Ветромобиль, по ветру быстрее ветра

[Geen]

vladim1980 в сообщении #1620957 писал(а):

Слабонервным лучше не смотреть.

Наблюдение за наблюдающим - 500$...
А что Вы хотели сказать то?

[vladim1980]

Мне этот ролик Рик Кавалларо дал.

Rick Cavallaro писал(а):

Have you seen my St Francis talk (available on my "spork33" youtube channel)?

Я на всякий случай оставил дисклэймер

Geen в сообщении #1620987 писал(а):

Наблюдение за наблюдающим - 500$...

А что Вы этим хотели сказать то?
Хотите с кем-то пари на 500$ заключить ?

-- 05.12.2023, 06:58 --

vladim1980 в сообщении #1620827 писал(а):

Насколько я понял из того что вычитал, этот мобиль делали именно для того, чтобы против ветра ехать.
Но когда его попробовали по ветру пустить, все просто обомлели - он почти в три раза двигался быстрее ветра, дующего ему в спину.
Все были просто в шоке !

Geen в сообщении #1620828 писал(а):

Нет, у них принципиально разные системы привода.

И чем они, по вашему, принципиально отличаются ?

[Gleb1964]

sergey zhukov в сообщении #1620833 писал(а):

Возьмем автомобиль с простым парусом. Он может ехать по ветру только со скоростью ветра, не быстрее. Когда он разгоняется до скорости ветра, ветер перестает давить на парус, разгон прекращается. Что можно сделать?

sergey zhukov
Здесь, кстати, достаточно слегка изменить направление движения автомобиля, чтобы он спускался по ветру, но немного под углом к ветру, тогда нет кинематических ограничений на скорость автомобиля. Теоретически он может спускаться по ветру быстрее ветра и сколь угодно быстрее ветра. Знаю, что Вы это знаете и понимаете. Мне когда то понадобилось время, чтобы осознать, как это получается. Но, если тележка с парусом спускается по ветру под некоторым углом, она может спускаться быстрее ветра.
А вот тележке с пропеллером даже не нужен курс под углом, она может ехать быстрее ветра прямо в направлении ветра, за счет поперечной составляющей движения пропеллера, позволяющей ветру давить на пропеллер и производить работу.

[vladim1980]

Gleb1964 в сообщении #1621016 писал(а):

она может ехать быстрее ветра прямо в направлении ветра, за счет поперечной составляющей движения пропеллера, позволяющей ветру давить на пропеллер и производить работу.

Какой именно ветер давит на пропеллер ?

В СО земли есть попутный ветер, но он не ощущается в СО болида, поскольку тот движется быстрее него. Этот ветер никак не может давить на лопасти и производить работу именно потому что в СО болида его не существует.

В СО же болида - это встречный ветер, который он сам себе и создаёт. И этот ветер не может производить работу, поскольку создаётся именно тем, что болид едет.

Вы какой из этих ветров имеете ввиду ?

[diletto]

diletto в сообщении #1620971 писал(а):

sergey zhukov в сообщении #1620897 писал(а):

В данном случае все точно так же: если есть разница скоростей двух сред, можно использовать ее для получения работы.

Положим на два горизонтальных параллельных жёстко закреплённых рельса "скалку" - барабан большого диаметра, глухо посаженный на вал малого диаметра. Вал опирается концами на рельсы и перпендикулярен им. Барабан провисает между рельсами. Трение между валом и рельсами абсолютное (зубчатое зацепление).
На барабан скалки намотан трос, его трение тоже абсолютно. Приведём скалку в движение "встречной тягой", т.е. вытягивая трос с нижней стороны барабана - в сторону, обратную движению скалки. Трос тянем брашпилем, глухо закреплённым на рельсах. Трос и рельсы - это две среды с разницей скоростей.
За один оборот скалки трос сдвинется относительно рельсов на разницу длин окружностей барабана и вала.
Если вместо скалки взять ж/д колёсную пару, т.е. сделать "вал" диаметром больше "барабана", конструкцию будет невозможно привести в движение встречной тягой. То же самое - с чисто цилиндрической скалкой (вал и барабан одинакового диаметра).
Тем не менее, возвращаясь к естественной скалочной конфигурации и сделав барабан с окружностью 1, а вал - с окружностью 0.9, получим продвижение скалки на 0.9 вперёд вытягиванием троса всего на 0.1 назад. Девятикратный выигрыш в скорости скалки к скорости троса. Теоретически для идеальной системы встречное направление внешней тяги не налагает ограничений на достигаемую скорость.
Похоже на то, что - в идеальном же случае, располагая идеальными конструкционными материалами - можно построить маленькую обтекаемую машинку с огромным пропеллером, который будет отбирать у встречного ветра сколько угодно мощности и разгоняться при слабом встречном ветре до каких угодно скоростей (ну, дозвуковых, конечно).

