкивать воздух элеронами влево, тот в свою очередь передаст этот импульс емкости. Более правильно будет ввести еще одну точку В2, которая располагается посередине пути между В и Г. Итак на участке:
В-В2: самолет сбрасывает скорость по оси Х до нуля и приобретает положительную скорость по Y -> на емкость будет передан импульс, направленный влево-вниз -> этот импульс погасит скорость емкости по Х, но передаст импульс по Y. В этот момент емкость движется вниз. Трением для простоты пренебрегаем (пусть участок короткий)
В2-Г: Все аналогично предыдущему случаю, только направления другие. В итоге самолет летит вправо, емкость влево.
Г-Д: имеем трение о воздух, а это значит, что на самолет действует сила, направленная влево, которая гасит его импульс, а это также значит, что самолет действует на воздух и передает ему импульс вправо. В итоге, если пусть был достаточно длинный для остановки, движение емкости влево будет погашено до 0. Если Д находится точно на Б, то емкость также будет в исходном положении относительно А по оси Х. По Y она будет смещена вниз.

Далее все аналогично, думаю и сам понял.

[руслан]

Далее все аналогично, думаю и сам понял.

Не только понял,но и приблизительно так и представлял.Хотя по моему,только по моему,будет происходить немного по другому,но об этом как-нибудь потом,если у Вас хватит терпения.А так принимаю Ваше решение безоговорочно.Поэтому ещё чуток усложню задачку,ведь можно-же?

Нарисовано схематично,размеры тора и самолёта не в масштабе.И так,теперь самолёт летит в торе,тор в невесомости,тор заполнен воздухом.Что-бы самолёт выполнял манёвр-разворот элероны-закрылки настроены так,что-бы повторять тор,винты работают постоянно.На счёт самолёта вопросов нет,он будет лететь по тору.

Вопрос:что будет происходить с тором?

[_Z_]

Будет совершать круговые движения. Можно немного видоизменить задачу - по тору едет автомобиль/мотоцикл - результат будет примерно таким же.

[руслан]

Будет совершать круговые движения.

Вы наверное имеете ввиду,что тор будет вращаться?Или я не понял.
Теперь если можно по порядку.Ещё раз повторю,я понял что тор будет вращаться в противоположную сторону полёта самолёта,так?
Линейные скорости самолёта и тора,по моему мнению,должны будут быть приблизительно одинаковы.Так?
Вопрос:где будет находиться центр масс и куда он будет стремиться,если

Во время разворота самолет будет отталкивать воздух элеронами влево, тот в свою очередь передаст этот импульс емкости

Можно немного видоизменить задачу - по тору едет автомобиль/мотоцикл - результат будет примерно таким же.

Не получится.Для этого необходимы два условия.
1. Гравитация,автомобилю что-бы ехать необходимо опираться на что-то.
2.Что-бы было вращение надо что-бы тор был закреплён на оси,нужна точка опоры.

[_Z_]

Сообщение от руслан

Вы наверное имеете ввиду,что тор будет вращаться?Или я не понял.
Теперь если можно по порядку.Ещё раз повторю,я понял что тор будет вращаться в противоположную сторону полёта самолёта,так?
Линейные скорости самолёта и тора,по моему мнению,должны будут быть приблизительно одинаковы.Так?
Вопрос:где будет находиться центр масс и куда он будет стремиться,если

И вращаться тоже будет, и перещатья по кругу. Центр масс будет стоять на месте.

Не получится.Для этого необходимы два условия.
1. Гравитация,автомобилю что-бы ехать необходимо опираться на что-то.

Если автомобилю придать начальную скорость к примеру реактивным способом, то дальше он будет опираться на тор благодаря центробежной силе. Есть такой трюк в цирке - когда мотоциклисты ездят внутри сферы в верхней ее части.

2.Что-бы было вращение надо что-бы тор был закреплён на оси,нужна точка опоры.

