Ветромобиль против ветра

[sergey zhukov]

Помнится, тут тема была про то, можно ли и как именно двигаться против ветра при помощи ветра. Попалась тут заметка на эту тему. Вопрос этот достаточно давний, оказывается. И решен был уже давно. И тогда тоже были те, кто считал, что это в принципе невозможно.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718675 писал(а):

Помнится, тут тема была про то, можно ли и как именно двигаться против ветра при помощи ветра. Попалась тут заметка на эту тему.

В этой заметке есть хорошая ссылка на "Квантик".

https://etudes.ru/.data/localdocs/kvantik-garbuz.pdf Как это устроено писал(а):

в случае ветромобиля «Blackbird» скорость корпуса
относительно земли в 2,7 раз превосходила скорость
попутного ветра.

То есть, такая машинка способна двигаться как при попутном (условно, положительном), так и при встречном (отрицательном) ветре. Что мешает ей функционировать при нулевом ветре? В чём особенность этой точки, было это затронуто в обсуждении?

[sergey zhukov]

chislo_avogadro
Особенность какой точки? Нулевого ветра? Я думаю, тут каждому понятно, что вот при нулевом ветре какое бы то ни было движение, использующее энергию ветра, точно принципиально невозможно. Я бы даже сказал, по определению невозможно. Ставлю 10.000$.

В любом другом случае вектор скорости ветра и вектор скорости движения механизма вообще независимы, и никакого ограничения на вектор скорости механизма в принципе нет.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718740 писал(а):

Нулевого ветра? Я думаю, тут каждому понятно, что вот при нулевом ветре какое бы то ни было движение, использующее энергию ветра, точно принципиально невозможно. Я бы даже сказал, по определению невозможно. Ставлю 10.000$.

Это понятно, я бы поставил за невозможность ещё больше, но выделенность этой точки (нулевой скорости ветра) удивляет. Ну, пусть безветрие - разогнали машинку до необходимой скорости, а дальше пусть сама катится, встречный ветер будет ведь ещё сильнее, чем при наличии попутного. ...
Ведь не может быть, чтобы дискутантам не приходил в голову такой вопрос.

[sergey zhukov]

chislo_avogadro
Так ведь имеет решающее значение скорость ветра относительно земли (или воды), а не относительно машины. Эта скорость (ветра относительно земли) абсолютно необходима. Скорость ветра относительно машины ничего не решает.

У машины всегда есть два "поключения" - парус (пропеллер) и колеса. Первое "подключение" - к воздуху, второе "подключение" - к земле. Когда между землей и воздухом есть разность скоростей - машина может ехать (причем куда угодно и с какой угодно скоростью (теоретически)). Недоразумение начинается, когда забывают про "подключение" машины к земле.

Скажем, если машина стоит на льду и никакого трения между ней и льдом нет, то вот тут я бы очень удивился, если бы кто-то заставил ее ехать куда угодно и как-то иначе, чем кроме как строго по ветру со скоростью ветра.

[manul91]

sergey zhukov в сообщении #1718747 писал(а):

любом другом случае вектор скорости ветра и вектор скорости движения механизма вообще независимы, и никакого ограничения на вектор скорости механизма в принципе нет.

sergey zhukov в сообщении #1718747 писал(а):

машина может ехать (причем куда угодно и с какой угодно скоростью (теоретически))

В принципе есть, скорость ветромобиля не может превышать скорости света.
И это (теоретически) принципиально : )

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718747 писал(а):

скорость (ветра относительно земли) абсолютно необходима

Давайте ещё раз посмотрим на видеовставку из данной вами заметки.



Вопрос - как будет вести себя катамаран, если вентилятор (синий) будет постепенно увеличивать свои обороты? Создаваемый ветер пусть меняется от нуля до сильного. Считаем, что опрокидывания катамарана не происходит.

[sergey zhukov]

chislo_avogadro
Трудно сказать. Вероятно, при сильном ветре он поплывет таки по ветру. А может и нет.

Тут нужно понимать, что есть идеализированная задача (грубо говоря, куда и с какой скоростью покатится катушка, которую так-то тянут за нитку), а есть реальная конструкция вроде этого "ветрохода", где нужно учитывать уже аэро- и гидродинамику.

Идеализированая задача, очищенная от всяких несущественных инженерных вопросов, просто демонстрирует, что ничего принципиально невозможного в самой идее движения против ветра нет. А когда речь касается возможностей реальной конструкции, то расчет сильно усложняется всякими "тут трение, там турбулентность, тут КПД", так что возникают всякие практические ограничения, оптимумы и пр. Ситуация тут примерно такая же, как с утверждением "Свободное тело летит по параболе". А как оно летит на самом деле с учетом атмосферы, ориентации тела и пр, это вопрос гораздо более сложный.

Чтобы понять, что все сложно, можно хотя бы посмотреть на график коэффициента аэродинамического сопротивления сферы в зависимости от скорости потока. Уж куда казалось бы проще ситуация, а и то сюрпризы преподносит.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718930 писал(а):

Трудно сказать.

