Автор популярного YouTube-канала Veritasium Дерек Мюллер выиграл пари с калифорнийским физиком Александром Кусенко, доказав, что ветроход Blackbird способен двигаться по ветру быстрее ветра. Кусенко утверждал, что это невозможно, в противном случае ветроход должен нарушать известные законы физики. Пари на $10 тысяч было засвидетельствовано астрофизиком Нилом Деграссом Тайсоном, инженером Биллом Наем и физиком Шоном Кэрролом.
Blackbird был создан в 2010 году американскими инженерами Риком Кавалларо и Джоном Бортоном при спонсорской поддержке Google и Joby Energy. Ветроход представляет из себя транспортное средство с тремя колёсами, ведущей задней осью и управляемым пропеллером с двумя треугольными лопастями. От пропеллера к колёсам ведёт велосипедная цепь. Принцип действия следующий: попутный ветер толкает Blackbird вперёд, в результате чего колёса начинают движение и раскручивают пропеллер, который создаёт тягу и также толкает машину вперёд. Пока дует ветер, колёса продолжают набирать скорость и раскручивать пропеллер.
Несмотря на успешные испытания ветрохода в 2010 и 2012 годах, изобретение инженера вызвало бурные споры в сети. Скептики и учёные-физики утверждали, что устройства на ветрогенераторах могут превышать скорость ветра, но только когда они ориентированы под углом к направлению ветра, а не параллельно ему. Сам ветроход они назвали фейком и заявили, что он нарушает законы физики.
Мюллер и Кавалларо решили возобновить эксперимент и доказать, что ветроход может двигаться прямо по ветру быстрее, чем сам ветер, не используя кроме ветра никакого другого источника ускорения. Для этого в мае этого года Мюллер прокатился на ветроходе Blackbird и заснял процесс на видео. Результаты новых полевых испытаний подтвердили заявленные Кавалларом и Бортоном возможности ветрохода.
Через пару дней с блогером связался калифорнийский физик Александр Кусенко. Он заявил, что изменение скорости произошло из-за случайных порывов ветра и инерции, а не из-за заявленного принципа работы. По его словам, Blackbird может двигаться быстрее ветра, но в случаях когда скорость ветра падает, и ветроход некоторое время движется дальше по инерции. Кроме того, эксперимент был поставлен некорректно и не отвечает на поставленные вопросы.
Спустя некоторое время с начала переписки Мюллер предложил Кусенко пари на $10 тысяч. Физик сразу согласился, объясняя свою уверенность тем, что он застрахован законами физики. Блогер добавил, что из-за изменчивости погодных условий воспроизвести эксперимент в полевых условиях будет сложно. Он предложил продемонстрировать доказательства своей правоты на небольшой модели ветрохода, работающей по принципу Blackbird. Кусенко согласился, добавив, что вряд ли хоть какая-нибудь модель покажет успешные результаты. Мюллер пригласил астрофизика Нила Деграсса Тайсона, инженера Билла Наема и физика Шона Кэррола для освидетельствования пари и проверки результатов эксперимента.
18 июня Мюллер написал в своём микроблоге, что создал уменьшенную модель ветрохода. Он пригласил Кусенко протестировать модель вместе с ним, но физик отказался. Вместо этого Кусенко попросил прислать ему видео с экспериментом.
Мюллер проводил эксперимент совместно с YouTube-блогершой Ксилой Фокслин. Они спроектировали уменьшенную модель ветрохода и поставили её на беговую дорожку, направив лопасти по ходу движения. Эксперименты показали, что уменьшенный ветроход двигался быстрее, чем беговая дорожка. Это подтверждало заявления Мюллера и Кавалларо.
После получения доказательств Кусенко признал свою неправоту и выписал блогеру чек на всю сумму пари. Мюллер назвал физика «человеком чести» и поблагодарил за то, что он выполнил условия соглашения. Полученные деньги блогер планирует потратить на премии победителям различных научных соревнований.
Российский физик с YouTube-канала GetAClass прокомментировал эксперимент Мюллера и объяснил, как можно ездить по ветру быстрее ветра.
zaq1xsw2cde3vfr4
Физик был теоретиком и не знал что скорость ветра у самой земли и на высоте изрядно отличаются. Поэтому физик был прав, но облажался с измерением скорости ветра и скорости ветрохода
Angmarets
он буквально говорит об этом на 2:28 в последнем видео
AntonioXXX
А на модели с беговой дорожкой тоже?
lohmatij
Нет, там в видео объясняется как это работает. По сути ветроход отбирает у ветра энергию (после ветрохода ветер дует слабее чем перед ним) и за счет этого разгоняется быстрее ветра.
x-tea
А если ветер дует слабее, то что толкает ветроход? Ведь винт раскручивает вращение колес..
Или все таки вечный двигатель? Ведь пока аргументы выглядят как "Чем быстрее еду - тем быстрее еду".
Слишком легкие деньги
Ох. По мере разгона выше скорости попутного потока растет лобовое сопротивление. Чё то мутно все как то в этой аргументации. ИМХО физик рано сдался.
Shannon
Не винт раскручивает колеса, а колеса раскручивают винт, работающий в режиме вентилятора.
Yak52
Но в начале то винт раскручивает колеса из-за своего лобового сопротивления.
Rukis
Нет, вначале конструкция начинает движение за счёт своей парусности и колёса начинают вращать толкающий винт.
Ndochp
Винт вообще не раскручивает колеса, он толкает машинку. А вот колеса отбирают энергию на раскручивание винта. По хорошему, они должны тормозить машину больше, чем могут заставить винт её толкнуть.
x-tea
Именно это я и написал ".. винт раскручивает вращение колес" . Возможно сама фраза неудачная. Тогда так: "вращение колес раскручивает винт". Так понятнее? )
Chamie
Стоило написать «винт раскручивается вращением колёс».
sim2q
сговорфакт!Надо было за кванты тягать:)
LordCarCar
Зря перечеркнул! Cговор и есть! И фейковый эксперимент.
Вечные электрогенераторы уже не генерируют просмотры.
user1er
Мотнул случайно.
- на хабре нет политики
- https://youtu.be/VUgajGv4Aok?t=889
unwrecker
эээ. Где там политика?
Nepherhotep
Так ведь и говорит, что нет :)
IkaR49
На VertDider недавно был перевод ролика про Blackbird. Ссылок не будет, чтобы не сочли рекламой, найти можно на ютубе.
BobcatKat Автор
Я поставила в материал перевод от них. :)
Shannon
от них же уже появился перевод нового видео про спор на 10000$
youtu.be/dEqT3pfNpXk
Предлагаю тоже добавить в статью
BobcatKat Автор
Поменяла, спасибо!
Firz
Будет
www.youtube.com/watch?v=HUqrw_MRXPA — перевод
www.youtube.com/watch?v=jyQwgBAaBag — оригинал
Dml2017
Действительно, кажется, что это против закона физики о сохранении энергии и невозможности вечного двигателя. Может быть это происходит потому, что в каждый момент времени к силе ветра в данный момент, добавляется усилие ветра секунду назад, аккумулированное и преобразованное в данный момент времени в дополнительную силу с помощью пропеллера? Получается, дополнительная сила добавляется из прошлого мгновение назад. Эта статья, констатация факта, без объяснения. Может кто-то объяснить этот эффект? Или моё предположение верно?
DrPass
Примерно так и есть. Винт там не собирает энергию ветра, как может показаться. Это именно пропеллер, который создаёт дополнительную тягу, прибавляемую к силе ветра. А энергия для пропеллера снимается приводом с колёс, которые изначально начинают вращаться потому, что ветер толкает автомобиль.
shadovv76
не могу посмотреть видео с работы, но ваше объяснение дает ясность эффекта.
я так понимаю что колеса с пропеллером связаны обгонной муфтой иначе при выравнивании скоростей авто и ветра колеса просто станут тормозить. а если винт может крутиться быстрее колес то как маховик он может толкать авто не за счет связи с колесами, а за счет реактивной силы отталкиваемой массы воздуха, но рывками до выравнивания скоростей.
n0isy
нет. посмотрите ролики. там просто одно вращение колеса даёт прибавку в полтора (условно) вращения. в первом ролике Дерека рассказано про модель для понимания в виде двух парусников, идущих против ветра под углом. У винта ветромобиля два таких "парусника" находятся на его лопастях.
Akon32
Пропеллер дует против ветра и таким образом дополнительно "отталкивается" от ветра (от воздуха, уже движущегося со скоростью ветра). А приводится пропеллер в движение от колёс, которые крутятся от поступательного движения, вызванного воздействием ветра на конструкцию-парус. По-видимому, это такой реактивный парус, более эффективный, чем традиционный.
Эти рассуждения, конечно, требуют доказательства формулами. У меня всё равно остаётся ощущение, что это какой-то трюк.
Gutt
Формулы-то предельно простые, если говорить об энергетике процесса.
m_air*(V_air1 - V_air2) = m_vehicle*V_vehicle
Здесь V_air1 -- скорость ветра до взаимодействия с тележкой, V_air2 -- скорость после взаимодействия. Понятно, что речь идёт об интегрировании по всему объёму провзаимодействовавшего воздуха. Лобовым сопротивлением можно пренебречь, не те скорости, чтобы оно на что-то существенно влияло.
И здесь нет никакого запрета на движение тележки со скоростью большей, чем скорость ветра Можно накапливать энергию ветра в течение некоторого времени (как раз трансмиссия с тяжёлой цепью подойдёт), а потом её тратить. Можно сделать винт с изменяемым шагом, раскрутить его ветром, а потом инвертировать шаг. Плюс вращающийся пропеллер можно рассмотреть и как "динамический парус", ведь обращённая к ветру плоскость постоянно движется в сторону, противоположную направлению ветра, и эту скорость нужно вычитать из скорости тележки. При достаточно больших скорости вращения/шаге пропеллер начинает работать парусом. Но тут нужно считать, не окажутся ли потери на обтекание лопасти больше, чем работа, которую выполнит ветер (думаю, всё зависит от диаметра винта: омываемая площадь растёт пропорционально квадрату размера, а сопротивление -- не знаю как :-); кажется, на дозвуковых скоростях плавно меняется от первой до второй степени; скорость конца лопасти является тоже линейной функцией размера, так что в целом при росте диаметра КПД пропеллера как паруса должен увеличиваться по меньшей мере до тех пор, пока не будет достигнута сверхзвуковая скорость на концах лопастей).
raamid
Суть в следующем: когда ветромобиль достигается скорости ветра кажется, что энегрию для ускорения брать уже не откуда, поскольку автомобиль находится в неподвижном воздухе. Однако, энергия берется от вращающихся колес и передается на лопасти, которые толкают воздух назад и ветромобиль начинает ехать быстрее. Честно говоря, я до сих пор не могу в это поверить, звучит как очередной вечный двигатель :)
raamid
Еще немного позволю себе порассуждать. Когда ветромобиль достиг скорости ветра и предположим начал двигаться без ускорения мы имеем ситуацию, что на корпус ветромобиля воздух оказывает нулевое усилие, а на лопасти-то воздух оказывает ненулевое усилие :) Можно еще сказать, что поскольку лопасти толкают воздух назад можно также рассмотреть это как будто в неподвижные лопасти дует более сильный попутный ветер и это создает дополнительную силу. И скорость ветромобиля выравнивается тогда, когда выравниваются сила встречного ветра на корпус ветромобиля и сила «более сильного попутного ветра» на лопасти.
Magals
да почему все говорят о вечном двигателе, конструкция не генерирует ветер впереди себя
Rexarrior
Присоединяюсь к восклицанию. Какой может быть вечный двигатель, если в систему непрерывно поступает энергия? Которая потом просто хитрым образом расходуется на движение. Обычный ветрогенератор же не считается вечным двигателем.
semennikov
не совсем. Вечный двигатель — это энергия из ниоткуда, а здесь энергия берется от ветра, часть воздушного потока начинает двигаться с меньшей скоростью, эта разность и дает энергию для движения автомобиля
ShadowTheAge
Перейдем в систему отсчета связанную с ветром. В ней мы видим штиль и быстро двигающуюся назад землю. Что если мы заберем немного энергии с этой земли чтобы раскрутить вентилятор который создаст тягу вперед?
Ведь если внутреннее сопротивление мало, фактом того что двигающаяся назад земля уносит нас за собой можно пренебречь.
SinsI
Можно сделать эксперимент, демонстрирующий эффект без использования атмосферы, что вводит людей в заблуждение.
Ветер и Землю достаточно заменить на две рейки, одна неподвижная, а вторая скользит параллельно первой.
Ветроход будет представлять собой два колеса, которые трутся об эти рейки и вращают генератор между ними и электродвигатель, питающийся от этого генератора и ускоряющий всю конструкцию в любом направлении вне зависимости от скорости и направления движения.
tyomitch
Ровно это Дерек и демонстрирует в своём ролике — только не с генератором и двигателем, а с непосредственным соединением между колёсами разного размера: www.youtube.com/watch?v=yCsgoLc_fzI&t=808s
raamid
Наконец-то понял как это работает. В первом видео на 11:00 раскрывается интрига.
claimc
В качестве бреда. Возможно тут эффект рычага. Медленные, но мощные лопасти передают вращение на колеса с большей скоростью но меньшей мощностью. В результате парусный эффект лопастей суммируется с тягой колес, последняя дает небольшой перевес над скоростью ветра.
Rukis
Только там ровно наоборот, колёса крутят лопасти через цепную тягу, а винт толкаюший. В последнем видео наглядно объясняется.
vadimr
В общем да. Никого ж не смущает, что длинный конец рычага движется быстрее короткого, в том числе и если прикладывать усилие к короткому.
orsgah
Лопасти это и есть парус под углом к ветру
Zangasta
То, что машина может ехать быстрее ветра за счет энергии ветра доказано.
А наоборот? Может ли машина ехать против дующего в лоб ветра? Уверен, что да, сможет.
edo1h
ну парусники же ходят против ветра
anonymous
Под острым углом к ветру, если быть аккуратным. Строго против - только галсами (последовательность движений под положительным и отрицательным острым углом так, чтобы двигаться в среднем строго против).
kaichou
Более того, для хождения галсами обязательно наличие опоры (воды), поэтому у яхт такой большой киль.
Грустное следствие: под солнечным парусом в космосе лавировать не получится, фантаст в рассказе про гонки нас обманул.
keleg
Получится. Роль опоры может играть гравитация.
arheops
Получится. Только галсы будут выглядеть не так, как в море.
При движении по орбите вокруг какого-то тела(Солнца?) составляющая скорости по касательной более важна. Если вы ее уменьшаете, то не особо важно, что вас толкает ОТ тела, вы на него все равно начнете падать.
Галсы будут элиптические.
Вобщем-то все уже показано на практике на демонстраторах.
RTFM13
"Галсами" будет ходить лопасть воздушного винта, а транспортное средство будет двигаться в любом направлении.
Чисто гипотетически, наверное, оно даже может ехать строго против ветра быстрее ветра.
pae174
Не ходят.
Лавировка
ksbes
Таки ходят
ferosod
И что же им дает возможность идти против ветра?
ksbes
Высокое качество (в аэро- и гидро- динамических смыслах).
<10-15 гр. для человека и есть против ветра. Самолёты и с большим углом атаки летают (на посадке, например) и никто не говорит что у них набегающий поток воздуха не встречный.
pae174
> <10-15 гр. для человека и есть против ветра.
Для какого человека? Для яхтсмена это левентик. Буер по льду ходит так и это не является поводом для роликов на ютюбе :-)
pae174
Где там написано, что этот уникальный аппарат может ходить строго против ветра? Конечно нигде.
agat000
разумеется сможет. Пропеллер крутит колеса и все. Раньше были самоходные баржи, ходили против течения без мотора — течение крутило крыльчатые колеса, которые наматывали трос зацепленный на берегу. Все просто.
Gutt
Вне всяких сомнений сможет. Представьте себе направляющую с храповым механизмом, по которой может двигаться тележка только в одном направлении. Поместите на тележку пропеллер и механическую передачу, превращающую его вращение, вызванное набегающим ветром, в движение по направляющей против этого ветра. Будет работать? Совершенно очевидно, что будет. Просто при первом взгляде на задачу пугает лобовое сопротивление машины -- кажется, что ветер всегда будет двигать её в своём направлении. Но это не так, лобовое сопротивление всегда можно сделать сколь угодно малым, и вдобавок скомпенсировать его трением, которое можно сделать разным в разных направлениях.
pae174
Наука, которую мы заслужили.
balamutang
Ну тут некое упрощение в заголовке, этот "блоггер" и сам с научной степенью
pae174
Я про истеричную чику и её детскую игрушку на колёсиках.
pavelsc
Мир как будто внезапно забыл физику. Неожиданностью даже для физиков стало, что воздух хоть немного, но упругий и скорость от винта и скорость ветра частично складываются. По сути вращающийся винт выполняет роль паруса. Вечного двигателя и в помине нет.