Вращение тора вокруг оси вполне будет и без оси. Если автомобиль разгоняется, то обратный импульс передается тору и он начинает раскручиваться. Плюс совершает круговые движения, смещаясь относительно центра масс системы.

[руслан]

И вращаться тоже будет, и перещатья по кругу. Центр масс будет стоять на месте.

то обратный импульс передается тору и он начинает раскручиваться. Плюс совершает круговые движения, смещаясь относительно центра масс системы.

Не совсем понял,извините.
В продолжение темы,немного упрощу задачку.
На схеме бесконечная закруглённая труба,наполнена воздухом,находится в невесомости.В ней летит самолёт за счёт винтов,самолёт повторяет закруглённость за счёт элеронов-закрылков.
И так самолёт летит.Как будут действовать потоки отбрасываемые винтами на эту трубу?
Как на трубу будет действовать импульс

Во время разворота самолет будет отталкивать воздух элеронами влево, тот в свою очередь передаст этот импульс емкости.

[_Z_]

Труба будет двигаться вправо и вниз.

[руслан]

Труба будет двигаться вправо и вниз.

Почему тогда в торе не получится то-же самое.Ведь

На схеме бесконечная закруглённая труба,

,а тор так-же является бесконечной трубой.

Труба будет двигаться вправо = тор будет вращаться против часовой стрелки.

[_Z_]

на участке подъема в торе он и будет двигаться вправо вниз.

[руслан]

на участке подъема в торе он и будет двигаться вправо вниз.

Тогда получается безопорное движение.Только не пугайтесь,3-й закон Ньютона не нарушается.Ведь тор в данном случае является по сути бесконечной трубой открытой с обоих сторон,а значит хоть и замкнутая система,но получается одновременно и не замкнутая,такой вот парадокс ,поэтому закон сохранения импульса не нарушен.

Что думаете по этому поводу?

[_Z_]

:) я тут попутал . Влево вниз движение конечно же. :) все в соответствии с 3м законом. Никаких нарушений.

[руслан]

я тут попутал . Влево вниз движение конечно же.

Это не принципиально.

все в соответствии с 3м законом. Никаких нарушений.

И что дальше?Получается что мою догадку подтвердили здесь,но как сделать к примеру пилотный вариант,ведь тяжко(не возможно) объяснить,что безопорное движение возможно и при этом не нарушая законов физики.Пытался - через минуту вот такая ухмылка ,и всё.

Сам движитель выглядит по другому - всё что мы здесь рассматривали - это разложение сил в этом движителе,и самолёт,и тор,и ёмкость.

[Алексей]

Сообщение от руслан

И что дальше? Получается что мою догадку подтвердили здесь,но как сделать к примеру пилотный вариант, ведь тяжко(не возможно) объяснить,что безопорное движение возможно и при этом не нарушая законов физики.Пытался - через минуту вот такая ухмылка ,и всё.

Попробуйте узнать, у барона Мюнхгаузена.

[руслан]

Сообщение от Алексей

Попробуйте узнать, у барона Мюнхгаузена.

Алексей,юмор конечно ещё тот,попробуйте пройти кастинг в Камеди Клаб,там Вас заценят

А так,если с чем-то не согласны,перед последним постом,на который Вы так юморно подбалдели всё описАно,если с чем-то не согласны вперёд.По каждому посту,с указанием ошибки.

[_Z_]

Сообщение от руслан

Это не принципиально.

И что дальше?Получается что мою догадку подтвердили здесь,но как сделать к примеру пилотный вариант,ведь тяжко(не возможно) объяснить,что безопорное движение возможно и при этом не нарушая законов физики.Пытался - через минуту вот такая ухмылка ,и всё.

Сам движитель выглядит по другому - всё что мы здесь рассматривали - это разложение сил в этом движителе,и самолёт,и тор,и ёмкость.

