Индивидуальный ЛА вертикального взлёта и посадки.

[Vnyk]

Извините.
В формулу давления молекул газа на поверхность входит скорость молекулы в квадрате. При этом $v^2 = v^2_x + v^2_y + v^2_z$. И если скорости всех молекул разложить таким образом, то получится, что все молекулы как бы двигаются только по трём осям координат. Как в упрощённом варианте у Сивухина. То есть, будет 6 потоков молекул, двигающихся параллельно осям координат.

[Vnyk]

Someone в сообщении #761992 писал(а):

Человеку объясняли уже в другой теме, что молекулы сами по себе не летают параллельным строем, он этого не понял.

Другая тема - это другая тема. Не надо проводить аналогии, что если там не работает, то значит и тут не будет. Это совершенно разные вещи.
Давайте призовём на помощь "демона" Маквелла. Сидит он у дверцы и пропускает молекулы только с одной стороны. Неважно, горячая она или холодная. А с другой не пропускает. Если молекула летит под большим углом относительно оси отверстия, то он с помощью бейсбольной биты подправляет её траекторию так, что угол вылета молекулы был 37 градусов. А дальше так, как я писал. Вылетело 6 молекул. Так как все молекулы вылетают под одним углом, то векторная скорость вылетающих молекул - 400 м/с. Убираем "демона". Одна молекула вылетела по оси отверстия и её скорость 500м/с. 4 других молекулы вылетели почти перпендикулярно оси отверстия. Их скорость относительно оси - несколько м/с. Одна молекула летит в противоположном направлении относительно первой молекулы. В результате вектроная скорость этих 6 молекул будет очень маленькой.
Что касается "не летают параллельным строем". Вот Сивухин привёл этот пример для лучшего понимания процесса. За всё это время, я так думаю, никто не стал спорить с Сивухиным, что молекулы так не летают. И что все его рассуждения поэтому ошибочны. Я также не утверждаю, что они так летают. Молекулы попадают в отверстия под всевозможными углами и пролетают через них. Ударяясь в стенки, они отскакивают зеркально. Конечно, в данное время изготовить такую мембрану невозможно. Но это не значит, что и в будущем это невозможно.

[Vnyk]

Молекулы ударяются в стенки сосуда хаотично по всем возможным направлениям. Я думаю, тут вопросов нет. Мембрана – это та же стенка, только с наноотверстиями. Молекулы также хаотично, по всем возможным направлениям ударяются в мембрану и отскакивают. Но часть молекул попадают в створ отверстий в мембране. В пределах телесного угла примерно в 170 градусов в отверстие может попасть любая молекула, летящая в сторону мембраны под любым углом и по любому направлению. Ни о каких стройных рядах параллельных молекул не может быть и речи. Молекулы двигаются хаотично. Может я не по-научному объясняю, но как могу.

Попадают в створ отверстий молекулы также хаотично и по всем возможным направлениям. Попав в створ отверстия, они не могут отскочить обратно и вылетают наружу. Какие тут могут быть вопросы? Какие молекулы параллельным строем? Забудьте о предыдущей теме. И не надо их сравнивать. Это разные темы. Когда давление внутри и снаружи сосуда равны, то все силы компенсируются. Чтобы нарушить равенство сил, надо уменьшить или увеличить количество влетающих или вылетающих молекул. Это можно сделать, изменив давление в сосуде, так как внешнее давление мы изменить не можем. Если уменьшить давление в сосуде, то количество молекул вылетающих из сосуда уменьшится. Одна из сил, действующих на сосуд уменьшается. Соответственно, равновесие нарушается и на сосуд действует результирующая сила. Если давление в сосуде выше, то больше молекул вылетает. Что также нарушает равновесие сил. Для создания 1 кгс в течении секунды необходимо, чтобы через мембрану пролетело на 18,9 литра воздуха за 1 секунду больше.

[Vnyk]

Напомню ещё раз расчёт.

Если давление будет не 0,1 атм., а 0,01 то просто всё станет меньше в 10 раз. Теперь такое устройство, состоящее из поршня и цилиндра с мембраной.