Shannon
Но не в 2.8 раза. Об этом и ролик, что один ученый поставил 10к примерно как раз на это и ошибся.
Рекорд там 44.5км/ч при скорости ветра 16км/ч и болид продолжал ускоряться.
zoonman
В данном случае винт не является парусом. Поэтому не происходит сложения скоростей.
При хорошем ветре и изменяемой геометрии винта можно и сильнее разогнать.
VaalKIA
Я думаю, тут дело вот в чём. Представим, что винт и колёса заклинило, сможет ли ветер разогнать до своей скорости такую сцепку? Думаю, что ответ — сможет, при достаточной площади взаимодействия, даже заклинившие колёса будет просто тащить. Трение колёс, в данном случае, сопротивляется мощности давления, а не скорости и, если трение относительно мало, то будет дольше разбег, но максимум скорости останется прежним. Второй важный момент: если винт вращается, то он дополнительно толкает вперёд, в любом случае. Ну и объединим эти вещи: можно ли сделать так, что бы трение колёс было выше, чем сопротивление вращению винта и при этом, площадь взаимодействия всего агрегата была достаточной, что бы ветер передал достаточну силу, что бы сдвинуть его? Достичь этого не сложно, просто расширяем покрышки и уменьшаем винт, дополнительно добавляем паруса на агрегат. Таким образом, мы получим, как минимум, наш агрегат движущийся со скоростью втера и вращающимся винтом, то есть скорость ветра будет превышена и не важно, будут ли шлифовать колёса или вращаться ровно с подходящей скоростью.
Повторяем всю процедуру, но уже не для скорости, а для ускорения и, получается, что дальше уже надо анализировать именно сцепление колёс с поверхности, и что там происходит и как меняется, потому что, в отличии от ветра, площадь винта ограничена и с его изменением меняется и отдаваемая им мощность, а вот это уже не позволит так играться, как с ветром, ну и паруса начнут тормозить. В общем, насколько можно превысить, это — вопрос, но мне кажется, что я понял, почему можно превысить.
Shannon
Вкратце объяснение из ролика:
1. Ветер дует в спину болиду, он разгоняется до скорости ветра.
2. Одновременно с этим разгоняемый болид крутит своими колесами, которые цепью соединены с винтом, а винт работает в режиме вентилятора, а не ветряка.
3. ???
4. Профит.
То есть болид разогнан и ветром и вентилятором сзади, отсюда и ускорение и превышение скорости ветра в 2.8 раза. Это колеса крутят винт вентилятора, а не винт крутит колеса.
edo1h
колёса крутят винт, который толкает повозку и в итоге крутит колёса. чем не вечный двигатель?
Shannon
Крыло самолета, которое поднимается в воздухе и тянет за собой тяжесть — чем не вечный двигатель? Нужно развить скорость, поддерживать её, на всё это тратится энергия. По той же причине и тут.
Колёса не сами по себе крутятся — а их толкает ветер, а ветер не болид создает. Чтобы развить такой ветер, чтобы толкало болид вперед и закрутились колеса, которые закрутят вентилятор, потребуется куда больше энергии, чем болид с вентилятором извлек из этой силы ветра.
Тот же пример с беговой дорожкой — сколько энергии нужно, чтобы запустить беговую дорожку и сколько этот мини-прототип сможет выработать?
Поэтому это просто более эффективный преобразователь КПД, чем просто развернуть парус и сравняться со скоростью ветра.
edo1h
мне кажется, что ветер тут только запутывает.
вот смотрите, повозка набрала скорость не меньше, чем скорость ветра — она имеет некоторую кинетическую энергию.
колёса отбирают у повозки энергию с мощностью W?. часть этой мощности передаётся пропеллеру, в результате он толкает повозку с мощностью W?.
W?>W?, то есть общий баланс мощности W?-W? будет отрицательным, наша система теряет энергию.
и да, ветер роли не играет, так как если наша повозка движется не медленнее ветра, то ветер энергию не добавляет.
где я ошибаюсь?
Shannon
В конце ролика есть хорошая демонстрация:
youtu.be/dEqT3pfNpXk?t=834
Там как раз показано, что ветер тут ни при чем, можно так же сделать ситуацию, состоящую из 2х «сред», и если тележка контактирует с обеими одновременно, то, при движении одной из «сред», тележка может ехать быстрее, чем двигается эта среда (ветер в случае с ветро-мобилем).
Nashev
Шикарная тележка!
semennikov
часть ветра начинает двигаться с меньшей скоростью относительно земли отсюда и берется энергия
LordCarCar
Энергию дает дорожка! На земле все будет иначе.
vedenin1980
На земле энергию дает ветер, если дорожу присоеденить к ветрогенетратору что-то поменяется?
LordCarCar
Будет явно видно, что тележка катится не только за счет ветра, но и получает дополнительную энергию от ветрогенератора.
vedenin1980
Ну да, а ветрогенератор не за счет ветра получает энергию…
LordCarCar
Так ветрогенератор-то не на тележке стоит!
Dozorniy_Sam
Всё верно. Всех вводит в заблуждение вентилятор, все думают, что движение происходит за счёт его вращения, а он работает как парус и вращение тут не причём.
LordCarCar
А кто-нибудь посчитал сколько энергии потратили на разгон дорожки?
Обычная фальсификация эксперимента!!!
vedenin1980
А сколько энергии вырабатывают ветрогенераторы?
VaalKIA
Вы меня за идиота держите? Откада в моём посте, по вашему: трение колёс и сопротивление вращению винта и тяга винта?
Я указываю на то, что совсем не очевидно то, что сопртивляющийся обратному вращению от ветра винт и связанные с ним колёса дадут вообще стронутсья с места, либо набрать нужную скорость.
SamaRazor
О каких «вечных двигателях» вы здесь пишете, сравнивая скорость ;)?
NetBUG
Очевидно, потому что получить больше работы, чем было затрачено, проклятая физика таки не даёт!
vadimr
А что-нибудь разве ограничивает затраченную работу?
NetBUG
В целом да, масса воздуха, которая изменила скорость, плотность (и температуру) при толкании телеги.
В натурном эксперименте – условно, мощность вентилятора, которым гоняют воздух в аэротрубе
vadimr
Эта величина заведомо может быть сделана больше требуемого значения.
corvair
Читал об этом ещё в 2010 году, там именно колёса вращают пропеллер, а ветер, как я понимаю, только толкает аппарат. Только вот есть непонятки с трансмиссией. Используется цепная передача, а звёздочки на задней оси и оси пропеллера в перпендикулярных плоскостях. Значит имеется дополнительный редуктор, неизбежно снижающий КПД или цепная передача работает с перекрутом на 90 градусов что тоже увеличивает потери? Ну и передача 1:1 или имеется повышение как на велосипеде?
Ark1774
Там куча звёздочек как на велосипеде. В ролике показывается.
p_fox
"звёздочки на задней оси и оси пропеллера в перпендикулярных плоскостях. Значит имеется дополнительный редуктор "
Зачем? Цепь достаточно гибкая и длинная, чтобы просто повернуть её на 90 градусов.
Ark1774
Так она и поворачивает. Но редуктор всё равно нужен, т.к. аппарат экспериментальный(вживую попробовать разные соотношения), плюс он возможно помогает быстрее разгонятся на первом этапе, а может и на втором полезен.
anonymous
Как мы обсуждаем в соседнем треде, соотношение не постоянное: наибольшая эффективность системы достигается, когда воздух отбрасывается со скоростью (относительно земли) близкой к нулю. Т.е. при скорости ветрохода близкой к скорости вета, отбрасывать нужно примерно с удвоенной скоростью, а когда вдое быстрее - уже только с полуторной.
tyomitch
Всё это верно, но как видно из ролика, передаточное соотношение во время движения не меняется, а скорость потока регулируется изменением шага пропеллера.
Звёздочек на оси действительно несколько, но единственный видимый способ переключаться между ними — открыть корпус и перебросить цепь руками.
TCPpoPochte
А зачем они такие лица ставят в превьюшках? Это же глупо и как-то отталкивает.
Darlock_Ahe
Алгоритмы ютьюба любят такие картинки. Не спрашивайте почему.
Aquahawk
Потому что зрители это любят, а вот это уже не спрашивайте почему.
Vsevo10d
Это медиакультура сейчас такая https://knowyourmeme.com/memes/soy-boy-face-soyjak
Areskoi
Меня это тоже раздражает. Но при широкой аудитории такие превью значительно увеличивают количество просмотров. Лайнус из LinusTechTips говорил, что они проводили эксперимент: если убрать лица-реакции с превью и желтоватое название ролика, просмотры падают на 20-30%. По его утверждению им эта мода тоже не нравится, но позволяет привлекать и держать большую аудиторию зрителей, а тем самым больше зарабатывать. Это бизнес. Даже с позиции логики, если такие "сенсационные" превью и кричащие заголовки оттолкнут 1 человека, они же привлекут 2-3 новых, поэтому разумно их использовать.
cepera_ang
Потому на превьюшке в потоке видео/рекомендаций эта картинка будет в десять раз меньше и будет выглядеть намного менее карикатурной, а в полный размер её никто и не будет разглядывать (или будут, как в случае встраивания в статью здесь, но это куда меньший источник просмотров, чем внутри самого ютуба).
Это как избыточный макияж и жестикуляция в театре — если так накраситься и вести себя в обычной жизни, это будет выглядеть дико, а на сцене совершенно необходимо, потому что иначе будет не спектакль, а просто непонятные люди бубнящие на сцене, потому что зрители сидят далеко, свет специфический и т.д. Тут тоже самое, только перенесённое в цифровые условия.
Cryvage
Я думаю, причина стольких споров в том, что люди упускают из вида простой факт: у ветра много лишней энергии. Так что, вопрос о законе сохранения энергии тут вообще не стоит. Энергии полно, а парусник использует гораздо меньше энергии, чем есть у ветра. И весь вопрос, на самом деле, в том, сколько той энергии ты сможешь использовать.
На всякий случай, вот простое доказательство этого утверждения. Если ветер разгоняет два парусника разной массы, предельная скорость у них будет одинаковая — равная скорости ветра. А значит, дополнительная энергия у ветра есть. Вопрос в том, как сфокусировать её на нужном объекте.
После того, как парусник сравнялся по скорости с ветром, энергию ветра, уже не получается использовать для дополнительного ускорения, но лишь потому, что между ветром и парусом больше нет сопротивления. Эту проблему, вентилятор вполне способен решить, т.к. создаёт дополнительное сопротивление. И то что для раскрутки вентилятора использовалась всё та же энергия ветра, не создаёт никаких противоречий. Мы просто запасли часть энергии ветра, преобразовав её во вращение лопастей.
edo1h
это вообще не аргумент. у меня в комнате сейчас слишком много энергии, но я вынужден включать кондиционер и тратить ещё энергию чтобы избавиться от этих излишков.
red75prim
Дык. Жара в квартире находится приблизительно в термодинамическом равновесии с окружением. А ветер нет.
LordCarCar
В данном случае все, почему-то, упускают из виду энергию бегущей дорожки.
Pavia00
Ветер удерживает тележку на месте. А беговая дорожка вращает колеса. Энергия от дорожки передается колесам от колес вентилятора который и создаёт дополнительную скорость.
mymymy1
В этом - что-то есть.
Vsevo10d
Зашёл написать то же самое. Беговая дорожка, выступающая как привод вентилятора, =/= оказывающей трение качения дороге.
edo1h
как вы находясь на тележке сможете понять находитесь вы на беговой дорожке без ветра, или на неподвижной земле и дует ветер?
Vsevo10d
Никак. Речь не обо мне, как о наблюдателе, и не о системах отсчета. Речь о внешнем подводе энергии.
Если у нас есть ветер, чья энергия тратится и на преодоление трения качения, и на преодоление трения в передаче, и на преодоление аэродинамического сопротивления вентилятора, это не то же самое, что есть внешний подвод энергии к колесам, которые раскручивают пропеллер через силу трения передачи, а трение качения уравновешивается сопротивлением ветра. В последнем случае понятно, что внешний подвод энергии действительно помогает лопастям работать как пропеллер в воздушной среде, а в первом — это какое-то вытягивание самого себя за волосы.
LordCarCar
Любой датчик ускорения, например маятник, покажет ускоряетесь вы или нет.
Andy_U
С беговой дорожкой трюк понятен. Тут весь фокус в хороших подшипниках и в том, что движущаяся дорожка создает поток воздуха - навстречу. Винт - те же паруса, которые дают возможность двигаться под углом к встречному ветру. Но это никак не случай движения по ветру с большей скоростью, чем ветер, про который был спор, как я понял.
P.S. Помните эту дурацкую задачу про взлет самолета с "беговой" дорожки?
n0isy
почему ситуация другая? модель с тележкой на беговой дорожке это взгляд с неподвижной системы отсчёта "атом воздуха в двух метрах справа".
Andy_U
Да, против ветра. А спор был - про скорость по ветру.
Aldrog
Посмотрел ролик, вроде их эксперимент абсолютно эквивалентен движению строго по ветру (до скорости ветра разгоняют руками, и отпуская демонстрируют, что машина продолжает набирать скорость уже сама). Меняется только точка отсчёта и масштаб.
Не знаю, что за задача, но подозреваю, что самолёту как раз наоборот нужен встречный поток воздуха для взлёта, а не попутный ветер.
Andy_U
Я про второе кино с беговой дорожкой говорил. Беговая дорожка бежит слева направо. Создаваемый ей ветер тоже дует вправо.
Aldrog
Я тоже про конец второго ролика из статьи. По крайней мере на первый взгляд их эксперимент вполне корректен с точки зрения того, что какими бы эффектами полученное ускорение ни вызывалось, они такие же, как при движении по ветру с его скоростью.
Беговая дорожка создаёт ветер? Тогда и обычная дорога должна затормаживать ветер, создавая точно такой же встречный поток для объекта, движущегося со скоростью ветра.
darthmaul
А в чём была суть задачи с самолётом? Ему то нужно двигаться относительно воздуха, а не Земли, да и набирает он ускорение, отталкиваясь от воздуха, а не Земли. Однозначный же ответ — взлетит.
kunix
Там в видео какая-то хрень с формулой Fprop * (v - w) = Fwheel v, если v = w.
Але, вас никто не заставляет делить на ноль.
Отсюда просто следует, что Fwheel = 0.
Короче, они все какие-то странные - и физик и блоггер.
Блоггер взял несложную задачу и раздул хайп.
Физик начал спорить с блоггером и тоже хайпанул.
А ведь мог бы просто составить уравнения и посчитать.
Потом они зачем-то пригласили Нила Деграсса и все вместе хайпанули еще раз.
Десяток видео, сотни твитов, и тыщи хайпа!
Пластмассовый мир победил окончательно.
n0isy
Ну почему же?! Хайп рождается не сам по себе, а как скалярная оценка выражения чувств. Идея сама по себе контринтуитивна и требует объяснения. На пальцах его дать проблематично.
kunix
Хайп рождается не сам по себе, а как результа целенаправленных действий хайполовов.
Идея контринтуитивная, но все можно было разрулить одним видео, без Нила Деграсса и физиков-теоретиков из UCLA.
Но тогда не было бы хайпа.
а как скалярная оценка выражения чувств.
Кстати, а почему скалярная, а не векторная?!
Darlock_Ahe
Но в итоге видео посмотрело больше людей и вероятно, кто-то из них стал чуть-чуть "умнее", или в принципе заинтересовался физикой, что 100% положительный результат.
kunix
В первую очередь - это чей-то бизнес на хайпе.
Этот бизнес цветет и пахнет только потому, что привлекает внимание, ну или приносит пользу, хотя с этим можно поспорить.
Лично у меня претензии к уровню самого блоггера и физика из UCLA.
Возможно, эти люди ничего кроме хайпа не умеют.
Femistoklov
Откуда у физика $10 тысяч?
kunix
Насосал (гранты, а не то, что вы подумали)!
AlexMih
С одной стороны, нет ничего невозможного в том, чтобы двигаться быстрее ветра за счет энергии ветра.