Никакого безопорного движения я не вижу. При движении внутри тора, как я уже писал, тор будет совершать круговые смещения относительно своего первоначального положения. Центр масс системы будет покоится.

[руслан]

Сообщение от _Z_

Никакого безопорного движения я не вижу. При движении внутри тора, как я уже писал, тор будет совершать круговые смещения относительно своего первоначального положения. Центр масс системы будет покоится.

А вот Ваш же ответ не много раньше и это то-же про тор.

) я тут попутал . Влево вниз движение конечно же. :) все в соответствии с 3м законом. Никаких нарушений.

Движение будет или нет?

[_Z_]

Сообщение от руслан

А вот Ваш же ответ не много раньше и это то-же про тор.

Движение будет или нет?

Запутал ты меня :)

Начнем сначала. Берем тор.

Итак, самолет крутит винтами, на него действует сила "вперед". Воздух отталкивается назад и действует на тор в первый момент времени с некой силой, направленной вправо-вниз. Воздух начинает закручиваться в торе и за счет трения тор начинает вращаться. После того, как поток воздух распространится по всему тору, его силы на тор будут скомпенсированы и останется только сила трения, которая будет раскручивать тор. Силы смещения компенсируются по кругу. Хотя в первый момент на тор будет действовать сила вправо вниз. И еще важное замечание: Когда воздух раскрутиться в торе, самолет не сможет больше разгонятся за счет его отталкивания назад, потому что воздух будет крутиться по тору и сам уходить назад через винты, без оказания давления на лопости. Ведь причина движения за счет винтов - это более сильное давление сзади винта и менее сильное спереди. Когда воздух разгонится - винты не смогут создавать разницу давлений. А это произойдет очень быстро, особенно если тор небольшой.

Далее. Самолет начинает при помощи элеронов полет по тору. Берем первый участок подъема влево вверх. На самолет действует сила вверх и вправо (против движения). Значит на тор (через воздух) будет передаваться сила противодействия влево вниз, которая (только на этом участке) сместит тор в этом направлении. По скольку вначале тор начал двигаться вправо (см выше), то теперь это движение скомпенсируется и останется (и даже увеличится) движение тора вниз. Таким образом к моменту когда самолет достигнет левой части тора и будет иметь вертикальный вектор движения, тор будет находится правее и ниже первоначального положения.

Далее все аналогично, только надо не забыть, что рано или поздно воздух по всему тору раскрутится и перестанет разгонять самолет, а значит и пропадет сила противодейтсвия воздуха на тор (от винтов). Останется только сила отталкивания воздуха от элеронов, которая и приведет к перемещению тора по кругу относительно центра масс системы.

[руслан]

Запутал ты меня

Даже и не думал.

Дальше Вы запутались ещё больше.

Когда воздух раскрутиться в торе, самолет не сможет больше разгонятся за счет его отталкивания назад, потому что воздух будет крутиться по тору и сам уходить назад через винты, без оказания давления на лопости. Ведь причина движения за счет винтов - это более сильное давление сзади винта и менее сильное спереди. Когда воздух разгонится - винты не смогут создавать разницу давлений. А это произойдет очень быстро, особенно если тор небольшой.

Насколько я Вас понял,это будет полёт самолёта против ветра,когда скорость ветра достаточно большая и самолёт за счет работы винтов будет стоять на месте,а не перемещаться.Так?Тогда

Далее. Самолет начинает при помощи элеронов полет по тору. Берем первый участок подъема влево вверх.

Не возможно,ведь Вы же сами написали

Когда воздух разгонится - винты не смогут создавать разницу давлений

,а это значит что самолёт будет перемещаться относительно потока воздуха,а относительно оси тора останется на месте,хотя тор так-же будет вращаться,со скоростью приблизительно равной скорости потока воздуха.

На самолет действует сила вверх и вправо (против движения). Значит на тор (через воздух) будет передаваться сила противодействия влево вниз, которая (только на этом участке) сместит тор в этом направлении.

Не против.