Итак, используем встречный ветер вместо встречной тяги тросом. Поскольку в мысленном эксперименте мы не ограничены в средствах и задействуем идеальные материалы, над рельсами по всей их длине надстроим ветрозащитный ангар. Наша "скалка" теперь испытывает воздействие встречного ветра только нижней частью барабана, провисающего ниже рельсов. Рельсы мы расположим на достаточной высоте. Заменяем барабан крыльчаткой, простейшей, типа гребного колеса. Если хотим получить высокую скорость, придётся делать лопасти крыльчатки короткими (см. выше о соотношении окружностей вала и барабана). В мысленном эксперименте мы можем компенсировать нехватку парусности у коротких лопастей их шириной, сделав крыльчатку очень широкой.

Можно ли обойтись без ветрозащитного ангара? Давайте заставим каждую лопасть крыльчатки складываться, когда она проходит горизонталь рельсов из нижней половины в верхнюю и начинает движение встречь набегающему потоку, и снова разворачиваться при переходе из верхней половины в нижнюю. Даже если такая конструкция не реализуема в металле, она (как мне кажется) наглядно показывает, что встречный ветер теоретически способен разогнать "скалку с лопастями" до любой скорости.

[Geen]

vladim1980 в сообщении #1621041 писал(а):

И этот ветер не может производить работу, поскольку создаётся именно тем, что болид едет.

Как избежать разрушений при урагане - очень просто, надо перейти в СО ветра, после этого он не будет ощущаться, и не сможет совершать работу - значит ничего и не разрушит!

-- 05.12.2023, 15:53 --

На всякий случай (если, вдруг, кто-то не знает) - у движущегося по ветру "болида" колёса приводят в движение винт, который отбрасывает воздух назад; у движущегося против ветра "болида" ветряк (по сути отбрасывая воздух вперёд) приводит в движение колёса.

[vladim1980]

Так а вы ответьте то на вопрос - какой же ветер то совершает работу ?
Тот, которого в его СО не существует, или тот, который в его СО им же и создаётся ?

И вы, кстати, вот этот вариант помотрели ?
У вас хорошие нервы ? Психического расстройства не случилось ?

[Geen]

vladim1980 в сообщении #1621063 писал(а):

У вас хорошие нервы ? Психического расстройства не случилось ?

Вы сюда разобраться или потроллить пришли?

-- 05.12.2023, 16:00 --

vladim1980 в сообщении #1621063 писал(а):

Так а вы ответьте то на вопрос - какой же ветер то совершает работу ?

Я Вам уже ответил на этот вопрос.

[Gleb1964]

vladim1980 в сообщении #1621041 писал(а):

В СО земли есть попутный ветер, но он не ощущается в СО болида, поскольку тот движется быстрее него. Этот ветер никак не может давить на лопасти и производить работу именно потому что в СО болида его не существует.

Ветер давит в лопасти пропеллера, потому, что передача вращения и угол атаки лопастей посчитаны так, чтобы винтовая поверхность отставала от ветра (и от движения тележки).
Не совсем в тему, но представьте себе, например, работу пропеллера на летящем самолете. Ни одна деталь самолета не двигается назад, все летит вперед и с большой скоростью, но пропеллер все же толкает воздух назад, потому, что винтовая поверхность пропеллера двигается назад и упирается в воздух. Вот что может пропеллер.

-- 05.12.2023, 14:45 --

vladim1980 в сообщении #1621063 писал(а):

Так а вы ответьте то на вопрос - какой же ветер то совершает работу ?

Ветер упирается в заднюю поверхность пропеллера, теряет скорость, передает толкающий импульс тележке.

[vladim1980]

По мере ознакомления с вопросом, выяснилась любопытная информация:

а) Оказывается этот мобиль был построен американцем Риком Кавалларо довольно давно, около 10 лет назад. Тогда информация об этом чудо-мобиле почему то не слишком разошлась. Только в узких научных кругах кое-кто попытался подвести под него научную базу. По видимому, не слишком успешно, поэтому и до большинства научных кругов эта информация не дошла.

б) Пару лет назад на канале Veritasium вдруг снова вспомнили об этом чудо-мобиле и выпустили ролик. Это произвело и в социуме и в научных кругах эффект разорвавшейся бомбы. Некоторые учёные даже побежали пари заключать, что этот аппарат ехать не может.
Такой резонанс, вероятно возник вследствие того, что у канала Veritasium более 14 миллионов подписчиков. Информация проникла и в русскоязычное пространство.

в) После этого ажиотаж снова поутих, хотя осталось много невыясненных вопросов, которые повисли в воздухе. В частности, вопрос с балансом энергии.

г) И вдруг несколько дней назад Рик Кавалларо на своём ютюб-канале снова выложил видео по этому поводу.


Я связался с Риком Кавалларо и он предоставил мне много дополнительной информации, которая до этого совсем не фигурировала.