Пусть на нашем пути дует ровный попутный ветер 20 км/час. Представим себе обычный электромобиль с огромным складным парусом. Сперва развернем парус, и будем ехать на парусе по ветру, включив моторы в режим генератора и изо всех сил заряжая аккумуляторы. Зарядив, складываем парус полностью, и на нашем обтекаемом электромобиле летим по трассе вперед 100 км/час. Затем опять цикл зарядки.
Таким образом, мы будем путешествовать со средней скоростью гораздо выше скорости ветра. И здесь нет никакого нарушения закона сохранения энергии - мы просто отбираем много энергии у ветра на цикле зарядки.
Можно довести этот мысленный эксперимент до предела - поставить огромный стационарный ветряк, чтобы вырабатывал электричество, запитать от него троллейбус и на нем путешествовать. Понятно, что никакие законы физики не запретят троллейбусу ехать быстрее ветра, и все честно.
Но вот что касается описываемого устройства, то мне кажется, оно сводится к тому, что возьмем электродвигатель, пусть крутит генератор, а от этого генератора запитаем этот же двигатель, и пусть крутятся вместе все быстрее и быстрее.
MUTbKA98
Правильное утверждение все же "парус не может двигаться быстрее ветра". Но если парус не прибит фиксированно к корпусу аппарата (а лопасти уж точно не прибиты), то возможно всякое.
semennikov
Не-не. Там энергия берется из за замедления части воздушного потока относительно земли
pelepelin
аналогия не годится, потому что в данной конструкции нет отдельных фаз накопления и расходования энергии
Arson
Вот тут разбор эффекта физиком, это последнее видео, ссылки на остальные сможете найти в описании.
https://www.youtube.com/watch?v=7GjSkZiG1DQ
Вывод - может ехать.
BobcatKat Автор
Добавлю, спасибо!
sergeyns
ТАм есть очень непонятный момент в 7.40 и далее — когда с воздушного шара опускается тележка. Далее он говорит «сила с которой толкает винт, должна быть больше чем сила, с которой тормозит тележка». И вот тут вот начинается непонятки. Как так получается что винт приводится в движение за счет «колеса» и при этом толкает сильнее, чем тормозит колесо ???
AiratGl
мощность вращения колеса будет равна мощности винта (если не учитывать КПД). Но колесо вращается быстрее винта, значит сила на колесе будет выше чем у винта.
faiwer
Ух ты. Ролик начинается с демонстрации того как lego-машинка едет ПРОТИВ ветра. Причём в лобовую.
dj_raphael
Придумал свое наглядное объяснение. Представьте две тверди: земную и небесную, низко на высоте метров 3х, небесная немного движется. Вот те кто не понимает, говорит что максимум что можно выжать из этого, это воткнуть кол в небесную твердь и привязать к ней тележку. А что мешает просто снимать энергию с разницы скоростей с бесконечным потенциалом и передавать это все тележке? А если заменить небесную твердь на воздух — то пропеллер это способ сцепления со второй средой и снятия энергии.
kunix
Кто-нибудь понимает, откуда вот эта формула?
Тут написано, что энергия вентилятора тратится на то, что он двигает тело (воздух) со скоростью v - w и силой Fprop.
Это верно, если мы допустим, что возду после вохода из вентилятора движется со скоростью ветра.
Но ведь это неправда, вообще говоря.
encyclopedist
Это упрощенная формула. В статье Дрелы есть полное выражение (оно и в виде на секунду появляется), которое учитаывает что скорость выходящего воздуха не равна скорости ветра. Именно это и устраняет сингулярность при v=w.
myc
Этот blackbird похож на буера, на которых на бакштаге можно достичь скоростей в несколько раз больше ветра. Тут верно подметили — нужна опора и курс под углом к ветру для создания парусом подъемной силы. Подозреваю, что работающий вентилятор создает за собой уплотнение воздуха, которое расположено под углом к ветру и работает таким огромным парусом.
Osnovjansky
Каждая лопасть вентилятора является парусом, под углом к ветру.
Вопрос в том, как момент вращения «паруса» передаётся передачей на колёса? Достаточно ли его чтобы превысить силу лобового сопротивления и трения колёс
bfDeveloper
Странный спор. Примерно как утверждение, что предметы тяжелее воздуха не могут летать, когда вокруг стаи птиц.
Есть гораздо более простой эксперимент — обычное колесо, катящееся по ветру. Оно обгоняет ветер без особых проблем, потому что нижняя часть колеса вообще неподвижна относительно земли, и её ветер может толкать сколько угодно. В 2.8 раза не обгонит, но если добавить крылышки, которые имеют меленькое сопротивление вверху и большое внизу, разгонится без проблем. Контакт колеса с землёй — киль, остальная поверхность — парус.
И нет, это никакой не вечный двигатель, это использование энергии ветра. Без ветра ничего никуда не поедет.
Sergey_zx
Увы, данное объяснение не годится.
Для катящегося колеса (при отсутствии проскальзывания) сила действующая ниже оси в направлении движения тормозит качение.
Ну а выше оси скорость движения обода суммируется с угловой скоростью вращения, т. е. разогнать можно только до скорости ветра.
Aquahawk
с чего бы?
Вектор скорости каждой точки колеса никогда не направлен вектора скорости движения оси. Так что приложенная к любой точке колеса сила в направлении движения его ускорит.
Sergey_zx
Да, вы правы.
yea
Это как? Нарисовал в голове диаграмму с векторами сил, не сходится.
Sergey_zx
Таки, по силам вы правы.
Но оно же симметрично.
Сила толкающая часть колеса движущееся медленнее центра масс компенсируется сопротивлением части колеса которое двигается быстрее центра масс.
yea
Ваши рассуждения верны для случая, когда колесо подвешено за ось. В этом случае действительно всё уравновешивается: конечно, подвешенное за ось колесо под действием ветра вращаться не начнет. А тут обсуждали случай, когда точкой опоры является не ось, а земля. Тогда симметрия исчезает.
Sergey_zx
Как я понял, из за близости земли возникают локальные аэродинамические эффекты?
Aquahawk
А есть замеры таких колёс а аэротрубе например?
bfDeveloper
Подумал ещё и всё же нет, простое колесо ветер не обгонит. Верхняя часть колеса испытывает такое же сопротивление, как и сила толкающая вперёд нижнюю часть. А с учётом плеча, момент вращения у верха даже больше.
Таки для обгона нужно активное изменение площади сечения, чтобы снизу захватывалось больше ветра, а сверху меньше. Работы для этого совершать не надо.
Ну и крыло (в автомобильном смысле) сверху, чтобы верхняя половина двигалась относительно ветра со скоростью оси, а не точки на колесе.
Суть от этого не меняется, у такого аппарата должны быть части, которые движутся медленнее ветра, чтобы от него отталкиваться: основание колеса, киль или вентилятор, как в посте.
И разумеется, это всё не для настоящей аэродинамики, а для простой модели ветра. В реальности есть масса сложных аэродинамических факторов, которые сложно учесть.
Daemonis
Я правильно понимаю, если скорость ветра = 0, то скорость ветрохода будет > 0? :)
Crazyvlad
если скорость ветра = 0, то скорость ветрохода будет = 0
Ничего странного
Aldrog
Возможно, аж в 2.8 раза.
Sergey_zx
Нет никакой проблемы в движении быстрее ветра используя силу ветра.
Тут фишка в том, что не оговаривается что оно должно быть стационарно и одномоментно.
Например, можно стоя на месте от ветряка зарядить аккумулятор, а потом электромотором разогнаться до требуемой скорости.
Можно ту же идею спрятать и упаковать в любой накопитель и двигатель.
Например накопить энергию в маховике (или инерции), а разогнать пропеллером.
vedenin1980
Да нет, там суть в том что энергия получается постоянной. Смысл в тот, что когда ветроход достигает скорости ветра он по сути стоит на месте в воздухе, а под ним «движется» земля, если подключить туда генераторы, то можно снимать энергию по принципу ветрогенератора и тут же тратить ее на дополнительный разгон.
Sergey_zx
Так именно о том я и писал.
Накопили энергию, а потом использовали.
А в чем именно накопили уже вторично.
В инерции тележки, моменте вращения колёс и пропеллера.
Aldrog
Я так понимаю, нюанс состоит в том, что энергия продолжает вырабатываться независимо от скорости машины, из разницы скоростей среды и опоры.
ProgM
Это не совсем объясняет суть процесса. Допустим ветра нет. Разогнались на ДВС до некоторой скорости, винт крутится. Но что-то подсказывает, что эта колымага остановится без двигателя.
В случае же этого устройства, если ветер дует, то она будет ехать и ехать, и не надо опять что-то предпринимать, чтобы энергию ветра накопить. Вопрос в том, как отнимается энергия ветра после того, как скорость телеги превысила скорость ветра. Ведь он в спину ее уже не подталкивает.
vedenin1980
Вы плавали по реке? Как по вашему, вот вы плывете по течению относительно берега со скоростью большей, чем скорость течения, что вас течение уже не будет нести относительно берега или ваши скорости будут складываться?
Ветер это перемещение всей воздушной массы и он не толкает в спину, условно тут движется само воздушное пространство, тут классическое сложение скоростей, перемещения воздушной массы и той скорости что вы сумели развить с помощью винта.
ProgM
Разница в том, что в лодке я гребу. Аналогия была бы хороша, если бы вода гребла веслами сама. Главная проблема для меня, как происходит отбор энергии ветра после достижения скорости ветра. Очевидно, что не земля вращается под машиной.
vedenin1980
Так же, движется все воздушная среда и она независима от движения в ней ветромобиля.
Хорошо, другая аналогия — вы неподвижно сидите на разряженном инвалидном кресле на очень длинном горизонтальном траволаторами. Берете ручной генератор, где нужно крутить колесико для выработки тока, и прикладываете его к неподвижной части траволатора, так как колесико крутиться — генерится ток, так как есть сила трения (в воде или воздухе сила сопротивления среду) вы так же сидите неподвижно на траволаторе на том же месте (и движетесь вместе с ним).
Так как есть ток — ваше кресло может хоть немного, но двигаться на траволаторе в ту же сторону куда он движиться. Ток продолжает вырабатываться так как движение траволатора не прекращается.
И вот вы движитесь быстрее скорости траволатора. Да, это не бесплатно — траволатор будет терять энергию и будет тормозить, но если его энергия огромна это торможение будет очень долгим (и в любом случае, вы будете двигаться быстрее траволатора относительно неподвижной земли).
Anrikigai
Очень удачный пример.
Смущает только один вопрос: Если я правда на тележке на траволаторе, и тележка может кататься свободно, то, как только я возьмусь рукой за поручень, колеса тележки начнут вращаться, но моя коляска уже не будет двигаться с травалатором, а останется на месте (где я держусь рукой за поручень).
В случае не жесткого сцепления, а "колесо генерирует энергию", коляска будет продвигаться вперед, но существенно медленее (начнет отсатавить от травалатора). Потому что энергия будет "отбираться колесом" в пользу аккумулятора или чего-то еще. Если эту энергию пустить на вращение вентилятора, я в лучшем случае (100% КПД) буду двигаться вперед со скоростью травалатора (сколько колесо отобрало, столько вентилятор вернул)
vedenin1980
Не может, считайте, что коляска назад поехать не может (её будет удерживать сила сопротивления среды воды/воздуха и парусность).
Ну то есть вас не удивляет, что ветер при достаточных парусах может тянуть любой груз и выполнять любую работу по преодолению силы трения?
Или скажем, если поставить огромный парус на электромобиль, то двигаться строго со скоростью ветра и заряжать аккамулятор одновременно?
Anrikigai
Я могу представить, что сзади тележки стоят упоры, поэтому назад она ехать не может. Допустим, она давит на них с силой 100Н (именно столько мы измерили бы на крутящемся о поручень колесе)
Запустили колесо, оно крутит пропеллер, подталкивающий нас вперед.
Это позволит уменьшить силу давления на упоры (скажем, до 50Н). Но чтобы пропеллеря тянул с силой больше 100Н (чтобы поехать вперед) - сомневаюсь.
muhaa
Пусть будет давление 1 Н. Представьте, что скорость ленты 1000 м/c. Тогда при 1H давления на упоры это даст 1000 Ватт мощности.
Очевидно, что киловатта мощности на пропеллере достаточно чтобы создать тягу в 1Н.
У тележки скорость конечно была раз в 100 меньше и тогда уже такая прикидка на глаз невозможна.
Bronx
Вы всегда можете подобрать передаточное число такое, чтобы тяга двигателя оказалась больше, чем сопротивление генератора. Сила — это не энергия, для неё нет закона сохранения, типа "100Н получил — 100Н потерял". При одинаковой мощности силу можно разменять на скорость и получить любую требуемую тягу.
ProgM
В целом пример с тележкой хороший. Здесь надо учитывать, что тележка стоит на месте за счет силы трения, без упоров. Пока сила сопротилвения от колеса-генератора не превышает силу трения, генератор будет «воровать» энергию у травалатора. Подключаем пропелер и возможно он сдвинет нас вперед. (Не будем учитывать, что сила трения покоя и качения отличаются, к начальной теме это не относится.)
Поедет или не поедет, зависит от баланса между силой трения и силой тяги пропеллера с учетом всех потерь.
Но все равно, картина с ветроходом у меня не складывается до конца. Возможно из-за непонимания аэродинмаических нюансов. Получается, что винт отталкивается от движущегося потока. И каким-то образом там скрыта эта сила трения из примера с травалатором. При этом эта «сила трения» возвращается опять к винту за счет вращения колес. Какой-то сюр. Завидую тем кто это понял и может спать спокойно.
tyomitch
Фишка в том, что скорость повозки относительно земли всегда больше (в смысле, положительнее), чем относительно воздуха. Именно за счёт этой разницы появляется возможность отводить с колёс часть мощности, и раскручивать ею пропеллер.
edo1h
я про это писал выше.
«снимаем энергию» = «тормозим тележку»
чтобы получить разгон, нужен КПД>100%
vedenin1980
А тележка вообще неподвижна относительно воздуха, ветер немедленно разгоняет ее снова. Вас же не удивляет, что ветрогенераторы вырабатывают энергию из ничего и вас не удивляет же, что колеса постоянно совершают работу для преодоления силы трения.
Условно представим электромобиль, который мы прицепили к грузовику, едущему с постоянной скоростью, и включили рекупирацию, электромобиль вполне себе заряжается через колеса, да энергия не бесплатна, а за счет лишней работы у грузовика. Ну так и ветер будет терять свою энергию пока совсем не стихнет.
Энергия получается из ветра, у вот стоит ветрогенератор и дает энергию и никто не говорит, что ему нужен КПД>100%. Это называется дармовая энергия и в теории она практически не ограничена пока ветер не стихнет.
edo1h
так речь идёт о движении со скоростью выше скорости ветра, то есть для тележки ветер исключительно встречный.
vedenin1980
Ветер это перемещение воздушной массы. Представьте что вы плывете по реке ПО течению, очевидно относительно берега скорость течения и ваша скорость будут складываться всегда, а энергия течения будет всегда не зависимо от того как вы разгонитесь и если вы встретите камень вам будет довольно больно.
dts
непонятно, если скорость ветрохода больше скорости ветра, то как ветер может что-то толкать на ветроходе?
vedenin1980
Я так понимаю, суть в следующем — представим что ветроход неподвижно весит в воздухе, а под ним движется земля. Логично, что поставив генератор на колеса можно получить энергию по принципу ветрянных или гидростанций.
Дальше логично, что можно потратить эту энергию на движение любым способом, при этом часть потраченной энергии можно получить обратно с колеса. В целом, тут получается одновременно движение со скоростью ветра, плюс генерация энергии с колес, по сути просто увеличивается кпд получения энергии ветра не более того.
Gordon01
Так же, как и толкают воздух двигатели самолетов
Pafnutyi
Когда-то давным давно физики делали опыт с обнаружением "эфира", и не нашли его ... а если поискать "колесо" для этого самого "эфира", может и "ветер" появится/обнаружится ;D
arheops
Просто парусом в этом ветромобиле является не сам пропеллер, а поток встречного ветра, который он создает. Тоесть он «отталкивается» от фронта создаваемого воздушного потока.
причем вполне вероятно, что эффективный размер в разы больше площади ометаемой винтом.
ivan01
При чем здесь ламинарность? Может газ не идеальный?
muhaa
Давайте я объясню. Для этого нужно довести все до абсурда.
Представьте, что воздух очень плотный а винт очень большой. Настолько, что лопасть может двигаться только разрезая воздух ребром и совершенно не может двигаться перпендикулярно плоскости лопасти (ни на миллиметр, сколько не дави). Можете образно представить, что воздух — это желе, которое винт режет как ножом, вгрызаясь в него и продвигаясь.
