Физический ликбез. Часть 2. лютый холивар.

Почитав тему и поняв, что на форуме есть адекватные люди и даже хорошо знакомые с физикой более обычного школьного курса. Решил создать эту тему, дабы не мешать одно с другим. А тему эту я создал, прочитав одну достаточно старую как мир задачку:

Задачка

Самолет (реактивный или винтовой) стоит на взлетной полосе с подвижным покрытием (типа транспортера). Покрытие может двигаться против направления взлета самолета. Оно имеет систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колес самолета была равна скорости движения полотна. Вопрос: сможет ли самолет разбежаться по этому полотну и взлететь?

Вопрос возник не просто так на пустом месте, а после прочтения темы 1 и темы 2. А действительно, взлетит-ли? Предлагаю всем кто заинтересован, сначала прочитать оба сабжа по линкам, а затем, дабы не флудить и т.п. смоделировать ситуацию и прийти к окончательному выводу основываясь на цифрах, формулах и расчётах (пусть даже и абстрактных).

PS > видео меня не убедило, ибо эксперемент считаю не достаточно чистым.

Добавлено через 7 минут
предлагаю отдельно рассмотреть оба случая. с винтовым самолётом и реактивным.

в обоих случаях считать что транспортер бесконечно длинный и идеально ровный. начальная скорость самолёта равна нулю. харрактеристики самолёта... чёрт возьми, любые также допустим что эксперемент у нас проводиться в закрытом большом ангаре(движение воздуха как таковое на момент начала эксперимента отсутствует). сила притяжения стандартная для земли. все остальные законы физики тоже действуют стандартно для этой планеты.

Ужас, какой долбанутый сайт. О_о

В общем, как писалось здесь , задача сия больше служит для увеличения флейма, нежели для реального решения. Хмм, что бы это значило?

Может взлететь ) Знакомый креатив ))
Условие взлёта - проскальзывание колёс

По крайней мере такое мнение.

Originally Posted by AmDDRed

Хмм, что бы это значило?

это попытка докопаться до истины которой нет

2 Lee, имхо проскальзывание колёс ничего не даст, ибо в таком случае самолёт только откатиться назад по транспортеру.

и всёже. вот лично мои размышления. самолёту для взлёта необходимо набрать определённую скорость. чтобы преодалеть силу притяжения земли, и набрать опираясь на крылья достаточную подъёмную тягу. в случае, с винтовым самолётом, на мой взгляд, мощьности работы двигателя не будет хватать для создания прохождения под крылом нужного потока воздуха, а транспортер будет сводить все его попытки хоть как либо разгонаться к нулю. т.е. винт самого самолёта должен нагнетать под крыло воздух со скоростью превышающей скорость движения транспортера.

в случае с реактивным самолётом на мой взгляд дело обстоит точно также. турбина будет прогонять воздух через себя и не более того.

Originally Posted by AmDDRed

Ужас, какой долбанутый сайт. О_о

сайт как сайт. отражение существующего сейчас рунета как говориться, нечего на зеркало пинять...

Там, по ссылке все объяснения
Если с винтовым - хз, скорее всего, так, как ты и сказал, то для реактивного самолёта колеса - всего лишь опора на землю и уменьшитель трения. Разгоняют движки, а не колёса. Увеличение скорости транспортёра даст лишь то, что колёса Сушки (к примеру) будут крутится ещё быстрее, так как основной движитель наверху, а не в них.
Примером может быть видео, там же по ссылке, где Сушка взлетела с авиакрейсера на тормозах: остался чёрный след на палубе от резины.

Originally Posted by St@lkeR{FoX}

2 Lee, имхо проскальзывание колёс ничего не даст, ибо в таком случае самолёт только откатиться назад по транспортеру.

Не ) Транспортёр компенсирует вращение колёс. Проскальзывание - это когда скорость оси колеса больше, чем w*r, где w - угловая скорость колеса, а r - радиус колеса. Соответственно, эта разница не будет компенсироваться транспортёром
Кто точно взлетит - так это самолёт с вертикальным взлётом )

класная задачка)) мы вчера с отцом поругались из-за нее
самолет взлетит как миленький

ПЫ.СЫ. в крайнем случае ветер (котрый появится от трения полотна об воздух) подорвет его))

Я с тобой согласен. Ведь самолёт приводиться в движение не защёт вращения колёс, за счёт отталкивания от воздуха.
Можете назвать меня идиотом, но сама задачка не правильна, колёса всегда будут крутиться быстрее полотна, есть ещё вариант они будут отставать по скорости и тогда самолёт просто поедит хвостом вперёд. Даже если туда лыжи всунуть всёравно взлетит. Здесь вопрос может быть разве что в трении колёс о полотно. если полотно начнёт двигаться быстрее чем колёса, и будет с ним соприосаться, то сам просто полетит хвостом назад в направлении движения полотна.