Площадь мембрана 40 кв. метров, а поршня - 1 кв. метр. Первоначально давление внутри и снаружи одинаковое. Сдвигаем цилиндр вправо. Давление внутри цилиндра повышается, допустим, на 0,01 атм. На цилиндр действуют 2 силы. Сила давления воздуха Fд 100 кгс. А также реактивная сила Fр от вылетающих молекул - 3,1 кгс х 40 равно 124 кгс. То есть, реактивная сила больше силы давления. Для создания такой силы необходимо 0,067 х 40 равно 2,7 куб. метра воздуха. Результирующая сила в 24 кгс будет действовать на цилиндр, сдвигая его вправо со скоростью 2,7 м/с и поддерживая давление внутри цилиндра. А это давление создаёт реактивную силу. Таким образом, после первоначального толчка, цилиндр самопроизвольно сместится вправо до упора без участия внешней силы.

[Vnyk]

Вот такое устройство.

Цилиндр с мембраной (красная), который может двигаться по поршню, закреплённому на опоре. Когда давление внутри и снаружи одинаковое - система в равновесии. Когда цилиндр сдвигаем вправо, то давление в цилиндре повышается. Это давление оказывают удары молекул в мембрану и поршень в очень тонком слое (чёрный) воздуха у мембраны и поршня. Остальные молекулы (зелёный объём) в оказании давления непосредственно не участвуют. Опять же для лучшего понимания можно предположить, что молекулы летают только по осям координат. Молекула, ударившись в мембрану, отскакивает и сталкивается с другой молекулой. Эта молекула с другой молекулой и т.д. Пока крайняя молекула не столкнётся с поршнем и не передаст ему импульс от первой молекулы. Это примерно, как в шарах Ньютона. Промежуточные шары только передают импульсы. Будь их 3 или 3000000, импульс крайней молекулы от этого не изменится. Так и в цилиндре. Ударяются в мембрану и поршень небольшое количество молекул. Основная масса молекул (зелёный объем) – это как промежуточные шары у Ньютона. Поэтому, если какое-то количество этих молекул убрать, то давление от этого не изменится. Когда цилиндр сдвинули вправо, то часть молекул из зелёного объема ушла в сторону. Так как давление стало чуть больше, то больше молекул вылетает через мембрану. Молекулы из зелёного объёма восполняют вылетевшие молекулы и поддерживают давление внутри цилиндра.

[Neos]

Vnyk,
тяга должна быть из-за асимметрии. Но очень слабая. Попробуйте соорудить макет
устройства в виде коромысла на очень тонкой нити. (что-то типа крутильных весов) На плечи коромысел повесьте Ваши мембраны так, чтобы возникало вращение. Все это под стеклянный колокол. Посмотрите, как работает. А пока "столбите" идею. Патентуйте.
Вблизи поверхности мембраны должна возникнуть разность давлений. Высокое со стороны
малых отверстий, низкое - со стороны широких. Движение мембраны должно происходить
от малого отверстия к большому.
Существует проект "солнечного паруса". Здесь нечто подобное в атмосфере.
Мембраны попробуйте заказать каким-нибудь "нанайцам", можно студентам.

[Neos]

Vnyk,
итак, я предложил макет устройства. Но тогда мы получаем двигатель, который будет
работать от одного источника тепла - окружающего воздуха. Это запрещено ВТОРЫМ
ЗАКОНОМ ТЕРМОДИНАМИКИ. (( Получается вечный двигатель "второго рода", однако.
Т.е. возникает проблема с сепарацией молекул по скоростям.

Ну, разве что нагнетать воздух в емкость, и через дырочки выпускать ).

Думаю, тему можно закрывать, если Vnyk не возражает.

[Vnyk]

Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2 стр.. 87.