Дальше представляем, что под этим воздухом-желе бежит дорога с очень очень большой скоростью.
Наш ветромобиль имеет колеса, что позволяет ему снимать с дороги энергию. Мощность равна сила умножить на скорость. Скорость дорожки Vд очень велика (как мы условились), поэтому цепляясь винтом за воздух-желе с силой один ньютон можно приложить этот ньютон к колесам и снять 1 Н * Vд = очень много энергии. Эту энергию отправляем на винт и получаем очень большую прилагаемую к винту силу. При том, что противодействует этой силе всего 1 Ньютон на колесах.
Ну или еще проще, если вас несет течением по реке, состоящей из желе, со скоростью звука, то вы можете поставить колесико на берег и передать эту безумную мощность на винт, который будет продвигать вас в желе. При этом тот факт что изначально вы не двигаетесь относительно желе не важен. Винт позволяет вам закрепиться в этом желе так, чтобы вас не унесла незначительная сила на колесике. Но колесико дает очень много энергии, чего достаточно для вращения винта.
kunix
А вы физик? Объясните, откуда там
https://habr.com/ru/news/t/566296/#comment_23230172
muhaa
Тут написано какая мощность нужна вентилятору в условиях близких к идеальным (без учета потерь на тепло). Ему нужна мощность равная силе, с которой вентилятор толкает ветромобиль умножить на скорость в системе отсчета воздушных масс.
Эта система отсчета выбирается потому, что в конечном итоге ветромобиль придает ускорение всей массе окружающего воздуха, отталкиваясь от нее. При этом то что локально воздух вокруг винта движется подругому не меняет закона сохранения импульса в системе окружающий воздух — машина.
kunix
Я не совсем понимаю фразу "мощность, нужная вентилятору".
Я думал, что тут формула мощности вентилятора, при условии, что толкаемый им воздух выходит со скоростью ветра.
Но ведь это неправда, строго говоря.
muhaa
Я еще исправил сообщение выше. Может после этого стало понятно.
Это мощность, которую нужно подать на вал вентилятора. Сила здесь — это сила с которой вентилятор действует на машину. Я не смотрел ролик, если честно, но правильная интерпретация формулы будет примерно такой.
kunix
При этом то что локально воздух вокруг винта движется подругому не меняет закона сохранения импульса в системе окружающий воздух — машина.
Спасибо. С одной стороны, я это понимаю. Система "воздух" огромна и в конце концов скорость воздуха, прошедшего через вентилятор будет примерно w+dw.
С другой стороны, даже небольшой прирост dw скорости системы "воздух" даст большуй поправку на импульс, в силу ее большой массы.
Далее, у нас газ, он может нагреваться, часть работы вентилятора может уйти в тепло.
Короче, есть еще сомнения.
vedenin1980
Все проще, если смотреть с точки зрения воздушной массы, то при движении со скоростью ветра ветроход неподвижен, а колеса генерируют энергию.
Поэтому ситуация строго аналогична, как если бы этот ветромобиль трогался бы с нулевой скорости, а энергию ему давал бы элетромотор с кабелем от неподвижного ветрогенератора.
kunix
Давайте зайдем с другой стороны.
Пусть вентилятор движется со скоростью воздуха, v=w.
Вентилятор крутится и двигает воздух через себя c силой F.
Однако, мощность равна F(v-w)=0, согласно блоггерам.
Но ведь это явно бред, да?
Chamie
kunix
А вы сами понимаете, чтобы хамить так сразу?
Комментарий мой почитайте
https://habr.com/ru/news/t/566296/#comment_23230172
Chamie
А откуда вы взяли то, что там написали? В формуле описывается, что мощность винта тратится на то, чтобы придать тележке скорость v при скорости ветра w, т.е. скорость (v-w) относительно ветра.
Chamie
P.S. Интересно, почему мой вопрос вы считаете хамством, а свои — нет?
kunix
Потому что я спросил без провокационных фразочек вида "а вы понимаете, что пишете", а вы - нет.
Chamie
Фразочки «а вы физик» — намного лучше?
kunix
Я просто спросил у человека, физик ли он или нет. Потому что если он физик, его ответам можно доверять.
Я, например, недоучившийся физик.
Chamie
А я, в таком случае, просто спросил, все ли обозначения из формулы вам ясны. Потому что вы говорите о скорости воздуха после вентилятора, которой я в этой формуле не вижу.
kunix
Давайте зайдем с другой стороны.
Пусть вентилятор движется со скоростью воздуха, v=w.
Вентилятор крутится и двигает воздух через себя c силой F.
Однако, мощность равна F(v-w)=0, согласно блоггерам.
Но ведь это явно бред, да?
Chamie
Так если тележка движется со скоростью воздуха, значит, и выходная мощность вентилятора, которая должна её двигать, равна 0. Всё правильно.
kunix
Забудьте про тележку.
Мы изучаем систему вентилятор-воздух.
Рассмотрим самый простой случай.
Окружающий воздух неподвижен, вентилятор тоже.
v=w=0.
Вентилятор гоняет через себя воздух с силой F и неизвестной скоростью x.
Согласно блоггерам мощность вентилятора F(w-v)=0.
И это бред.
muhaa
Если вентилятор вращается и действует на воздух силой, но тележка не двигается, то это означает, что мощность вентилятора, которая расходуется на движение тележки или на ее ускорение равна нулю. Что и дает эта формула.
При этом вентилятор конечно будет тратить энергию на разогрев воздуха вокруг, чем мы пренебрегали в этой формуле.
kunix
Нет, простите, но если тележка не двигается относительно воздуха, но вентилятор крутится, то энергия колес расходуется на движение воздуха все равно.
И это может быть очень значительная энергия.
Вобщем, попытка посчитать мощность вентилятора, не зная скорость выходящего потока воздуха - несостоятельна.
Могу лишь предположить, что блоггер неявно предполагает, что мы можем подобрать вентилятор и трансмиссию, которые смогут толкать воздух со скоростью v-w.
Но это надо как-то обосновать, мое мнение.
kunix
Нет, там написано, что мощность вентилятора тратится на изменение скорости воздуха.
Вентилятор взаимодействует с воздухом, совершает работу над телом "воздух".
Над тележкой тоже совершает работу, но тут все примитивно и понятно.
Chamie
kunix
Так выходит, что это вы не понимаете. Ну просто ржака. Почитайте тогда комментарии muhaa, если мне не верите.
Chamie
В тексте на вашем скрине написано то же самое, что я и говорю — что локальная скорость воздуха вокруг винта не имеет значения.
kunix
А почему не имеет?
Она может быть сколь угодно большой.
В этом и был мой вопрос.
vedenin1980
Потому что относительно воздуха ветромобиль неподвижен, поэтому (если не считать затрат на трение колес) что ехать со скорость 105 км/час, где 100 км/час скорость ветра, что ехать со скорость 5 км/час, где ветра нет вообще — по принципу относительности нет разницы для затрат энергии.
kunix
Есть тело воздух, есть работа, которую совершает вентилятор над этим воздухом.
Есть закон сохранения импульса.
Собственно вопрос:
почему работа вентилятора над телом "воздух" считается как F*x, где x - скорость окружающего воздуха в системе отсчета "вентилятор", а F - сила противодействия воздуха на вентилятор.
Почему тут нет скорости воздуха, которы выходит из вентилятора?
Причем тут вообще ваши рассуждения про системы отсчета?
Вы сам вопрос даже не начали рассматривать.
Давайте зайдем с другой стороны.
Пусть вентилятор движется со скоростью воздуха, v=w.
Вентилятор крутится и двигает воздух через себя c силой F.
Однако, мощность равна F(v-w)=0, согласно блоггерам.
Но ведь это явно бред, да?
GVS8
В эксперименте первичную скорость мини-ветроход получил не за счет ветра и парусности, а за счет руки, которая удерживала его на работающей дорожке. Сомневаюсь, что ветроход мог бы догнать ветер в реальных условиях.
Chamie
Простите, как вы это пишете под постом, где в первом же видео именно это и произошло?
vedenin1980
В реальных условиях, ветроход неподвижен относительно воздуха, а земля движеться. Поэтому аналог руки вполне корректен, просто его будет удерживать ветер.
Dozorniy_Sam
Добавлю и я свои 5 копеек.
Главное понять несколько моментов. Скорость ветра не равна отдаваемой им энергии. Чем больше парусность и скорость ветра, тем больше энергии. За счёт количества лопастей (замена парусу) они увеличили площадь взаимодействия с ветром, т.е. отбираемую у ветра энергию.
Очень важно учитывать направление ветра на видео! Смотрим как работает парус (показано на видео). Эффект крыла создаёт "подъёмную" силу толкающую пропеллер вперед, он тем самым вращает колеса, разгоняющие лопасти и они начинают вращаться навстречу потоку, что по сути увеличивает скорость набегающего потока. Не трудно догадаться, что это увеличит "подъёмную" силу, толкающую аппарат вперёд. Вот и вся соль. При этом скорость аппарата будет зависеть от получаемой энергии ветра за вычетом лобового сопротивления ветра и сопротивления качения, не забывая при этом и о КПД механизмов. Если получаемой мощности достаточно, то ехать можно очень быстро, но только если ветер дует в правильном направлении.
З.Ы. Макеты блогеров вообще не по тому принципу работают, они сами не понимают всю соль и по сути им просто повезло, что и физик не разобрался что придумал инженер. Инженер уделал всех)
vedenin1980
Вы похоже запутались, все куда проще. Посмотрите последнее видео в статье, колеса работают как ветрогенератор. Если смотреть с точки отчета воздуха при скорости равной скорости воздуха, ветромобиль неподвижен, но относительное «перемещение» земли вращает его колеса, которые уже дают энергию для получения дополнительной скорости.
Dozorniy_Sam
Серьёзно? Это проще? Там половина видео посвящена парусникам и принципу его работы, про какое перемещение земли речь?
vedenin1980
Да, самое простое вы сели в лодку и плывете по течению. Если вы не гребете, вы движетесь со скоростью течения, если вы гребете — со скоростью выше течения, но течение никуда не девается, при этом берег «движеться» с определенной скоростью и если вы используете это движение для работы винта — вы сможете двигаться быстрее течение (на самом деле, даже если вы добавите саму небольшую скорость — вы уже будете двигаться быстрее).
Dozorniy_Sam
"...при этом берег «движеться» с определенной скоростью и если вы используете это движение для работы винта — вы сможете двигаться быстрее течение..." - я надеюсь вы гуманитарий))) Без обид)
LordCarCar
Тут легко отличить технаря от гуманитария! Если если комментарий с минусом — точно технарь! Ну или, как минимум, читал учебник физики.
Dozorniy_Sam
Поздравляю, коллега!)
Angmarets
теперь целуйтесь
DGN
По идее, если мы можем разворачивать винт, то нам все равно откуда дует ветер. И против встречного ветра машинка поедет быть может даже быстрее чем по ветру.
Dozorniy_Sam
Развернуть можно, как и парус на судне, но меняется и вектор силы, т.е. для движения с неизменной траекторией сила толкающая вперед уменьшится.
DGN
Парус на судне дает вектор силы, а винт с трансмиссией дает произвольный вектор. Примерно как турбопарус, только судно имеет еще и дрейф, а автомобиль более жестко закреплен, смещается только вперед-назад.
Dozorniy_Sam
Проблема в том, что винт не поворотный. К тому же эффект Магнуса использует тот же принцип что и крыло и парус, и против ветра идти не может, у него есть лавировочный угол для движения против ветра.
Chamie
Вы так пишете, как будто сложно просто поставить пару шестерёнок и сделать воздушный винт поворотным.
Dozorniy_Sam
Просто аппарат уже сделан и винт у него не поворотный. Это и не нужно в целом. Успокойтесь уже.
Chamie
Кому не нужно? Почему я должен «успокоиться»? Тем более, что это вообще мой первый комментарий в этой ветке.
Anrikigai
Ох, голова пухнет.
Ключевое, чего не понимаю, откуда берется энергия "ветер гонит тележку, чтобы колеса получали энергию от поверхности для кручения лопастей". Т.е. вопрос не в формулах (я уже в этом не понимаю), а именно в принципе.
Если тележка едет быстрее ветра, т.е. "убегает" от него, разве ветер все равно добавляет ей энергию?
Ну т.е. ветер дует со скоростью 1 м/с, тележка едет (неважно, как, хоть от электромоторчика) со скоростью 2.8 м/с. Молекулы воздуха ее. "в попу" разве все равно толкают?
Мне кажется нет. В лучшем случае воздух не мешает, если у нее супер низкое лобовое сопротивление. Но тогда при установившемся движении неоткуда взяться энергии "толкать колеса, чтобы крутили пропеллер". Кратковременно - возможно. Можно даже "рывками" (обогнала ветер, притормозила, обогнала, притормозила). Но вот постоянно ехать быстрее - не понимаю.
Когда она едет быстрее ветра, разве источник энергии не исчезает?
Dozorniy_Sam
Ветер не толкает тележку, не движется вместе с ней и т.п. Я уже писал, что ветер движется по диагонали, на видео всё видно. От местных комментариев действительно пухнет голова.
Моё объяснение
https://habr.com/ru/news/t/566296/comments/#comment_23231996Anrikigai
Да, я его прочитал. Но без цифр мне трудно.
Если считать, что ветер дует со скоростью 1 м/с относительно поверхности земли (условно с юга на север), правильно ли я понимаю, что тележка движется со скосростью 2.8 м/с тоже от поверхности земли? В каком направлении? Тоже на север? на северо-восток?
Dozorniy_Sam
Конкретную скорость сказать не могу, все же геометрия лопастей (паруса) и т.п. сильно влияют на результат. Скорость ветра и тележки относительно земли, но в разных направлениях. В данном видео ветер дует справа сзади относительно аппарата (ветровой маячок на носу). Т.е. по сути ветер будет дуть на СВ - ССВ, а аппарат двигаться на север.
muhaa
Anrikigai
Я вот и не понимаю, как "тележка гонится ветром", если она на самом деле едет быстрее ветра. В моем представлении если откуда-то и берется энергия для колес (хоть от аккумулятора), энергия ветра уже должна перестать ее подгонять.
Мне была бы понятнее схема, когда ветер крутит пропеллер, а он уже колеса.
Ну типа тележка строго перепендикулярна ветру, он ее не двигает. Ставим пропеллер с приводом на колеса перпендикулярно тележке, т.е. ветер крутит пропеллер. По идее тут скорость тележки и скорость ветра не особо связаны. Скорее зависимость от трения (чтобы катиться вперед она могла благодаря пропеллеру, но вбок ветром ее не сдувало бы). Ну, тут можно и на рельсы поставить...
muhaa
Ставим на тележку двигатель, чтобы винт вращался не быстро, так, чтобы увеличить скорость буквально на несколько процентов. Учитывая что воздух покоится относительно винта, для этого ему придется вращаться совсем чуть-чуть. Допустим, теперь тележка двигается немного быстрее ветра. Но основную часть энергии для движения она все еще получает от ветра. От двигателя она получила только энергию необходимую чтобы превысить скорость ветра.
Здесь получаем то что вам не понятно: тележка получает энергию ветра при том, что она движется быстрее ветра.
p_fox
"Допустим, теперь тележка двигается немного быстрее ветра. Но основную часть энергии для движения она все еще получает от ветра "
Это так не работает. Если тележка движется быстрее ветра, это значит, что она движется уже против воздуха. А значит никакую энергию от ветра она получать не может, наоборот, воздух начнет ее тормозить.
Тут же суть в том, ветер разгоняет не тележку, а воздушную подушку, которую создает винт.
vedenin1980
>>энергия ветра уже должна перестать ее подгонять.
Вы плавали в реке с течением? Если вы будете плыть по реке в сторону течения, как по вашему вода будет вас нести или нет относительно берега? Тогда почему с перемещением воздуха должно быть иначе.
anonymous
Так в этом случае всё случается наоборот: колёса являются источником энергии для пропеллера, который уже двигает тележку вперёд.
Rukis
Суть в том что ветер может разогнать за счёт парусности объект до своей скорости, но так как в ветре значительно больше энергии, то её можно извлечь и использовать для ускорения объекта. В данном случае винт извлекает энергию у ветра за ним, замедляя этот поток, и использует эту энергию для отталкивания.
LordCarCar
А еще можно быстро плыть на корабле как в мультиках — вентилятор на парус направить…
Rukis
Не, так не получится, но зато можно направить вентилятор в обратную сторону и плыть быстрее чем только с парусом.