Господа, позвольте таки с вами не согласиться вы рассмартиваете вращение колёс в данном случае как у автомобиля. самолёты всёже летают, а не ездиют, ну... по большей части. еслибы самолёт стоял на месте на земле то несомненно он бы полетел(справедливо исключительно для реактивного самолёта. винтовой бы стоял как вкопанный). потому как земля - для самолёта движется с нулевой скоростью, отсюда и собственно получается разбег и взлёт. у нас здесь, три (или даже четыре) системы:
1. воздух проходящий под крыльями самолёта со скоростью Vвп (скорость воздушного потока). необходимый для создания нужной силы для преодаления силы притяжения земли.
2. колёса самолёта и транспортер, которые в нашем случае движутся в разных направлениях со скоростью Vк = Vт = 0 (как ни крути )
3. сама система транспортер - самолёт. т.е. очевидно что для взлёта, самолёту необходимо выполнить одно из двух условий:
3.1. скорость самолёта (вместе с колёсами) должна быть больше скорости транспортера (чтобы создать то самое необхадимое количество воздуха под крылом и таки взлететь). НО! исходя из второго пункта это невозможно (т.к. самолёт не движеться относительно земли никак. и его скорость равна, относительно земли нулю.), либо как выразился Lee должно быть проскальзывание колёс.
3.2. скорость воздушного потока проходящая под крылом самолёта должна быть выше скорости вращения транспортера дабы таки поднять самолёт вверх Vвп > Vт.

согласны? с тем же успехом можете соорудить бумажную модель самолёта с массой более 200грамм, поставить её на стол и обдувать вентилятором.

PS > 2 Lee, не сразу понял о чём ты относительно проскальзывания

PPS > с тем же успехом можно поставить винтовой самолёт на землю и нажать тормоз у винтового силы тяги не хватит. насчёт реактивного всё сложнее. пока не думал.

Самолет отрывается от поверхности под воздействием подъемной силы, возникающей от разности давлений на нижней и верхней поверхности крыльев создаваемой обтекающим крыло воздухом. Подъемная сила зависит от геометрии, размера крыла и скорости потока. Скорость потока равна скорости движения самолета относительно поверхности земли. Про ветер и прочие вентиляторы в задаче не сказано.

В рамках условий задачи горизонтальная направляющая тяги двигателя суммируется с обратной тягой движения транспортера, которая сообщается самолету посредством трения ленты об колеса. Задача сводится к оценке вектора тяги транспортера. Для этого нужно провести два эксперимента.

1. Измерить динамометром, привязанным к носу самолета, тягу транспортера.
2. Измерить динамометром, привязанным к хвосту самолета, тягу двигателя.
В обоих случаях самолет будет оставаться на месте, сдвигаясь не более чем на удлинение измерительного механизма динамометра.

Предполагаю, что транспортером будет труднее развивать тягу. Двигатель установлен непосредственно на корпусе самолета. На пути от ленты к корпусу самолета посредничает жадный подшипник. Подшипник выполняет роль разомкнутого диска сцепления

Попытка транспортера скомпенсировать вращение колес приведет к его разгону. Если пренебречь ограничением физических возможностей техники и материалов (идеальный транспортер и идеальное шасси), то при определенной скорости транспортера наступит равновесное состояние, при котором сила трения в подшипниках колес сравняется с тягой двигателей самолета. Если скорость увеличения тяги не превышает скорость ускорения транспортера, то самолет не взлетит. Если превышает, то вероятность взлета определяется запасом тяги двигателей.

В реальности близко к идеалу именно шасси, а не транспортер. По сути, самолету глубоко по барабану, что там происходит за пределами его корпуса. Он опирается двигателем об атмосферу и движется относительно атмосферы, а колеса лишь компенсируют гравитацию до тех пор, пока ее не компенсирует подъемная сила.

Поэтому бешенный транспортер нельзя считать серьезной помехой для бравого самолета.