Второе начало термодинамики - это ПОСТУЛАТ. И этот постулат выведен на основании экспериментов с макроскопическими системами. Второе начало также допускает флуктуации в микроскопических системах. В данном случае система микроскопическая. Поэтому, я так думаю, второе начало неприменимо к микроскопическим системам. Например - броуновское движение. Макроскопические частицы не могут двигаться под ударами молекул. Но стоит уменьшить их размер до микроскопического, как они начинают хаотично двигаться под ударами молекул.

Neos в сообщении #766798 писал(а):

Мембраны попробуйте заказать каким-нибудь "нанайцам", можно студентам.

Вы, мне кажется, не представляете себе размеры наноотверстий в мембране, если предлагаете обратиться к студентам.

Neos в сообщении #766809 писал(а):

итак, я предложил макет устройства

Вот только не надо этого. Тут один товарищ уже тоже предложил. Как вспомню - так вздрогну.

Neos в сообщении #766809 писал(а):

Думаю, тему можно закрывать, если Vnyk не возражает.

Vnyk возражает. Вы в расчётах ошибку нашли? Если нашли, то укажите. Вот я вам указал на вашу ошибку.

[Vnyk]

Система микроскопическая в том смысле, что надо рассматривать работу одного наноотверстия в мембране. А то, что в мембране множество таких наноотверстий, это не делает её макроскопической. Мембрана - это множество микросистем, а не одна макросистема.

[rustot]

допустим конус под углом 45 градусов. тогда все молекулы двигающиеся под углами -45..45 к нормали в равном количестве попадут и сверху вниз и снизу вверх, они ничего о наличии конуса не знают, и их количество определяется только площадью верхнего среза конуса

двигающиеся в верхней части под углами -89..-46 и 46..89 и траектория которых пересекает площадь верхнего среза попадут в нижнюю часть, а двигающиеся под такими же углами в нижней части и траектория которых пересекает площадь верхнего среза - не попадут

но вы забыли еще об одной группе. те что движутся под углами -45..45, траектория которых НЕ пересекает площадь верхнего среза, зато пересекает площадь нижнего. сверху вниз такие не попадут, а снизу вверх часть из них попадет.

[Vnyk]

Можно рассуждать и так. Удары молекул оказывают давление на стенки сосуда. Молекулы ударяются в стенки под всевозможными углами и по всевозможным направлениям. Эти молекулы оказывают давление 1 кгс на кв. см. Изменение импульса, которое воспринимает сосуд от удара каждой молекулы, 2mv, а от вылетающей молекулы mv. То есть, чтобы уравновесить силу давления 1 кгс, молекул должно вылететь в 2 раза больше, чем ударяется в стенку площадью 1 кв. см. Так как площадь отверстий занимает 8% от площади мембраны, то, соответственно, через 1 кв. см. мембраны пролетит 8% молекул от общего количества ударяющихся в неё молекул. Через мембрану площадью 12,5 кв.см вылетит столько же молекул, сколько ударяется в стенку площадью 1 кв. см. А так как импульс вылетающей молекулы в 2 раза меньше, то площадь мембраны должна быть в 2 раза больше - 25 кв. см. Возникающая реактивная сила от молекул, вылетающих через мембрану площадью 25 кв. см, равна силе давления на стенку 1 кв. см. То есть, в устройстве на рисунке выше, площадь мембраны должна быть больше площади поршня более чем в 25 раз. При этом условии реактивная сила будет больше силы давления. Когда давление внутри и снаружи одинаковое, то одинаковое количество молекул пролетает через мембрану в обе стороны. Равновесие сил. Когда давление в сосуде повышается, то больше молекул вылетает через мембрану, так как больше молекул ударяется в мембрану. Эта часть молекул, которые дополнительно вылетают из сосуда вследствие повышенного давления и создают дополнительную реактивную силу. Но если в сосуде создать пониженное давление, то меньше молекул будет вылетать из сосуда через мембрану. Это также нарушит баланс сил и на сосуд будет действовать дополнительная сила от ударов молекул в наружную поверхность противоположной стенки сосуда. Но эта сила будет направлена в противоположном направлении.