LordCarCar
Тогда не получится плыть быстрее ветра, если нет достаточной мощности вентилятора. А когда вентилятор дует в парус, то давление от вентилятора не зависит от ветра и будет постоянным, то есть его можно сложить с силой ветра!!!
Rukis
Ну, тут без комментариев.
Andy_U
Правильно не понимаете. Энергия на пропеллер может передаваться, только если скорость тележки меньше скорости попутного ветра. Только тогда ветер будет ее подталкивать и часть получаемой энергии можно передать на пропеллер.
vedenin1980
Ну да, а если плыть в реке по течению, течение перестанет вас подталкивать? Я правильно вас понимаю?
Andy_U
Если вы плывете в лодке по течению и опустите в воду пропеллер/гребной винт, то он вращаться не будет. С точностью до ветра, сопротивления воздуха, наклона водной поверхности и пр.
А ответ на ваш вопрос - не будет (с точностью до моментов, отмеченных выше). Суммарная сила, приложенная к движущемуся равномерно и прямолинейно объекту в соответствии с первым законам Ньютона, равна нулю.
vedenin1980
Он не будет, зато можно поставить один магнит на лодку, второй на берег, получить электрогенератор (гидрогенератор), который будет давать энергию за счет текущей воды, а это энергию уже можно использовать для увеличения скорости. По сути, получиться гидроэлектростанция.
При этом энергия будет выделяться даже при движении быстрее скорости течения, так как кинетическая энергия воды никуда не денется.
Andy_U
Что-то я вашу конструкцию не осознал. Один магнит на берегу, неподвижный? Второй на движущейся лодке? А ток/напряжение откуда будут сниматься?
Только лодка будет тормозиться. И за счет того, что движется быстрее потока, и за счет генерации электричества. Провод под током в магнитном поле... Ну, и давайте ограничимся обсуждаемым случаем? А то тут уже предлагались варианты, типа поставим ветряк, зарядим аккумулятор, уложим его в электромобиль и поедем быстрее ветра. И так далее. Я поверю, что так даже среднюю скорость быстрее ветра можно получить.
P.S. Не трепаться надо, а формулы писать. Все, что касается тележки, колес, передачи момента с оси на редуктор и далее на винт, просто. А вот аэродинамика винта - тут хуже, хотя если забыть, что он круглый (используя формулы для крыла), то что там надо, скорость, локальный угол атаки, kx, ky, площадь миделя, квадрат скорости (турбулентное же все). Ну, проинтегрировать от оси до макс.диаметра... Или какого-нибудь специалиста по аэродинамике высвистать в тред, чтобы получить зависимость и движущей (подъемной) силы и требуемого крутящего момента от оборотов винта и скорости набегающего воздуха. Дальше решаем и получаем динамическую модель.
vedenin1980
Вы не знаете, как работают ветро/гидрогенераторы и для чего там нужны магниты?
Не только лодка, будет тормозиться вся масса воды за лодкой (хотя бы потому что вода несжимаемая). А так как энергия воды в реке огромная по сравнению с массой лодки, то торможение лодки будет очень незначительным.
И нет, течение будет тянуть независимо от скорости лодки, это легко убедиться пытаясь плыть по течению, и энергия течения огромная, что легко убедиться плавая по реке с порогами.
Условно, еще проще. Представьте что вы стоите неподвижно на огромном горизонтальном эскалаторе, который идет со скоростью V, потом начинаете получать энергию за счет движения от боковой стенки (условно поставив крутящиейся колесико с электрогенератором, который питает батарейку).
Вы так же стоите неподвижно на эскалаторе, так как вас удерживает сила трения (в воде сила сопротивления воды, в водухе сила сопротивления воздуха), но вы получаете энергию, которое можете потратить на движение по экскалатору в ту же сторону.
Да вы таким образом чуть-чуть тормозите весь экскалатор, но его энергия огромна, по сравнению с вами.
Как по вашем буеры двигаются со скоростью в 2-5 раз от скоростей ветра?
Andy_U
Под словм "тянуть" вы ведь явно не силу понимаете? Уж не движущуюся ли систему отсчета?
Под острым углом против ветра. Тут это уже много раз объяснялось.
Andy_U
Тут вы что-то дописали. Итак, сухое трение покоя это одно, И да, так можно, С вязким трением вы поедите назад относительно экскалатора. И вот теперь вопрос, хватит ли энергии от "колесика", чтобы начать смещаться вперед в вязкой среде (не подпрыгивая!) . Держась, кстати, за что? Только за поверхность с вязким трением или можно за бортик? Очевидно, второй способ эффективнее, но тут явное нарушение закона сохранения энергии вылезет. А что тогда про первый способ говорить?
vedenin1980
Ну какое нарушение закона сохранения? Энергия получает очевидно от замедления среды в которой мы движемся, любой ветрогенератор тогда бы нарушал закон сохранения.
Не поедите, считайте что за колесами сразу встает стена, которая не даст поехать назад.
Большая парусность и сопротивление среды (воды/воздуха) просто не даст вам двигаться назад, ветер при больших парусах может тянуть любой груз и выполнять любую работу по преодолению силы трения и при этом двигать лодку/ветромобиль со скоростью потока.
Поставьте огромный парус на электромобиль и будете ехать со скоростью ветра и одновременно заряжать электромобиль. У вас есть в этом сомнения?
Anrikigai
Мало сказать "из замедления среды". Мы уже ее замедлили тем, что она толкает тележку вперед, Вопрос в том, как взять из нее еще больше.(больше уже имеющейся парусности).
Ну это примерно как "вокруг нас тепло, почему бы не взять тепло окружающей среды, чтобы нагреться сильнее, чем окружающая среда".
Да, можно привести в пример кондиционер в режиме обогрева. КПД больше 100%, все нормально. Но он потребляет электричество. А так, чтобы просто вот взять тепло окружающией среды и нагреть сковородку до более высокой температуры (ну вокруг же полно энергии, никто и не заметит) - слабо себе представляю. Было бы круто.
Andy_U
с чуть меньшей скоростью, чем ветер. Потом надо парус сложить и можно будет разогнаться. но это уже периодический, нестационарный, а не стационарный процесс, который обсуждается. А вопрос именно про возможность разогнаться/двигаться без сложных периодических процессов.
Так то же сопротивление и вперед не даст двигаться относительно системы отсчета, где воздух/вода/горизонтальный эскалатор неподвижны.
ivan01
У меня ощущение, что нас всех накололи и машинка ехала не строго по ветру, а под углом. Нафига она левое колесо вынесли сильно больше левого, а? И профессора этого на 10000 баксов накололи этой же уловкой. Так то вы правы, а куча народа тут изголяется попусту.
muhaa
И зачем разгоняться потом? Можно сразу подать энергию на винтовой парус.
Dozorniy_Sam
Энергия от колес там минимальна, и ускорения она не дает, а любая инерционность элементов даст лишь замедление ускорения (положительного или отрицательного), а не увеличение.
muhaa
Энергия от колес велика, потому что мощность равна сила умножить на скорость. Поэтому притормаживая колеса совсем чуть-чуть при большой скорости можно снять с них очень большую мощность.
Dozorniy_Sam
Так.
"Энергия на пропеллер может передаваться, только если скорость тележки меньше скорости попутного ветра." - уже не плохо, разность скоростей есть.
"Только тогда ветер будет ее подталкивать и часть получаемой энергии можно передать на пропеллер." - и тут загвоздка! Передав энергию винту мы ускорим тележку и разность скоростей будет равна 0. И вот тележка снова тормозит.
" Поэтому притормаживая колеса совсем чуть-чуть при большой скорости можно снять с них очень большую мощность"
Для начала прикиньте кинетическую энергию велосипедного колеса на заданной скорости (скорости вестра), потом посчитайте энергию необходимую на разгон тележки свыше этой скорости как в видео. А потом скажите на сколько тужно тормознуть ваши колеса, чтобы снять такую энергию и за какое время она израсходуется. Вы удивитесь.
ksbes
Тут человек не прав: энергия на пропеллер передаётся всегда, когда скорость тележки относительно земли >0 . Такова конструкция тележки. Т.е. винт — он всегда «борется» с потоком попутного ветра, а не получает энергию от него. Винт же может дуть против ветра в вашей картине вселенной? Вот здесь он такой.
Не тормозит — см. выше. Наоборот поток энергии от колёс к винту возрастёт.
И здесь вопрос баланса мощностей сил трения/сопротивления и мощности пропеллера которую он получает от колёс и расходует на ускорение тележки. И этот баланс может быть в теории любой. Ребята на видео — смогли его «сдвинуть» в сторону выше конкретного ветра.
Т.е. вот это явление — что тележка едет быстрее попутного ветра — можно наблюдать только в довольно узком диапазоне скоростей этого самого ветра. Слишком слабый ветер — тележка вообще остановится. Слишком сильный — ветер тележку обгонит.
Dozorniy_Sam
Если коротко, то пользуемся законом сохранения энергии. Это и есть ваш "баланс". Система получает энергию Х от ветра, а отдаёт на разгон Х+1. Если это не "вечный двигатель", то ищите ошибку у себя.
muhaa
Так как вы пишите было бы если бы тележка брала энергию от земли и от земли же и отталкивалась. Но она отталкивается от воздуха. Разница в том, что воздух почти покоится относительно тележки а земля быстро убегает. Поэтому чтобы придать себе дополнительную скорость нужно гораздо меньше энергии, если отталкиваться от воздуха.
Например, чтобы разогнаться от 0 до 10 км/ч автомобиль тратит намного меньше бензина, чем чтобы разогнаться от 100 до 110. Потому что от покоящейся земли отталкиваться легче чем от улетающей (работа равна сила на перемещение).
LordCarCar
В данном случае тележка не едет быстрее ветра! Разгоняется дорожка, а она никак с ветром не связана!
Anrikigai
Вот теперь я, кажется, почувствовал, где нас ммм.... обманывают.
Остаюсь при мнении, что такую штуку для движения по земле (и скорость относительно той же земли мерять, что ветра, что тележки), фиг они сделают.
Rukis
Но так ведь сделали.
LordCarCar
Самое время вспомнить фразу из хорошего фильма: «Джонни, сделай мне монтаж!»
Rukis
Можно конечно считать что там монтаж, но это не отрицает сам принцип, по которому из ветра можно взять энергии в достаточном количестве, чтоб двигаться быстрее чем сам ветер.
inkelyad
Там на одном из видео есть демонстрация с доской и системой колес. В терминах выше:
Доска движется вперед со скоростью 1 м/с, дележка движется вперед быстрее доски со скоростью 2.8 м/с. И да, доска в этом случае все равно толкает тележку.
Теперь, на следующем шаге, заменяем большой ролик гребным/мельничным колесом. Толкаем все равно доской. Работает так же.
Еще на следующие — начинаем толкать ветром.
И на последнем — заменяем вертушку 'мельничное колесо' на винт.
kuskus
Не физик, могу быть не прав. Штуковина замечательна в своей контринтуитивности и противоречивых объяснениях процессов. Моя версия происходящего:
Для болида важно сфокусироваться не на его скорости относительно ветра, а на том — вращает ли ветер лопасти(отбирается ли энергия у ветра) или нет.
В зависимости от силы и направления ветра (теперь уже важна скорость болида относительно ветра) должна изменяться геометрия лопастей(на видео упоминается управление углом), чтобы в эквиваленте получить «два судна идущих галсами вокруг цилиндрической земли» youtu.be/HUqrw_MRXPA?t=504
Разные объяснения процесса, вероятно, происходят от разных режимов работы системы:
(Режим «два судна идущих галсами вокруг цилиндрической земли» с попутным ветром)
1. Скорость болида МЕНЬШЕ скорости ветра
Пропеллер это НЕ вентилятор это таки ветряк т.к. скорость ветра за болидом падает.(противоречит объяснению Дерека youtu.be/dEqT3pfNpXk?t=653, но он таки не конструктор, и честно признался, что сам не очень понимает как это работает youtu.be/HUqrw_MRXPA?t=1050)
(если это сразу вентилятор, тогда сам болид должен обладать достаточной парусностью, чтобы вращать вентилятор, а потом парусность должна исчезнуть, чтобы не мешать ехать быстрее скорости ветра)
Ветер вращает лопасти -> лопасти вращают колеса. Чем быстрее болид, тем СЛАБЕЕ попутный ветер вращает лопасти.
(Режим в котором Кусенко в чем-то прав ;) )
2. Скорость болида РАВНА скорости ветра
Геометрия пропеллера не особо имеет значение ведь ветра относительно болида просто нет, важно лишь не терять инерцию вращения.
Зато имеет значение запасенная энергия вращения пропеллера и инерция болида.(звездочки передач на видео есть, очевидно должен быть переключатель и смысл в нем)
Эту энергию можно использовать, чтобы повысить скорость болида относительно ветра(скорость вращения пропеллера замедлится, уйдет в скорость вращения колес и соответственно скорость болида вообще и относительно ветра), (альтернативно без передач можно двигатьcя по инерции и подождать, пока ветер сам снизит скорость и станет встречным, судя по графику youtu.be/dEqT3pfNpXk?t=597 рост скорости болида начался как раз после падения скорости ветра).
В этот момент, нужно поменять угол лопастей(ветер теперь будет встречный) так, чтобы пропеллер начал вращаться ветром, ускоряя колеса(=получать энергию), уже от встречного потока.
на графике этот режим прямая линия от 12 до 30 секунды движения youtu.be/dEqT3pfNpXk?t=597
(Режим «два судна идущих галсами вокруг цилиндрической земли» с встречным ветром)
3. Скорость болида БОЛЬШЕ скорости ветра
Пропеллер это НЕ вентилятор это таки ветряк т.к. скорость ветра за болидом падает. (Но если с геометрией лопастей режима 3 вернуться в условия режима 1, к примеру из-за порыва ветра, то, кажется, получится вентилятор и он будет тормозить болид)
Геометрия лопастей изменена по сравнению с режимом 1 для работы с встречным направлением ветра.
Ветер вращает лопасти -> лопасти вращают колеса. Чем быстрее болид, тем СИЛЬНЕЕ встречный ветер -> быстрее вращение пропеллера -> быстрее вращение колес -> выше скорость… и так до скорости звука или пока не упремся в потери.
(Режим который совсем не похож на режим болида на ветру, но именно его реализует модель на дорожке и именно для него верны объяснения Дерека)
4. Движется поверхность ветра нет.
Пропеллер это вентилятор и за болидом появляется ветер, а энергия берется от движения дорожки. (вот для этого режима объяснение Дерека youtu.be/dEqT3pfNpXk?t=653 действительно верно)
Вентилятор дает возможность получить опору на воздух(достаточно подобрать правильный пропеллер), дорожка крутит колеса(теряя энергию), колеса крутят пропеллер, быстрее движение вперед -> быстрее колеса -> быстрее пропеллер -> больше опора на воздух -> больше движение вперед -> больше энергии отбирается от дорожки… пока не упремся в потери.
Osnovjansky
Мне тоже нравится такое объяснение как у вас.
Но, я напрочь забыл теормех и не могу понять, ситуация с болидом, движущимся быстрее ветра и тележкой на дорожке — эквивалентны или нет? Почему при таком переходе меняется направление передачи энергии? У болида ветер тормозится об винт (а тормозится ли?), а у тележки — разгоняется винтом?
LordCarCar
Не эквивалентны.
В эксперименте тележка не получает дополнительную энергию — стоит на месте. А беговая дорожка раскручивает винт.
kuskus
Смотря что считать эквивалентностью. Система та же самая, формулы не меняются, настройки лопастей режима 3 похожи на настройки режима 4. Энергия только течет в другую сторону да. Направление меняется потому что энергия может течеть только оттуда где она есть. Была энергия ветра — потекла в отталкивание от земли. Была энергия дорожки — потекла в отталкивание от воздуха.
С ветром именно так — Blackbird тормозит ветер, тележка на дорожке его разгоняет.
LordCarCar
Тележка которая катится по земле имеет некоторую кинетическую энергию. А тележка которая стоит на беговой дорожке — нулевую.
Как они могут быть эквивалентны?
gdsmiler
У тележки относительно полотна беговой дорожки не нулевая
LordCarCar
Ну если считать относительно дорожки, то и тележка не движется быстрее ветра.
gdsmiler
Эмм, если считать относительно дорожки то тележка двигается против ветра, то есть ситуация буквально такая же как если бы тележка обогнала ветер на неподвижной земле
LordCarCar
Тележка стоит на месте. Дорожка движется против ветра.