если брать в реальности то он взлетит даже если его сначала разогнать на ленте хвостом вперед, тоесть раскрутить транспортер раньше чем включить двигатели, ему пофигу.
но сама задача некоректна
так как для того чтобы колеса крутились с такой же скоростью что и движется транспортер
то самолет должен быть привязан за нос и не включать двигатели.
если лента так настроена так что самолет сдвинувшись вперед заставляет ее разгонятся
тоесть достаточно самолету сдвинутся на милиметр и это станет причиной разгона ленты до скорости света ))) и она улетит в прошлое в результате.

задача некоректна
так как по сути ее условие такое
взлетит ли самолет если он не включит двигатели.

но всеже если каким то магическим способом лента через трение в подшипниках сможет создавать тягу соизмеримую с тягой двигателя, например истребителя,
сколько точно не помню, но в какой то передаче америкоцы сравнивали движки хариера с автомобилем,
вышло 500 лошадей у машины против 14 000 л.с. на каждый двигатель.

возможность создания такого усилия создать через трение подшипников реальных самолетов, попахивает бредом

просто задача поставлена таким обрзом что пилот не имеет желания сегодня взлетать.

чтобы было ясно про что я говорю что не так поставлена задача:
если бы лента могла только не оказывать сопротивления вращению колес, тоесть как не курти коглеса взад или вперед то лента бы крутилась под ними не давая колесу оттолкнутся от себя, то машина бы стояла на месте и бес толку крутила своими сотнями лошадей колеса, а самолет поехал бы вперед на ленте и его колеса бы не крутились, потому что раз лента не может оказать им сопротивления, то колеса бы и не крутились, а она бы двигалась вперед.

Вообще-то, Ли сначала говорил истину, вот только я не знаю толи, он просто ляпнул, толи действительно такой продвинутый. Задачку эту можно упростить для восприятия, если поставить колёса на тормоз. Ведь они не будут крутиться. А это не противоречит условиям задача. Теперь надо только считать силы, которые будут действовать на такой самолёт. Здесь уже вопрос становится не только о типе двигателя но и о строении самого самолёта.

Ух йотъ )))) Bentus со мной согласился ))) Этот день надо отметить красным в календаре

Originally Posted by Bentus

Ли сначала говорил истину, вот только я не знаю толи, он просто ляпнул, толи действительно такой продвинутый

Я механику хорошо понимаю, я по-моему говорил уже об этом

Originally Posted by Bentus

Задачку эту можно упростить для восприятия, если поставить колёса на тормоз. Ведь они не будут крутиться. А это не противоречит условиям задача.

Еще как противоречит. Условия задача просты до предела, незачем их упрощать. Суть условия задачи в том, что опора категорически отказывается служить опорой для горизонтального перемещения.
Такая опора может скомпенисировать перемещение автомобиля, который перемещается "отбрасывая" опору из-под себя. Но если объект движется опираясь на другое, то поведение опоры ей индифферентно.

Originally Posted by St@lkeR{FoX}

Оно имеет систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колес самолета была равна скорости движения полотна.

Дк почему же противоречит? Ведь, если скорость вращения колёс будет равна нулю то и скорость транспортёра тоже. =)

Originally Posted by Bentus

Задачку эту можно упростить для восприятия, если поставить колёса на тормоз. Ведь они не будут крутиться. А это не противоречит условиям задача

Это не упрощение, а частный случай, следующий из обратного вывода. Поэтому выводы по этому частному случаю не могут быть ответом на всю задачу.
Если поставить колеса на тормоз, сила трения качения между лентой и ободом колеса сменится силой трения скольжения между ними. При покое колеса (это как раз частный случай) сила трения скольжения и качения равны, противоречия не возникает. При попытке самолета сдвинуться (в условиях задачи не говорится, что самолет не сдвинется) возникнет сила, не предусмотренная условиями задачи.

Добавлено через 39 минут
Кстати, поломать голову можно еще и об Апории.

Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится от неё на расстоянии в 1 километр. За то время, за которое Ахиллес пробежит этот километр, черепаха отползёт на 100 метров. Когда Ахиллес пробежит 100 метров, черепаха проползёт ещё на 10 метров, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, Ахиллес так никогда и не догонит черепаху.

Я когда-то всерьез поломал голову. Для себя вроде решил, например про Ахиллеса, что он не догоняет черепаху, потому, что автор задачи бесконечно оттягивает рассмотрение события "догнал", а заставляет еще и еще раз пристальнее посмотреть остатки процесса "догоняет". В итоге продоложается до бесконечности не процесс, а рассмотрение процесса.
Для себя у уподобил выкладки автора апорий запрещенным операциям с нулем и бесконечностью.