[Xey]

Vnyk в сообщении #766893 писал(а):

Когда давление в сосуде повышается, то больше молекул вылетает через мембрану, так как больше молекул ударяется в мембрану. Эта часть молекул, которые дополнительно вылетают из сосуда вследствие повышенного давления и создают дополнительную реактивную силу.

Все правильно, вылетающие молекулы создают реактивную силу. Но эту силу определяет не средняя скорость теплового движения молекул , а скорость направленного движения молекул из-за перепада давления (не 500 м/сек, а 0.5 м/сек).

Представьте, что вы не поставили свою мембрану . Вы экспериментально определили, что скорость выходящего потока воздуха 0.5 м/сек. По формуле сохранения импульса легко посчитать силу реакции такой струи воздуха.

Теперь поставили мембрану, на выходе устройства имеем ту же скорость воздушного потока , но по вашим соображениям сила тяги станет в 1000 раз больше.

Да, вечный двигатель не запрещено изобретать, придумывайте если не лень, но вот закон сохранения импульса не трогайте.

[Vnyk]

Xey в сообщении #766903 писал(а):

Но эту силу определяет не средняя скорость теплового движения молекул , а скорость направленного движения молекул из-за перепада давления (не 500 м/сек, а 0.5 м/сек).

Это относится к большому отверстию, через которое молекулы шумною толпою вылетают хаотично. Через наноотверстия молекулы в основном вылетают поодиночке со скоростью 500 м/с. Через наноотверстия вылетает поток в виде одной молекулы и скорость этого потока 500 м/с. Это вы можете понять. Вылетела молекула со скоростью 500 м/с и влетела в большую толпу внешних молекул, векторная скорость которых равна 0. Векторная скорость этой толпы молекул от одной молекулы измениться очень незначительно. Вы почему то считаете, что именно эта векторная скорость толпы молекул и создаёт реактивную силу. На улице штиль. Воздух неподвижен. Но в неподвижном воздухе летают молекулы со скоростью 500 м/с. Эти молекулы ударяются в предметы и оказывают на них давление 1 кгс на кв. см. Импульс одной молекулы 2mv. Где v - это скорость молекулы 500 м/с. Если следовать вашей логике, то давление воздуха должно быть 0. Нет движения воздуха - нет импульса. Может объясните, откуда берётся давление 10 тонн на кв. метр. Чтобы воздух оказывал такое давление, по вашим опять же рассуждениям, то от стенки должен идти сверхзвуковой воздушный поток. Если молекула ударяется в стенку, то сосуд получает приращение импульса - 2mv. Если молекула вылетает из сосуда - mv.

[Vnyk]

Допустим, есть сосуд слева, у которого все стенки непроницаемы для молекул. На противоположные стенки сосуда удары молекул оказывают одинаковое давление. Удары молекул внутри сосуда не могут создать силу, воздействующую на сосуд, так как это закрытая система. Теперь заменим одну стенку сосуда справа мембраной с наноотверстиями. Так как площадь отверстий занимает 8% мембраны, то площадь мембраны меньше, чем площадь противоположной стенки. В данном случае F равно Fм плюс Fвл плюс Fвыл. Где F - это сила от ударов молекул в стенку сосуда. Fм - сила от ударов молекул в мембрану. Fвл - сила от влетающих в сосуд молекул через отверстия в мембране. Fвыл - сила от вылетающих из сосуда молекул через отверстия в мембране. Когда давление внутри и снаружи сосуда равны, то наблюдается равновесие сил. Когда давление в сосуде больше, то больше молекул вылетает из сосуда. То есть Fвыл увеличивается на Fд, а другие силы не изменяются. Равновесие сил нарушается и на сосуд действует сила Fд. Если давление в сосуде меньше, то меньше молекул вылетает из сосуда и Fвыл уменьшается на Fд1. Другие силы не изменяются. Равновесие сил также нарушается и на сосуд действует сила Fд1. Силы Fд и Fд1 направлены в противоположные стороны.

[Sergey K]

Вам нужно искать студентов с доступом к АСМ. те в принципе, сделают. Спросите тех, кто в НМ-НТД подрабатывает лаборантами)