Скорость тележки относительно дорожки равна скорости дорожки, а скорость ветра относительно дорожки — скорость дорожки плюс скорость ветра относительно тележки.
gdsmiler
В видео ясно видно что тележка не стоит на месте, она уезжает вперед
kuskus
Еще немного подумал на этут тему. Ситуации НЕ эквивалентны и не приводятся друг в друга изменением системы отсчета именно из-за направления течения энергии. Отбирать энергию у ветра — это не то же самое что отдавать энергию ветру. Чтобы отобрать энергию у ветра ветряк обязан быть большим, чтобы отдать энергию ветру достаточно маленького вентилятора. Из-за способности газа сжиматься мы не можем отобрать энергию у ВСЕГО объема ветра сразу(у условно жесткой доски смогли бы) — только вблизи контакта с лопастями и это ограничивает нашу способность ее получить. А вот отдать энергию можем почти без ограничений столько сколько есть — даже маленьким пропеллером, просто вращать быстрее и гнать ветер с более высокой скоростью. И это не лечится изменением системы отсчета. В терминах тележки на дорожке и реального Blackbird в пустыне асимметричность выглядит так: с маленьким пропеллером на высокой передаче тележка на дорожке поедет, а Blackbird в пустыне — нет.
tyomitch
В обоих вариантах — при движении воздуха относительно земли (ветер) и при движении земли относительно воздуха (беговая дорожка) — направление течения энергии одно и то же: пропеллер толкает повозку, а не работает как ветряк.
kuskus
Если направление течения энергии одно и то же и пропеллер толкает повозку — почему Blackbird не поедет в пустыне?
tyomitch
Потому же, почему не взлетит вертолёт с пропеллером от бытового фена вместо несущего винта.
Надеюсь, вы не считаете, что винт у вертолёта такой большой для того, чтобы отбирать энергию у ветра?
kuskus
Аэросани выглядят вот так: для отталкивания им не нужен большой пропеллер. Повторю вопрос: ставим пропеллер от аэросаней на Blackbird соттветственно изменению пропеллера ставим передачу повыше — он поедет в пустыне?
anonymous
Если получится у такого пропеллера сделать хороший КПД - да, поедет.
kuskus
Раз его ставят на аэросани, значит он хороший или ставят специально плохой?
anonymous
Для пропеллера у аэросаней есть инженерные ограничения, не связанные с КПД (например, он не должен быть слишком широким, иначе придётся делать и раму, и дороги шире).
После этого выбирается "лучший по КПД пропеллер, который в эти ограничения входит". Достаточный ли это КПД для ветрохода - я не знаю (и простого способа проверить тоже не знаю). Вероятно, если сделать их достаточно много и достаточно замедлить - можно достичь необходимого результата (чем сильнее пропеллер ускоряет воздух, тем меньше его эффективный КПД).
kuskus
Впрочем ок, пусть КПД пропеллера и передач 100%. Вы уменьшили площадь сечения потока ветра, проходящего через пропеллер, судя по картинке раз в 10. Вы правда считаете, что при не изменившемся КПД вы не стали получать в 10 раз меньше энергии? И если да, то за счет чего вы получаете столько же сколько было?
tyomitch
Если я в 10 раз сократил вес повозки, то ясно, что для её движения хватит в 10 раз меньшей энергии. Но вот начальный старт при в 10 раз меньшей парусности будет сложнее.
kuskus
Вопрос был не хватит ли. Вопрос был — изменилось ли количество получаемой энергии от изменения размера пропеллера и изменения передаточного отношения?
anonymous
Вопрос КПД какой системы мы считаем. Я везде считал полезной работой работу по ускорению системы относительно ветра, а не работу по ускорению воздуха.
Естественно, если вы начинаете отбрасывать в 10 раз меньше воздуха с в 10 раз большей скоростью (чтобы получать такой же импульс) вам пришлось тратить в 10 раз больше энергии (и КПД в 10 раз упал сразу).
kuskus
Отлично, тоесть вы отбрасываете назад ветер с в 10 раз большей скоростью. Теперь рассматриваем систему с точки зрения наблюдателя, который видит систему до и после проезда вашей модификации Blackbird. Самого проезда он не видит. Итак в начале наблюдения он видит землю неподвижную и ветер, который движется со скоростью 10 м/с. В конце наблюдения он видит ту же неподвижную землю, большую часть ветра движущуюся со скоростью 10 м/с. И пусть цилиндр ветра который движется со скоростью 90 м/с, но уже в другую сторону. Что будем делать с законом сохранения энергии?
anonymous
Воздух же мало того, что движется не ламинарно, ещё и сжимается хорошо - невозможно маленьким вентилятором получить бесконечный цилиндр быстро движущегося ветра.
kuskus
Проблема не в бесконечности цилиндра, а в 90 м/с инвертированного потока сразу на выходе — это уже нарушение закона сохранения — так нельзя сделать без внешней энергии.
anonymous
Да, это объясняет, почему с вентилятором, который выбрасывает воздух сильно быстрее ветра, ничего не может получиться.
А вот с вентилятором, который выбрасывает воздух медленнее скорости ветра (точнее, медленнее двух скоростей ветра + скорость самого движения) такой проблемы уже нет - получается цилиндр из более медленного ветра, и за счёт этого замедления ветра сам ветроход ускоряется.
kuskus
Вам придется определиться — либо это вентилятор и можно делать его меньше и вращать быстрее(у тележки на дорожке никаких проблем с законом сохранениия нет — можно создавать ветер на любой скорости именно потому что в этом случае пропеллер=вентилятор). Либо это не эквивалентные системы, делать его меньше нельзя и именно потому что это не вентилятор. Механизм, который делает из быстрого ветра медленный ветер, переводя разницу энергий во вращение лопастей, называется ветряком. И да действительно возможно двигаться быстрее ветра и создавать за тележкой ветер противоположного направления (кстати с любой скоростью на самом деле), но энергия у него должна быть ниже ветра попавшего на лопасти. И этот режим будет тем менее эффективен, чем сильнее будет обратный ветер. Идеальный режим — цилиндр ветра с нулевой скоростью за болидом.
tyomitch
С вентилятором, который выбрасывает воздух сильно быстрее ветра, получится всё то же самое: между областью «обратного ветра» и областью «нетронутого ветра» будет достаточно большая область «заторможенного ветра» уже хотя бы потому, что скорость воздуха не может изменяться скачками. Энергия из «заторможенной» области переходит повозке и «обратному ветру», и никаких проблем с законами сохранения.
Ветер и беговая дорожка полностью эквивалентны: всё, что возможно в одних условиях, возможно и во вторых. (Поставим дорожку на грузовик, который едет в противоположном направлении с той же скоростью — получим дорожку, неподвижную относительно земли, и ветер в кузове.)
kuskus
Про область «заторможенного ветра» и ее энергию подробнее пожалуйста. Как вы посчитали ее энергию? Почему решили, что она переходит повозке и каков механизм этого перехода? Раз они полностью эквивалентны, то мы делаем маленький, но быстрый вентилятор, настолько маленький насколько возможно. Забываем про Blackbird. Берем эту самую модельку(все ж эквивалентно правда?), которая едет по дорожке, везем ее в пустыню, ждем попутный ветер… заказываем на радио фундаментальную композицию «ну что же он не едет?»…
tyomitch
Механизм перехода объяснён в роликах Дерека, в т.ч. на youtu.be/jyQwgBAaBag?t=1134 проиллюстрирован анимацией, и ещё сто раз разжёван в каментах. Про вертолёт на пропеллере от бытового фена я уже писал, про требования к парусности для начального старта тоже писал. Если модельку в пустыне руками разогнать до скорости ветра, то она поедет вперёд ещё быстрее, естественно.
kuskus
В данном ролике вижу «нетронутый ветер» и один из двух «заторможенный ветер» или «обратный ветер». Но не все три сразу. Раз вы уже их придумали, потрудитесь изобразить все три.
kuskus
И раз вы снова сослались на эту иллюстрацию, напоминаю — «Механизм, который делает из быстрого ветра медленный ветер, переводя разницу энергий во вращение лопастей, называется ветряком.» Надеюсь вы хорошо видите быстрый и медленный ветер на видео?
tyomitch
После обгона ветра - при прохождении через пропеллер скорость воздуха относительно земли уменьшается, зато относительно повозки возрастает. По вашему определению получается, что для повозки это не ветряк.
Обратный ветер придумал не я, а вы; вот вы и изображайте границу между "цилиндром ветра" (ц) и областью вне влияния повозки. У вас там скорость одним скачком поменяется с -90 на 10 м/с, что ли?
Про "прямолинейный и равномерный процесс" я ничего комментировать не буду: там набор слов, лишённый смысла, и даже не неверный.
kuskus
Я все понял, и искренне желаю вам удачи в извлечении энергии(«Энергия из «заторможенной» области переходит повозке и «обратному ветру», и никаких проблем с законами сохранения.») из «границы между „цилиндром ветра“ (ц) и областью вне влияния повозки», а также в приделывании паруса какой вам угодно формы и размера, для придания вашей повозке требуемой для разгона парусности — это действительно должно быть эпично ;). Опять же удачи в изменении систем отсчета, так вы сможете любой ветряк на планете считать вентилятором с отрицательным ростом скорости ветра(первый канал умрет от зависти ;)). Главное продолжать игнорировать тот факт, что работу совершает именно ветер против лопастей, а не лопасти против ветра.
tyomitch
Мысленно поставьте свой любимый ветрогенератор на быстро едущий грузовик в штиль, и ответьте на ряд вопросов:
1) Будет ли набегающий поток воздуха раскручивать лопасти?
2) Будет ли ветряк генерировать электричество, «извлекая энергию из воздуха» при штиле?
3) Перед грузовиком воздух неподвижен; неподвижен ли воздух, прошедший через ветряк, сзади грузовика?
4) Стал ли ветряк вентиллятором, приводящим воздух в движение?
5) «Передаётся ли энергия в воздух» ветряком одновременно с генерацией электричества за счёт «извлечения энергии из воздуха»?
И задача со звёздочкой: на столе покоится биллиардный шар А, в него прилетает биллиардный шар Б и остаётся лежать на столе, а А летит вперёд. Думаю, что такую ситуацию вы много раз наблюдали ИРЛ, если нет — подыщу на ютубе запись.
1) с точки зрения игрока, стоящего у стола — какой шар какому передал энергию?
2) с точки зрения мухи, летящей с постоянной скоростью над Б до столкновения и над А после столкновения — какой шар какому передал энергию?
3) если принцип относительности неприменим не только к вентиляторам и ветрякам, но и к столкновениям биллиардных шаров — то к чему вообще он применим, по-вашему?
kuskus
Вам трудно поверить, что Дерек ошибается, но это так. Джентельмен, который слушал, услышал и спасибо ему за понимание — я не зря старался. Контрпример я дал — высокая передача + малый диаметр пропеллера. Тележка на дорожке едет в пустыне не едет. Системы не эквивалентны. Иначе на схеме youtu.be/jyQwgBAaBag?t=1134 светло-синие стрелки придется сузить, развернуть в обратную сторону и с уменьшением пропеллера отправить далеко назад, что запрещено законом сохранения энергии. Все остальное софистика, игра терминами и подобное, чем принято заниматься без меня.
anonymous
Так у маленького пропеллера с высокими оборотами будет КПД гораздо ниже, чем у большого с низкими.
tyomitch
Софистика и игра терминами — это аргументация «Тележка на дорожке в пустыне не едет, потому что системы не эквивалентны; а системы не эквивалентны, потому что тележка на дорожке в пустыне не едет.»
Едет она в пустыне, едет. Проверьте сами.
anonymous
Системы эквивалентны. С маленьким быстро вращающимся винтом и на дорожке будет ехать назад, а не вперёд.
kuskus
Переход энергии в воздух и из воздуха посредством пропеллера это ниразу не прямолинейный и равномерный процесс. И переходом между инерциальными системами отсчета он вообще никак не компенсируется. Это не эквивалентные системы совершенно однозначно. Можно только назад во времени, но тогда придется признать, что и вода может капать вверх, старики молодеть, а лампочка отправлять свет из окружающей среды обратно энергокомпании.
edo1h
в этом случае они бы вращались в другую сторону
Shmaiser
То есть по вашему в режиме 3 можно не тратить топливо и разогнать что хочешь до дозвуковой скорости? Может поезда начать так пускать без использования дизеля и электричества?
ksbes
Не так.
Для ответа на вопрос полезно рассмотреть вопрос: почему тележка не будет ехать сама по себе при отсутствии ветра (воздух и поверхность неподвижны относительно друг друга)? Что ей помешает, почему она будет тормозить если её искусственно разогнать? (При условии идеальной тележки — никаких сопротивлений!)
Потому что как минимум КПД даже идеального пропеллера меньше 100% при отсутствии любых других сопротивлений (на это есть, как ни странно, термодинамические причины). Поэтому сколько бы энергии не «брало» колесо от земли — пропеллер не сможет «вернуть» его всего воздуху (а поток энергии именно таков!). Иными словами — пропеллер не может «прокачивать» воздух со скоростью движения тележки. В результате воздух будет увлекаться за пропеллером с некоторой скоростью Vпаразитная (понадобится ниже) и кинетическая энергия машины (относительно земли и воздуха) будет уменьшаться — уходить на это паразитный разгон воздуха.
Теперь добавим попутный ветер. Что изменилось для отдельных частей системы: ничего. Пропеллер по прежнему не может прокачивать со скоростью тележки. Но тут возникает ньюанс: со скоростью тележки относительно чего? Ведь относительно земли и ветра скорости разные. Довольно очевидно, что именно со скоростью относительно земли — ведь от туда «качается» энергия колесом. А следовательно, если скорость ветра в точности равна Vпаразитная (см. выше), то ветер будет полностью компенсировать неэффективность пропеллера и тележка будет двигаться с постоянной скоростью, причём любой — той до которой её изначально разогнали. Ведь энергия на разгон воздуха теперь не тратиться! Сколько пришло с колёс — столько ушло воздуху через пропеллер. Кинетическая энергия постоянна.
Ну а если скорость ветра будет будет больше Vпаразитная (см. выше) — то и идеальная тележка будет ускоряться неограниченно, т.к. количество энергии отдаваемой пропеллером воздуху будет меньше получаемой с колёс. Энергия будет неограниченно накапливаться в кинетической энергии тележки (опасно жить в идеальном мире!). И эта лишняя энергия берётся из разницы скоростей земли и ветра (энергия ветра в такой модели — бесконечная).
Реальную тележку, конечно, будут тормозить силы трения. Да и КПД пропеллера зависит от скорости набегающего на пропеллер воздуха (упрощённо — падает при увеличении). Так что будет некая устоявшееся скорость. Причём эта скорость может быть как ниже, так и выше скорости ветра — это больше определяется качеством конструкции в плане малости сил трения, аэродинамического сопротивления, и КПД пропеллера.
При этом для того чтобы тележка ехала требуется некая минимальная скорость ветра (для тех, что на видео — достаточно большая) — в отличии от обычного паруса.
Т.е. чтобы тележка ехала быстрее ветра у неё должны быть очень малые потери на трение и аэродинамическое сопротивление и высокий КПД пропеллера на устоявшейся (воздушной) скорости.
LordCarCar
Кто-то очень так хочет покататься на таком устройстве, что минусует все адекватные комментарии? ;-)
Angmarets
адекватные комментарии — это ваше «вы всё врёти» под каждой веткой тут?
LordCarCar
В данном эксперименте, если убрать пропеллер (уменьшить нагрузку на колеса) и поставить парус (увеличить силу, которая будет удерживать тележку на месте), то скорость беговой дорожки можно поднять намного выше.
При чем тут врете? Просто не понимаете.
Angmarets
Ну вы ж тут кричите, что всё фейк, монтаж, а в комментах несчастных технарей минусят нехорошие гуманитарии.
Можно поднять выше чтобы что? Какая-то незаконченная мысль.
LordCarCar
Просто поднять скорость дорожки. Беговая дорожка будет двигаться не в 2,8 раз быстрее ветра, а например в 10, 50 раз. Ограничением будет только сопротивление подшипников колес и мощность привода дорожки.
Angmarets
я действительно не понимаю. Куда и зачем вы собрались двигать беговую дорожку?
Скорость дорожки меняется кнопкой на панели. Можете увеличить, можете уменьшить. При чем тут ветер? Как это вообще относится к обсуждаемой проблеме? Ну увеличили вы скорость дорожки в 50 раз. Хорошо. Сидим, смотрим на дорожку. А суть то в чём?
agat000
Короче. Я все понял. Щас объясню. Потом позвоню санитарам.