Хотя есть мнение, что Апории Зенона не нашли удовлетворительного разрешения и поныне.

По поводу Ахилеса и черепахи )) Они просто двигаются в разные стороны

Prisoner, откуда ты ещё ленту взял? про ленту ничего в задаче не сказано.

Originally Posted by Rad

Кстати, поломать голову можно еще и об Апории.

ага, как в том бородатом анекдоте "Заходит в магазин бесконечное число математиков..."

Originally Posted by Bentus

Задачку эту можно упростить для восприятия, если поставить колёса на тормоз.

можно, но только в случае с винтовым самолётом

В реальности близко к идеалу именно шасси, а не транспортер. По сути, самолету глубоко по барабану, что там происходит за пределами его корпуса. Он опирается двигателем об атмосферу и движется относительно атмосферы, а колеса лишь компенсируют гравитацию до тех пор, пока ее не компенсирует подъемная сила.

А это... вам не кажется, что по теории относительности он всё же НЕ взлетит? Полоса движется с его скоростью, относительно неё он едет вперёд, однако следовательно относительно _атмосферы_ он остаётся неподвижен! Как будто его колёса оторвали от земли и они впустую вращаются...

...Если только не принять атмосферу настолько вязкой, что она увлекается движущейся полосой и создаёт ветер навстречу самолёту. Тогда да, он действительно взлетит, и для стороннего наблюдателя это будет выглядеть как самолёт, висящий в воздухе.

Это что касается винтового самолёта. Реактивный же будет двигаться быстрее подвески в любом случае - ведь он движется И относительно атмосферы вперёд, за счёт реактивной тяги, а следовательно, он в любом случае будет опережать подвеску. Так что задача эта для реактивного самолёта неразрешима, поскольку невыполнимо условие равнодейственности движения колёс и подвески.

^^^^^^^^^^^^^ ИМХО ^^^^^^^^^^^^

Prisoner, откуда ты ещё ленту взял? про ленту ничего в задаче не сказано.

ооо, лента Мёбиуса

Originally Posted by Дрон01

Полоса движется с его скоростью, относительно неё он едет вперёд, однако следовательно относительно _атмосферы_ он остаётся неподвижен! Как будто его колёса оторвали от земли и они впустую вращаются...

Однако вовсе не следовательно. Тягу самолету создает двигатель. Самолет движется относительно атмосферы. Все. *вниз лучше не смотреть, голова закружится*
Система самолет-атмосфера работает как в обычных условиях.
Система реальный транспортер-колеса работает практически вне связи с системой самолет-атмосфера.
Эти две системы разделены подшипниками колес. Транспортер будет ускоряться и разгонится до максимально возможной скорости, колеса всегда будут крутиться быстрее, увлекаемые разгоняющимся самолетом.

Originally Posted by Дрон01

невыполнимо условие равнодейственности движения колёс и подвески.

Originally Posted by Условие

систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна

Наличие системы управления не означает равенства скорости. Система управления будет выдавать управляющий сигнал. Исполнителные механизмы будут его исполнять до наступления пределов возможности взлетной полосы с подвижным покрытием. Условие задачи не нарушается при превышении скоростью вращения колес скорости передвижения покрытия. Система управления будет честно давать команду на продолжение ускорения.

ЗЫ: а реактивный или винтовой - не важно. Они оба создают тягу одинаково - отбрасыванием воздуха.

Добавлено через 9 минут
Самый плохой метод доказательства - доказательство на примерах. Но я все же попробую.
Представим телегу о шести колесах. Четыре классических и два под пузом. У этих двух ось проходит выше. И как в задаче с самолетом они упираются на адаптивный транспортер .
Лошадь тянет телегу под которой крутится транспортер. Сдвинется ли телега? Сдвинется.

Возможные возражения:
телега стоит на четырех колесах, а самолет на шасси. согласен. пример не правдоподобен.
Усугубим пример. Телега восьмиколесная. Четыре под пузом, четыре на земле. Подводим под телегу включенный транспортер и приподнимаем транспортер до тех пор пока основные колеса не повиснут в воздухе. Кричим "НННоо пшла!"

Имхо лошадь легко стащит телегу с транспортера под грохот срывающихся с ленты колес.