Но ведь логично предположить, что скорость катамарана при увеличении силы ветра будет увеличиваться? Ну хотя бы до тех пор, пока скорость этого встречного ветра не превзойдёт каких-то разумных значений.

[wrest]

chislo_avogadro в сообщении #1718744 писал(а):

Это понятно, я бы поставил за невозможность ещё больше, но выделенность этой точки (нулевой скорости ветра) удивляет.

Модуль скорости ветра относительно опоры (земли) равен нулю, в этом и особенность. Чтобы получить энергию для ветромобиля/парусника, нужно относительное движение двух сред: ветра и опоры (земли/воды).

[sergey zhukov]

chislo_avogadro
Ну, на каком-то интервале скоростей ветра - да. Раз уж мы точно знаем, что при нулевом ветре он стоит, а при каком-то не нулевом - едет против ветра, то точно значит такой интервал скоростей есть.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1718930 писал(а):

Чтобы понять, что все сложно, можно хотя бы посмотреть на график коэффициента аэродинамического сопротивления сферы в зависимости от скорости потока. Уж куда казалось бы проще ситуация, а и то сюрпризы преподносит.

Ага, теннисисты и футболисты, которые зависят от особенностей аэродинамики сферы, подтверждают.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718936 писал(а):

chislo_avogadro
Ну, на каком-то интервале скоростей ветра - да. Раз уж мы точно знаем, что при нулевом ветре он стоит, а при каком-то не нулевом - едет против ветра, то точно значит такой интервал скоростей есть.

Хорошо, это был пункт первый.
Теперь перейдём от устройств на встречном ветре, функционирование которых хорошо видно на видеороликах, к устройствам на попутном. Пусть скорость попутного ветра, скажем, 5 м/с, а устройства - 10 м/с. Останавливаем к-л образом попутный ветер, увеличив тем самым силу встречного ветра для устройства. Оно ведь, согласно п. 1, должно поехать быстрее?

-- 24.02.2026, 14:43 --

wrest в сообщении #1718935 писал(а):

Модуль скорости ветра относительно опоры (земли) равен нулю, в этом и особенность. Чтобы получить энергию для ветромобиля/парусника, нужно относительное движение двух сред: ветра и опоры (земли/воды).

Я просто хочу понять, не ведёт ли такая ситуация, когда реально возможны устройства движущиеся против ветра и, с другой стороны, движущиеся по ветру быстрее этого ветра, к парадоксу.

[sergey zhukov]

chislo_avogadro
1. Я так понял, было:
Абсолютная скорость машины 10
Абсолютная скорость попутного ветра 5 (скорость попутного ветра относительно машины +5)

Стало:
Абсолютная скорость машины 10
Абсолютная скорость попутного ветра 10 (скорость попутного ветра относительно машины 0)

Если так, то скорость попутного ветра увеличивается, сила, разгоняющая машину, должна возрасти.

2. Или же так. Было:
Абсолютная скорость машины 10
Абсолютная скорость попутного ветра 5 (скорость попутного ветра относительно машины +5)

Стало:
Абсолютная скорость машины 10
Абсолютная скорость попутного ветра 0 (скорость попутного ветра относительно машины -10)

Поскольку во втором случае абсолютная скорость ветра равна нулю, машина никуда не поедет (т.е. быстро остановится).

Не понятно, кстати, почему устройство, которое предназначено для поездок по ветру быстрее ветра, что-то там должно "согласно п.1" давать на встречном ветре? п.1 - это же для машины, движущейся против ветра (это ведь не одна и та же машина одновременно и то и то может делать). И даже для последней на самом деле ситуация, когда "абсолютная скорость машины +10, а абсолютная скорость ветра +5" просто невозможна, ведь она ездит именно против ветра, а не по.

В любом случае нужно всегда помнить, что:

1. У нас тут машина, воздух и земля, а не просто машина и воздух. Примерно с самолетом такое же недоразумение бывает. У нас с самолетом три вектора: сила тяжести, скорость потока воздуха и угол атаки крыла, а не просто два последних.

2. Машина, которая ездит против ветра - это не та же самая машина, которая ездит по ветру быстрее ветра. Это я, может быть, внес путаницу. В старой теме говорилось про машину "по ветру быстрее ветра", а в этой заметке - про машину "против ветра". Я их как-то неосторожно свалил в одну кучу.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1718944 писал(а):

2. Машина, которая ездит против ветра - это не та же самая машина, которая ездит по ветру быстрее ветра. Это я, может быть, внес путаницу. В старой теме говорилось про машину "по ветру быстрее ветра", а в этой заметке - про машину "против ветра". Я их как-то неосторожно свалил в одну кучу.

Я не вижу разницу в их конструкциях. И та и другая это по своему принципу соединенённые трансмиссией колёса и винт. Я и имел ввиду, что в обоих случаях по сути это одна и та же машина.
Которая берёт энергию от встречного ветра. Во втором случае она как бы создаёт его сама.

Скорости выше имелись в виду взятые относительно Земли.

-- 24.02.2026, 16:11 --

sergey zhukov в сообщении #1718944 писал(а):

(это ведь не одна и та же машина одновременно и то и то может делать)

В чём вы видите разницу?