Откуда берется энергия? Толкающий винт создает «воздушную подушку» — зону замедления потока. Вот это и есть донор энергии — часть потока, который снизил скорость.
Куда делась энергия потока? Запаслась в сжатом (немного) воздухе «подушки».
Подушка имеет расширяющееся основание (типа конус), то есть площадь зоны замедления больше зоны набегающего потока, который ускоряется винтом.
Подушка как линза — фокусирует энергию с большей площади, чтобы создавать повышенное давление в меньшей, на винте.
Как то так.
Anrikigai
Подушка, линза - это все хорошо. Мы могли бы собрать больше энергии ветра с большей площади, если бы использовали парус. Но здесь-то все наоборот?
Так же как со световой линзой - мы можем распределить некоторое количество энергии на меньшую площадь, и яркость каждой точки будет высокой, либо на большую площадь, и яркость каждой точки станет ниже. Линза не даст дополнительной энергии
Допустим, у нас есть тележка с пропеллером, которую гонит ветер не благодаря вращению пропеллера, а исключительно за счет парусности. Пропеллер может быть хоть жестко зафиксирован, хоть свободно вращаться - не так важно. Это скажется лишь на самой парусности.
Допустим, он вращается свободно, тележка едет вперед под свое парусностью. Есть какое-то трение и т.п, ее скорость несколько меньше скорости ветра. И тут мы начинаем отбирать энергию от колес. Пока просто отбирать (например, заряжать аккумулятор).
Что произойдет? Мне кажется, скорость тележки замедлится, ибо количество энергии, которое "в ее паруса" надул ветер осталось тем же, но в "прямолинейное движение" вложилось меньше. Да, Нет?
Теперь каким-то образом (храповый механизм, электродвигатель - неважно) отобранную у колес энергию мы подадим на винт.
При этом даже для того, чтобы просто вернуться к исходной скорости (до начала отбора энергии у колес) мы должны передать винту достаточную энергиию. И я не понимаю, почему ее окажется больше, чем мы отобрали у колес. Даже если считать, что все трансмисии работают со 100% КПД, сколько у колес забрали (насколько тележку притормозили), столько винту и передали, с чего вдруг винт ускорит нас существенно значительнее?
Попробую еще с другой стороны объяснить свою непонятку.
Энергию, отобранную от колес, можно преобразовать в энергию движения разными способами. Допустим, мы "другие колеса" этой энергией вращаем, например, другого диаметра. Условно "отобрали 5 об/сек от колес диаметром 50 см и передали на колеса диаметром 1 м в надежде, что для них эти 5 об/сек приведут к большей линейной скорости".
Надеюсь, никто не будет спорить, что такое невозможно?
Так почему мы считаем, что та же самая энергия, отобранная у колес, но переданная не другим колесам, а винту, даст нам гораздо больший прирост скорости? (вместо пропеллера можно придумать компрессор "выдувающий" воздух, сути это не меняет).
vedenin1980
Потому что энергию отбирают не у колес, а у всего воздушного потока. Весь воздушный поток после этого автомобиля будет двигаться с чуть меньшей скоростью, а так как он огромен и с огромной энергией — получать энергию можно почти неограничено.
Вообще, давно известно, что парусники могут ходить со скоростьями больше скорости ветра (в 2 раза), а бауеры (яхты на коньках) в 5-10 раз.
Anrikigai
Т.е. вы хотите сказать, что если на движущейся тележке "нажать на тормоза", она не начнет двигаться медленнее, потому что ее гонит воздушный поток, у которого мощи немеряно и наши тормоза ему, что слону дробина?
Я бы себе возразил иначе: "Пара больших колес будет отталкиваться от земли (неподвижной, коли она точка отсчета для измерения скоростей). А вот пропеллер отталкивается от возхдуха, который движется в нашем направлении, поэтому пропеллер будет более эффективным "
Dozorniy_Sam
Всё правильно, энергию мы берем от ветра, не от земли и т.п. И правильно про парусники, этот аппарат по сути и есть парусник на колесах, поэтому винт здесь не генератор, а двигатель. Колеса тут в роли генераторов.
edo1h
именно это я писал выше.
нас пытаются убедить, что из-за разности в скоростях между землёй и воздухом закон сохранения энергии тут не работает, пример с желе меня практически убедил, но внутренний протест остаётся )
vedenin1980
Закон сохранения работает, суммарная кинетическая энергия тележки и воздушного потока будет той же, но у тележки она увеличивается, а воздушного потока уменьшается. Все нормально, на этом любой ветрогенератор работает.
Anrikigai
Аналогичный внутренний протест :)
В моем представлении, ошибка заклчюается в том, что считается, будто бы ничего не меняется во взаимодействии винта и желе после того, как мы начинаем колесом снимать энергию с дороги. А на самом деле меняется, причем существенно.
Желе "давит" на винт, толкая его вперед, В момент разгона. Но при равномерном устояшемся движении эта величина становится нулевой.Желе не давит на винт, винт не давит на желе. Просто двигаются вместе. Если мы подадим на винт немного энергии, появится тяга в 7Н, И мы начнем обгонять поток желе.
Нюанс в том, что как только мы начинаем "снимать энергию колесом" сила давления желе на винт соответственно увеличивается. Скажем, до 10Н. Визуально все то же самое. Мы так же двигаемся со скоростью желе и вырабатываем энергию (скажем, в аккумулятор).
Но как только мы начнем передавать снятую энергию на винт, окажется, что его тяга "7Н" теперь всего лишь уменьшит давление с 10Н до 3Н, но вперед он еще реально нас продвигать не сможет.
И я не опнимаю, как можно тормозить поток с усилием 10Н, чтобы передать на винт 10Н плюс сколько-то еще, чтобы получить прибавку в скорости.
Что скажете?
tyomitch
Потому что винт отталкивается от «более попутно» движущегося воздуха, чем земля.
Если вторые колёса стоят не на неподвижной земле, а на движущейся дорожке — то приведут.
Более того, ровно эта демонстрация — колёса разного диаметра, меньшие на неподвижной земле, большее на движущейся доске — в ролике Дерека и показана.
yurial
Тут столько потрясающих идей «как это работает», что я просто не могу пройти мимо не оставив свое объяснение происходящего:
1) Ветер толкает тележку за счет парусности последней;
2) Колеса тележки приводят в движение винт;
3) Винт запасает кинетическую энергию (возможно еще где-то спрятан маховик);
4) Когда скорость тележки и ветра одинаковая, и ветер больше не может совершать работу, винт расцепляется от колес;
5) Винт совершает работу за счет накопленной энергии, тележка ускоряется и приобретает скорость больше скорости ветра, скорость винта падает;
6) Эксперимент прекращают раньше, чем винт исчерпает всю запасенную энергию и тележка начнет уменьшать скорость.
Anrikigai
Как сделать такой ролдик вариантов масса, да. С маховиком, пожалуй, самый простой.
А вот обрести 100% уверенность в этом не получается. Ну т.е. я почти уверен, что развод. Но червячок "а вдруг я неправ, и такую фигню можно сделать" все-таки гложет.
yurial
>а вдруг я неправ, и такую фигню можно сделать
Уж точно не теми технологиями, что представлены в ролике.
Anrikigai
Кстати, да.
В ролике с тележкой на беговой дорожке сначала разгоняют винт от колес, удерживая тележку руками, и лишь потом, когда он запас достаточно энергии, отпускают конструкцию. Т.е. накомпили энергию в аккумуляторе (механическом), принудительно руками "разогнали" тележку до скорости дорожки (чего бы не сулчилось без внешнего воздействия / "без рук"), а потом да, винт "добавил".
Хотел бы я посмотреть, как все начинается с покоя и дорожки, и тележки, затем дорожка разгоняется (тележка при этом будет упираться в какую-то опору? или сразу поедет в обратную сторону?), затем скорость дорожки стабилизируется, а тележка начинает ехать в обратную сторону (да еще и с ускорением, чтобы разогнаться до х2.8 скокрости?)
ksbes
Как я объяснял выше тележка не поедет относительно дорожки пока разность скоростей дорожки и воздуха не превысит некоторого порога.
Т.е. сразу после включения дорожка начнёт увлекать за собой тележку, но из-за инерции и хороших подшипников тележка будет двигаться всё же медленнее дорожки. Затем по мере нарастания скорости дорожки в какой-то момент тележка довольно быстро остановится (относительно нас) и да, начнёт разгоняться в другую сторону (при условии что дорожка тоже продолжает разгоняться — иначе просто остановится — как на видео). Какой там конкретно будет пиковый коэффициент для конечной скорости — 2,8 или 1,1 (а то и 0,9 — если плохо смазана) — зависит от тележки. Потом, при дальнейшем разгоне дорожки, начиная с некоторой скорости (дорожки) — тележка затормозится и её снова потянет назад.
Anrikigai
Да, именно это я бы хотел увидеть. Как тележка сначала следует за лентой, а потом начинает двигаться в обратном направлении.
Когда ее держат рукой, принудительно раскручивают ей колеса и пропеллер на максимум, и только потом отпускают - такое не убеждает.
edo1h
длины беговой дорожки не хватит. траволатор в каком-нибудь аэропорту?
Anrikigai
Я бы перегородил дорожку, чтобы при низких скоростях тележка оставалсь у самого края, а потом вдруг как поперла "навстречу".
Хотя я ожидаю, что она будет рывками "отрываться навстречу" и опять биться о перегородку.
Osnovjansky
В этом видео (в статье оно есть) на 5-ой минуте — вариант бесконечной беговой дорожки из велосипедного колеса
Arson
Вращение передаётся вращающейся пружиной внутри которой неподвижная ось.
Anrikigai
Да, вы правы. Эксперименты с бегущими дорожками меня не убедят. Есть приниципиальная разница между исходной задачей и такими экспериментами.
В экспериментах мы вносим в качестве источника энергии движущийся элемент (дорожка, колесо, приводимые в движение внешними силами), отбираем энергию у него (и исключительно у него, не важно, есть воздух или нет), а вот дальше эту "внешнюю" энерегию прикладываем к воздуху.
В реальной же жизни речь о том, чтобы получить энергию от воздуха (пусть тоже через колеса, но не земля вращается кем-то/чем-то, а воздух гонит тележку), часть вернуть воздуху же, и за счет этого ускоряться дополнительно (длительное время). Силы взаимодействия "воздух-тележка" существенно иные.
ksbes
Я тут вижу небольшое заблуждение. Даже если тележка будет чудесным образом иметь ровно 0 аэродинамического сопротивления, а с воздухом взаимодействовать только при вращении пропеллера и только за счёт реактивной силы отбрасываемого воздуха (никакой «парусности»!) — она всё равно будет работать (хотя ей и надо будет дать небольшой начальный толчок, чтобы скорость относительно земли была чуть больше 0).
Т.е. энергия снимается именно с разности скоростей земли и воздуха. А как эта разность появилась — другой вопрос.
Причём реальной жизни есть аналоги этой тележки, которые тоже извлекают энергию из разности скоростей. Речь идёт о «динамическом парении» — когда птица или планер используют т.н. сдвиг ветра (когда на разных высотах дуют два потока с существенной разнице в скорости и/или направлении ветра) чтобы парить неограниченно долго (ну пока сдвиг ветра есть).
И да там тоже можно разгоняться чуть выше скорости ветра (про опытного планериста):
Ark1774
faiwer
Не очень понял эту цитату (как и even make headway into the wind). Но хочу отметить что планер имеет собственную скорость относительно окружающего его воздушного потока. Не важно в какую сторону дует ветер и есть ли этот ветер вообще. Под воздействием гравитации планер быстро летит через воздух. В любом направлении. Соответственно если он летит по ветру, то относительно земли его скорость = Vпланера + Vветра. Если против то = Vпланера — Vветра. Если под углом то там надо уже считать. А на скорость Vпланера влияет не ветер, а его угол атаки (который от ветра не зависит). Но наверное я вас просто не понял.
Anrikigai
На словах я понимаю. А на уровне ощущений - нет.
Я может даже согласился бы, если бы скорость была в 1.8 раза выше (10 км/ч ветер дал, мы их сняли колесом, за счет потерь добавили чуть меньше, получили 18 км/ч).
Но в 2.8 раза... Почему не в 3? Что нужно измениь, чтобы еще ускориться? Добавить парусности, чтобы больше снимать? Увеличить диаметр колес? Есть ли какой-то предел (не связанный с трением, тут можно снимать не колесом, а шестернками - с зацеплением) - пусть неточный коэффициент, но с физическим смыслом. Вот "чуть меньше, чем х2" мне было бы понятно.
Повторюсь, я не имею ничего против периодических ускорений. Накопили, впрыснули, обогнали ветер, опять вернулись к скорости ветра. Поднялись в восходящем потоке, рыскнули вниз, разогнались (увеличили линейную скорость), опять поднялись на халявном потоке, еще рыскнули вниз дополнительно разогнались... Это асболютно норм.
anonymous
Там нет предела по скорости, вроде бы. Можно и в 10, если трение в системе достаточно маленькое (а время достаточно большое).
yurial
>Т.е. энергия снимается именно с разности скоростей земли и воздуха.
Ну чушь же. Представьте, что пропеллер крутит пилот через педали. Пилот совершает работу, скорость ветра после пропеллера, относительно земли — падает. Энергии у пилота больше не становится.
И если пренебречь аэродинамикой, то нет разницы: крутить педали без ветра в стоящей телеге, или крутить педали в телеге которая уже движется со скоростью ветра.
ivan01
Потому что это работа на два дня, кто будет этим заниматься?
tyomitch
Моя попытка объяснить Blackbird интуитивно:
Берём тележку на рельсах, ставим на неё пропеллер, соединяем его ременной передачей с двигателем вне тележки. Очевидно, что вращение пропеллера будет толкать тележку вперёд.
Распрямляем ременную передачу, чтобы вблизи тележки ремень шёл параллельно земле. Для тележки ничего не меняется: вращение пропеллера будет толкать её вперёд.
Опускаем ремень вровень с рельсами, пусть проходит между ними. Для тележки ничего не меняется: вращение пропеллера будет толкать её вперёд.
Сейчас у тележки четыре колеса на рельсах и одно на ремне. Добавим ещё три колеса, опирающиеся на ремень и свободно вращающиеся. Для тележки ничего не меняется: вращение пропеллера будет толкать её вперёд.
Единственное назначение колёс на рельсах -- поддерживать тележку в воздухе; но с этим справляются и свободно вращающиеся колёса на ремне. Убираем рельсы и внешние колёса, для тележки ничего не меняется: вращение пропеллера будет толкать её вперёд. Это в точности условия эксперимента Фокслин с беговой дорожкой.
С точки зрения божьей коровки, сидящей на ремне -- ремень неподвижен; зато со стороны, откуда едет тележка, дует сильный ветер, и тележка его обгоняет.
Если развернуть пропеллер, то тележка с тем же успехом поедет в направлении движения ремня, т.е. "против ветра". Единственная разница, что в этом случае будет сложнее начальный разгон тележки относительно ремня.
PS: за принудительное растягивание изображений на всю ширину страницы пинайте новый хабраредактор.
ivan01
Пункт 2 неверен, ремень в первой картинке передаёт энергию на колесо, во второй картинке если колесо тормозить на валу, оно будет толкать тележку. Интуиция плохая штука в физике.
tyomitch
Да, будет толкать тележку назад. Чтобы тележка поехала вперёд — достаточно, чтобы трение в осях колёс было меньше, чем тяга от винта. Не вижу для этого никаких технических препятствий.
ivan01
То есть колесу не надо совершать работу, чтобы крутить винт? Только трение у нас есть, да? Без трения колесо будет крутиться свободно?
tyomitch
Внешнему двигателю, приводящему в движение ремень, надо совершать работу, чтобы крутить колесо и через него винт. Ровно как и в первом пункте, как и во всех остальных. В чём проблема?
ivan01
Проблема в том, что ременная передача передаёт мощность на ось и более ничего, а в случае с лентой транспортёра для передачи той же мощности на ось нужно приложить ещё силу к оси колеса в вашем случае направленную слева направо. В этом проблема.
tyomitch
Да, нужно приложить к оси силу, компенсирующую трение в этой оси. Если трения в оси нет, то ремень не сообщает оси никакой горизонтальной силы, только вращение. Поэтому дополнительная сила, нужная на компенсацию трения в оси, не связана с мощностью, передаваемой через ось на винт.
ivan01
Теперь я понимаю, почему колесо считается великим изобретением человечества, даже сейчас в 21 веке проблемы с пониманием его работы.