[sergey zhukov]

diletto
Да, все правильно. Вот несколько способов тянуть составное колесо (большое колесо плюс соосное малое) за нитку (синяя стрелка):


Мгновенный центр вращения показан красной точкой. Эпюра скоростей точек на вертикали колеса - наклонной красной линией. Колесо во всех случаях движется вправо (черная стрелка). Третий вариант - это когда колесо движется быстрее нити (черная стрелка длиннее синей), причем нить в этом случае не сматывается, а наматывается на колесо (это наш случай). В четвертом случае (колесо на рельсах) нить сматывается в обратную относительно движения колеса сторону (движение против ветра).

Возьмем обычное колесо, катящееся по ровной поверхности. С какой бы скоростью оно ни катилось, около земли всегда есть его точки, движущиеся очень медленно. Если у нас есть медленный поток относительно земли, то он должен действовать именно в эти точки, чтобы разгонять колесо (черная стрелка):

Это значит, что множество людей, стоящих цепочкой вдоль движения такого колеса, могут разгонять его медленным движением пальца (который давит в место, указанное черной стрелкой, когда колесо катится мимо подходящего человека), даже если это колесо катится с огромной скоростью.

[Geen]

vladim1980 в сообщении #1621075 писал(а):

По мере ознакомления с вопросом, выяснилась любопытная информация

О сколько нам открытий чудных
Дарует вики, вдруг...
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Wind-powered_vehicle

vladim1980 в сообщении #1621075 писал(а):

хотя осталось много невыясненных вопросов, которые повисли в воздухе

Если у Вас есть вопросы, то задавайте их внятно, и внимательно читайте что Вам пишут (потому как даже для "простых студентов" нет ничего "висящего в воздухе").

[sergey zhukov]

vladim1980 в сообщении #1621041 писал(а):

Какой именно ветер давит на пропеллер ?

Тот, который дует в неподвижной СО земли. Уже много раз было сказано, что точки лопастей винта имеют горизонтальную составляющую скорости всегда ниже, чем скорость этого ветра в неподвижной СО. В упрощенном виде мы видим это на колесе, нарисованном выше.

Еще раз: чтобы тело разгонялось быстрее ветра, некоторые его (тела) части всегда должны двигаться медленнее этого ветра (иметь горизонтальную составляющую скорости ниже, чем скорость ветра), на них (эти части) ветер и давит. Это кажется странным, но на самом деле на примере колеса отчетливо видно, как это происходит. С винтом то же самое. Если бы его лопасти не вращались, то да - было бы очень трудно объяснить, как медленный в СО земли ветер может давить на эти лопасти, если ветромобиль движется быстрее ветра. Но они же вращаются, это все меняет.

Более того, некоторые точки колеса на рельсах всегда движутся в противоположную движению колеса сторону, что не мешает всему колесу в целом ехать вперед. Если воздействовать именно на эти точки колеса, то можно разгонять колесо до какой угодно скорости, толкая его (как угодно медленно) в обратную движению сторону (т.е. движение против ветра). Это все не так уж и сложно. Тут нет никакой сенсации в физике. Просто обычное недопонимание людей в интернете, которые и гораздо более простые вещи понять не могут.

Чтобы не путаться с тем, кто кого крутит, рассуждать нужно так. Вот стоит ветромобиль, у которого винт жестко соединен с колесами. Надавим на лопасти винта пальцем (допустим, лопасти абсолютно скользкие, винт проскальзывает под пальцем). Палец совершает работу, винт скользит под ним и начинает вращаться, колеса крутятся, машина поехала. Представим, что по дороге цепочкой расставлены люди, которые надавливают пальцем на поверхность винта, когда ветромобиль проезжает мимо. Быстро им нужно двигать пальцем? Наверное, тем быстрее, чем быстрее едет ветромобиль? Вовсе нет. Все они двигают пальцем с одной и той же скоростью независимо от скорости ветромобиля. Потому, что винт вращается тем быстрее, чем быстрее едет ветромобиль. Так они разгоняют ветромобиль до любой скорости медленным движением пальца. То же с ветром.

[Ende]

vladim1980 в сообщении #1621063 писал(а):

У вас хорошие нервы ? Психического расстройства не случилось ?

vladim1980 Предупреждение за хамство.

[vladim1980]

Это очень здОрово, что мы подробно разобрались в кинематике этой чудо-машины !

Представьте себе, что на англоязычном форуме, который мне дал Рик Кавалларо, до сих пор копья ломают, не придут к согласию. Уже не один год !

Но, я в начале топика так и говорил - кинематику этого аппарата высосали уже до косточек, по ней ни у кого из наших уже вопросов не осталось.

Остался лишь вопрос с балансом энергии. Специалисты Новосибирского Университета так вопрос и ставят.
Посмотрите этот ролик https://youtu.be/_KI8HSnxqo4?t=706

Всем понятно, что энергию эта машина может получать только от попутного ветра (если он есть). Больше неоткуда
Но вот расписать её баланс так ни у кого и не получается.

Вот например, такие вопросы ещё.
Вот как вы думаете, когда болид уже едет так, что ему в лоб дует встречный ветер, то что будет с воздухом за винтом ?

1. его скорость относительно винта будет выше, чем перед винтом
2. такой же
3. ниже