[_Z_]

Сообщение от руслан

Насколько я Вас понял,это будет полёт самолёта против ветра,когда скорость ветра достаточно большая и самолёт за счет работы винтов будет стоять на месте,а не перемещаться.Так?

Он не будет получать импульс ускорения. Если скорость набрал до этого, то будет лететь без разгона. Не путать ситуацию, когда он не разгоняется из за трения о воздух.

Не возможно,ведь Вы же сами написали,а это значит что самолёт будет перемещаться относительно потока воздуха,а относительно оси тора останется на месте,хотя тор так-же будет вращаться,со скоростью приблизительно равной скорости потока воздуха.

Так скорость то он набрал раньше (если успел). Вся проблема в том, что прикидки без расчетов могут быть ошибочные (в плане причинно следственных связей) . А расчеты тут сложные.

Для некоторого упрощения предлагаю вместо воздуха в торе заполнить его шариками. Это ничего не изменить в плане полета самолета, но упростит наглядное рассмотрение. В начале самолет стоит и шарики в торе тоже. И тор стоит. Начали вращение винты. Шарики начали отталкиваться назад, самолет вперед. Как только волна шариков дойдет по кругу до самолета спереди, он прекратит разгон, т.к. перестанет передавать импульс шарикам, они его уже имеют и будут пролетать сами сквозь лопасти винта (аналог с воздухом - давление выравнилось). До выравнивания давления (пока волна еще не прошла круг по тору), она будет оказывать нескомпенсированное давление на стенки тора, что приведет к его смещению.

Когда волна шариков пройдет полный круг, все давление будет скомпенсировано, в результате самолет летит вперед, тор движется назад, шарики по кругу в торе (что приводит к его раскручиванию за счет трения шариков о тор).

Далее самолет начнет подъем в торе (мы принимаем что волна шариков прошла круг довольно быстро и самолет к этому времени мало сдвинулся с места, хотя скорость какую то приобрел). На элероны действует встречный поток шариков(воздуха), которой начинает тормозить самолет и поднимать его вверх. Но и на шарики действует сила, которая тормозит их поток и придает им (нескоменсированный с другой стороны тора) импульс вниз. Шарики передают этот импульс вниз тору.

Самолет пролетел угол в 90 градусов и летит вверх в левой части тора. К этому моменту импульс тора вправо будет погашен шариками (на которые действовали элероны). Тор просто движется вниз, а самолет вверх (хотя скорость его упала, т.к. на элероны было оказано сопротивление против движения).

Т.е. тут на самолет действует 2 силы - винты (если скорость шариков навстречу слабая) и противоположная - элероны, которые его тормозят. По идее, при достижении определенной скорости самолета относительно потока шариков, силы уравновесятся и самолет будет лететь с постоянной скоростью.

[руслан]

Вот нарисовал,как смог,движение тора относительно т.а,в том случае если самолёт будет делать полный разворот в торе,на счёт того что это возможно я не спорю.Просто получается чем меньшую скорость успеет набрать самолёт,тем большую окружность опишет тор.Так?Но ведь всё-равно получается безопорное движение,пусть по окружности,но не вращение вокруг оси,разница всё-таки есть.Плюс ко всему,к примеру элероны отвалились в какой-нибудь точке и самолёт врезался в тор,какое-то движение тора останется?

Но ведь если только предположить,что скорость самолёта и скорость шариков(воздуха) будут приблизительно равны,то самолёт будет или не двигаться относительно оси тора,или двигаться очень медленно...Вот здесь сам запутался.

[_Z_]

Да нет никакого безопорного движения. Центр масс будет покоится. Рисунок неверный. 1. Не в ту сторону движение. 2. Чтобы был такой большой радиус, нужно превышение массы самолета во много раз над тором. И то не получится, потому что тогда массы сферы не хватит на поворот самолета. Давай более конкретно. Назови примерное соотношение масс самолета и тора.