Чтобы был крутящий момент нужна тяговая сила, работает в обе стороны. Какое к черту трение?! Нет, оно безусловно входит в крутящий момент, но это малая часть. Без крутящего момента колесо не может никак ни передать энергию на винт, ни получить от него.
tyomitch
В чём проблема иметь крутящий момент без тяговой силы??
Вы садитесь на велотренажёр и крутите педали, тренажёр сопротивляется вашему крутящему моменту, но ось педалей остаётся неподвижной. Даже если тренажёр не привинчен к полу, а стоит на тележке с колёсиками — он не поедет вместе с этой тележкой от того, что вы прилагаете к педалям крутящий момент.
ivan01
При чем здесь велотренажер с ременной передачей?
tyomitch
При крутящем моменте без тяговой силы.
Предложу мысленный эксперимент: изначально ременная передача охватывает половину окружности колеса, тяговой силы нет. Будем её распрямлять постепенно: пусть сначала охватывает треть окружности, потом четверть, и т.д., пока не будет касаться окружности колеса только в одной точке. В какой момент, по-вашему, появится тяговая сила на оси колеса?
ivan01
В самый первый момент, у нас же лента транспортера в примере типа земля, вот это будет типа глубокая яма постепенно превращающаяся в плоскость. Поэтому
это полная ерунда.tyomitch
Я, наверное, плохо объяснил.
Исходная ременная передача. Есть или нет тяговая сила на оси?
Второй шаг. Есть или нет тяговая сила на оси?
Третий шаг. Есть или нет тяговая сила на оси?
Предпоследний шаг. Есть или нет тяговая сила на оси?
Не понимаю, при чём здесь «глубокая яма» — во всех этих примерах тележка стоит на четырёх колёсах на рельсах, а ремень крутит пятое колесо, не касающееся земли, и через него пропеллер.
ivan01
Это натяжение на валу (Fв), пока это ременная передача, как только это колесо на поверхности это называется тяга на валу. От названия физика не меняется, в какой момент перестать называть это натяжением на валу и начать называть тягой можете решить сами. Силы на валу на своих картинках сами нарисуете? Сможете по аналогии с двумя схемами, что я выложил?
Так что вот, колёса будут тормозить больше, чем винт толкать, это физика. Хотите обсудим почему или как авторы видео всех накололи?
tyomitch
Согласно этой схеме, при горизонтальном расположении ремня F1 и F2 будут направлены в противоположные стороны вдоль одной прямой, так что их сумма Fв будет нулевой. Какая же сила будет тормозить колёса?
ivan01
F1 и F2 не равны разве не видно?! Останется сила реакции опоры, сила трения о землю и сила на оси.
tyomitch
Сила реакции опоры действует вверх и не тормозит тележку. Сила трения о землю мешает колёсам проскальзывать по ремню, но не тормозит тележку. Остались силы на оси, с которыми никак не можем разобраться. Если ременная передача внутри велотренажёра приводит к появлению направленной вдоль пола силы на оси, значит тренажёр покатится вдоль пола от того, что вы крутите педали?
ivan01
Ременная передача в тренажере имеет два ролика, плюс тренажер стоит ножками на полу под собственным весом, силы на двух роликах и трение ножек об пол уравновешивают друг друга, чтобы тренажер никуда не поехал.
У вас у повозки есть какие-то ножки стоящие на неподвижной земле? Или может в первой картинке у вас ремень уходит на второй вал в тележке, присоединенный к двигателю?
tyomitch
Если тренажёр не привинчен к полу, а стоит на тележке с колёсиками — поедет он вместе с этой тележкой от того, что вы прилагаете к педалям крутящий момент?
Именно так. Прямым текстом же первую картинку подписал: «соединяем его ременной передачей с двигателем вне тележки».
ivan01
Не, не поедет, все силы будут внутри тренажёра уравновешиваться, у него не будет контакта ни с чем во вне. В ваших примерах двигатель во вне, лента во вне телеги. Чуете разницу? Может оставим уже несчастный тренажёр, он тут ни каким боком, с таким же успехом мы можем зайчика или чайник обсуждать.
Я имел в виду двигатель внутри телеги, поправил в тексте сразу почти, но вы видимо читаете сообщения практически мгновенно.
tyomitch
Непонятно, каким образом силы, действующие со стороны ремня на блок, могут зависеть от того, где находится второй блок; ну да ладно, оставим уже несчастный тренажёр, и вернёмся к тележке на рельсах.
1) Двигатель (красный блок) и боковые блоки закреплены на тележке и соединены жёлтой ременной передачей с нагрузкой (например, электрогенератором) на оси зелёного блока, пропеллера нет. Мощность двигателя совпадает с мощностью нагрузки. Поедет ли тележка, и если да, то в какую сторону?
2) Теперь боковые блоки закреплены вне тележки. Как изменилась раскладка сил? Поедет ли тележка, и если да, то в какую сторону?
3) Теперь и двигатель закреплён вне тележки. Как изменилась раскладка сил? Поедет ли тележка, и если да, то в какую сторону?
Крутящее, а не горизонтально направленное противодействие нагрузки — это и есть то, что отличает блок ременной передачи от ведущего колеса, которого у Blackbird просто нет. Демо с ютубчика: www.youtube.com/watch?v=KcfNBcs9T4g
ivan01
Поедет в третьем случае в бок, пока в стенку не упрётся, если сможет преодолеть трение на колёсах на которых стоит.
Не бывает никакого крутящего или тормозящего момента без силы на оси, в принципе, никогда.
Правильно, у него колесо не ведущее, а ведомое, у телеги этой ведомое колесо (исправлюсь, не просто ведомое, а ведомое с торможением).
И что видео показывает? Как сила трения качения у этого ооочень плохого колеса (кубика) уравновесила одну и компонент силы тяжести? Нууу ииии.
tyomitch
В который бок? И в чём отличие раскладки сил в третьем случае от предыдущих?
Почему? В первых двух случаях мог быть крутящий момент без силы на оси, а в третьем уже не может быть?
Отсутствие силы, приложенной к оси кубика и направленной вдоль конвеера, очевидно же.
anonymous
Он был. Просто компенсировался: двигатель пытался уехать налево, а приводное колесо направо. Эти силы, кстати, создавали момент на тележке (и пытались её перевернуть).
tyomitch
В первом случае тележка тоже пыталась перевернуться под действием одних лишь внутренних сил?
Если нет, то в чём отличие раскладки сил во втором случае от первого, что во втором случае появляется момент на тележке?
Ну и до кучи: если зелёное колесо пытается уехать направо, т.е. увеличить скорость тележки относительно ленты — то оно помогает пропеллеру ускорять тележку, а вовсе не тормозит её.
anonymous
А мы считаем двигатель, который раскручивает фиолетовое колесо частью тележки (и то устройство, которое снимает нагрузку с зелёного колеса) ? Если считаем, то момент, который он создаёт, компенсируется (и внутренние силы ничего перевернуть не пытаются). А если не считаем - то система не замкнутая (и пытается перевернуться, чтобы скомпенсировать момент, который внешний).
Да, Вы правы, конечно налево. Если зелёное колесо тормозится силой трения в оси, то в точки касания должна быть сила, направленная влево, чтобы скомпенсировать это трение. И система пытается поехать по конвееру.
А с мотором - такая же история, только там "отрицательное" трение в оси.
ivan01
Влево поедет, если зеленый блок снимает нагрузку. Отличие в переносе оси красного блока не стенку.
Силы на осях есть во всех случаях, вообще во всех и везде.
Если нет силы вдоль конвейера, то что препятствует силе тяжести утащить кубик вниз? Вы же видите, что конвейер наклонный?
tyomitch
Почему именно влево? Соседний комментатор считает, что вправо.
Спасибо, кэп! Но я спрашивал про различие между силами, а не между положениями осей.
anonymous
В третьем случае поедет, если с зелёного колеса попробовать снять нагрузку. Пока нагрузку не снимаем (и, если трение пренебрежимо мало) - на точки стыка не появляется силы и никто никуда не движется.
Nehc
Я правильно понимаю, что это боян 10-ти летней давности?
tyomitch
Повозку испытали 10 лет назад, но споры по этому поводу между профессорами и широким сообществом начались только в этом году.
ivan01
Ок, вектор движения телеги сонаправлен вектору движения ветра. Рассмотрим ситуацию, когда скорость движения пропеллера совпадает со скоростью ветра, градиентом скорости по высоте для пропеллера пренебрежем (градиент будет, в пустыне оно всё в погранслое по сути).
Выходит по мощностям, что:
Пропеллер в стоячем воздухе вращается и создаёт тягу (то же самое как несущий винт вертолёта, 1 в 1).
Колёса тормозят телегу, компоненты этого:
Сопротивление которое надо преодолевать раскручивая винт
Потери на трение качения (кочечки)
Потери в системе передачи на винт (в лучшем случае около 8%)
Корпус находится ближе к земле и там скорость ветра сииильно ниже, следовательно он находится в потоке набегающего воздуха и тормозится им.
Ну вот, собственно КПД винта ну возьмем 0.65, без фантастики типичный кпд такой. Ну вот а теперь вопрос: учитывая что мощность торможения без учена потерь на 53% больше чем полезная, толкающая, мощность винта, будет оно тормозиться или нет?!
А теперь второй вопрос, гипотетически это состояние, описаное выше должно быть пройдено, если мы хотим разогнаться быстрее ветра, так вот как оно может быть мать его за ногу пройдено, если при нём вся конструкция тормозится?!
Что за бред вы тут развели, какие-то левые аналогии, софистика, какие-то подмены понятий.
Эти ребята развели всех как лошков, нахайповали. А если кто-то их всё же прижмёт то они съедут с катушек под предлогом "ого, зато какая физика занимательная и глубокая, круто, что мы заставили людей думать".
Ark1774
Стоит начать ехать быстрее скорости ветра и он для ветрохода становится встречным, а ветряк извлекает эту энергию продолжая раскручивать колёса. И чем быстрее разгоняется относительно ветра, тем больше энергии передаёт на колёса, продолжая наращивать скорость.
Которая ограничена лобовым сопротивлением и потерями на механизме передающем вращение.
ivan01
Не не не, эффективность винта будет падать при встречном ветре, вы чего, какое извлекать, чтобы начать извлекать энергию от встречного ветра ему нужно перестать генерировать тягу, он должен начать тормозить повозку, соответственно тормозить он будет больше чем передавать тягу на колёса, опять то же самое, что и в случае описаном выше. Что за больные фантазии? Откуда это в вас берется?
90% рассуждений здесь мне напоминают анекдот: "Где деньги берешь? В тумбочке. А в тумбочке откуда? Жена кладёт. А у жены откуда? Я даю." Оставшиеся 10% людей не могут внятно ничего изложить, ну хотябы не ведутся на эту лажу.
ivan01
По существу то у кого-то будет что-то возразить? Справочник какой-нибудь показать по соотношению мощности на валу и тяги винтов в обоих режимах движителя и генератора? Режими вертикального обтекания винта может обсудим, влияние на КПД и прочее? Не? Скууучные вы. (
tyomitch
Никакой «передачи тяги на колёса» нет, как раз наоборот — во всех режимах движения именно вращение колёс передаётся пропеллеру.
Выше я попытался объяснить всё с рисунками на салфетке.
Ark1774
Вы бы посмотрели для начала видео. Как он трогается с места, если вращение передаётся только от колёс? Там цепная передача с несколькими звёздочками и изменением шага лопастей. Даже сцепления нет.
tyomitch
Вы бы посмотрели для начала видео сами? На 10:21 Дерек прямым текстом объясняет: «The first thing to know, is that the propeller doesn't work like most people think. It's not working like a windmill. It doesn't turn the way the tailwind is pushing it. Instead, it turns in the opposite direction, working like a fan to push air backwards. This fan is powered by the wheels, which are connected to the propeller by a bike chain.»
kuskus
Раз это вентилятор, давайте гипотетический эксперимент(реальный тоже возможен). Забываем про потери на трение, ставим крошечный пропеллер и пропорционально увеличиваем передачу от колес(и тележке и Blackbird-у). Ставим тележку на дорожку — она едет, ветер дует, ничего не изменилось, скорость ветра даже увеличилась, ура! Потом мы едем в пустыню и запускаем Blackbird по ветру… угадайте он поедет или нет? Конструкции не совсем эквивалентны даже если менять систему отсчета ;)
Ark1774
Тогда зачем этому транспорту ветер? Толкнул его в штиль и он поехал, только тормози когда надо.
anonymous
Ему нужна разность скоростей между воздухом и землёй.
p0isk
Чем-то на эксперимент с катушкой ниток похоже
Hocok_B_KapMaHe
Представим две ситуации:
1. Мы стоим на земле, ветер движется со скоростью 5м\с. Мы ведь можем отбирать от него энергию (с помощью ветряка). Однозначно, да.
2. Если мы движемся по ветру (и достигли скорости ветра), то теперь наоборот: земля движется относительно ветра со скоростью 5м\с.
Получается точно такая же ситуация, только в обратную сторону: мы все также можем отбирать от движущейся земли энергию, как и с помощью ветряка в первом случае. Но тут мы ее не запасаем, а тратим сразу на ускорение тележки.
Этот огромный ветряк вводит всех в заблуждение.
Получается что скорость тележки будет выше, если:
— разность скоростей двух сред будет больше
— парусность тележки будет больше (больше и производительнее будет винт)
— аэродинамическое сопротивление будет меньше
Anrikigai
Ай, напишу еще.
Стоит тележка. На тормозах. Дует ветер (слева направо)
На левую грань тележки ветер "давит", пытаясь сдвинуть ее вправо. У правого бока тележки скорее наоброт, разряжение.
Отпускаем тормоз, тележка поехала. С ускорением. До каких пор она будет ускоряться?
Если пренебречь трением, то до скорости ветра. При этом, ветер не будет давить на тележку. Она же едет равномерно теперь. Пока ветер "слева направо" давил, она ускорялась, как скорости сравнялись, все.
Если трением не пренебрегать, небольшая сила ветра слева направо будет воздействовать на тележку. В точности, чтобы скомпенсировать трение.
Что произойдет, если ветер начнет стихать? Появится сила давления ветра на тележку уже справа налево, т.е. он начнет ее тормозить.
То же самое, если сама тележка попробует каким-то образом ехать быстрее ветра. Ветер вместо того, чтобы толкать ее вперед (слева направо), будет препятствовать.
Условно говоря, если скорость ветра 10 км/ч, а тележки 0 (относительно земли), ветер "разгоняет" ее существенно. Если она движется со скоростью ветра (10 км/ч), ветер не толкает и не тормозит.
Если же тележка едет быстрее ветра (15 км/ч), ветер препятствует ее движению. Да, не так сильно, как если бы ветра вообще не было, но все-таки мешает. Сила ветра направлена ПРОТИВ хода тележки. Причем сила эта одинакова, что скорость ветра 10, тележки 15, что ветра нет, скорость тежки 5.
Можно сделать перед тележки обтекаемым, но все равно ветр от этого толкать ее вперед не будет. В лучшем случае будет не очень мешать.
Неважно, пропеллером ли мы пытаемся получить скорость телжки выше скорости ветра или каким иным способом. Как только тележка начинает ехать быстрее скорости ветра, ветер перстает толкать ее слева направо. И снимать энергию колесом становится просто неоткуда (ну т.е. какое-то время за счет торможения мы можем кинетическую энергию переводить через колесо в какую иную), но ветер (бесплатный) нас больше не толкает по любому.
Иными словами, как только тележка начинает ехать быстрее ветра, этот бесплатный источник энергии исчезает.
tyomitch
Как насчёт того, что Blackbird умеет ехать и против ветра, да ещё с двойной скоростью? www.youtube.com/watch?v=F7PNSyAfCjk
Там ветер её тормозит не с момента обгона, а с самого начала, и чем дальше тем сильнее. И однако же, разгоняет он её ещё сильнее чем тормозит :)
Как это неоткуда, когда она уже едет со скоростью ветра :)
Приделаем к колёсам вместо пропеллера электрогенератор: ветер разогнал повозку до своей скорости, повозка едет со скоростью ветра и вдобавок генерирует электричество. Едет неограниченно долго, генерирует неограниченный запас энергии — пока ветер её толкает. Возможно? Не противоречит вашей интуиции?
Почему тогда вашей интуиции противоречит то, что эта самая энергия, снимаемая с колёс, не запасается, а немедленно тратится на дополнительный разгон?