Comments 445
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.
Ведь винт раскручивает вращение колес
Не винт раскручивает колеса, а колеса раскручивают винт, работающий в режиме вентилятора.
Но в начале то винт раскручивает колеса из-за своего лобового сопротивления.
Нет, вначале конструкция начинает движение за счёт своей парусности и колёса начинают вращать толкающий винт.
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.
Именно это я и написал ".. винт раскручивает вращение колес" . Возможно сама фраза неудачная. Тогда так: "вращение колес раскручивает винт". Так понятнее? )
ИМХО физик рано сдался.Как бы оно ни было —
Надо было за кванты тягать:)
На VertDider недавно был перевод ролика про Blackbird. Ссылок не будет, чтобы не сочли рекламой, найти можно на ютубе.
Я поставила в материал перевод от них. :)
youtu.be/dEqT3pfNpXk
Предлагаю тоже добавить в статью
Ссылок не будет, чтобы не сочли рекламой
Будет
www.youtube.com/watch?v=HUqrw_MRXPA — перевод
www.youtube.com/watch?v=jyQwgBAaBag — оригинал
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?
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?
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.
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. При этом новый баланс наступает где то между скоростью колес и мгновенной скоростью винта
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.
Эти рассуждения, конечно, требуют доказательства формулами
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).
да почему все говорят о вечном двигателе, конструкция не генерирует ветер впереди себя
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.
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.
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.
Лопасти это и есть парус под углом к ветру
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.
ну парусники же ходят против ветра
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).
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.
Получится. Роль опоры может играть гравитация.
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.
"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.
Лавировка
И что же им дает возможность идти против ветра?
Может ли машина ехать против дующего в лоб ветра? Уверен, что да, сможет.
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.
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.
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.
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.
Это колеса крутят винт вентилятора, а не винт крутит колеса.
колёса крутят винт, который толкает повозку и в итоге крутит колёса. чем не вечный двигатель?
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.
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 W₁. часть этой мощности передаётся пропеллеру, в результате он толкает повозку с мощностью W₂.
W₁>W₂, то есть общий баланс мощности W₂-W₁ 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?
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).
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.
Обычная фальсификация эксперимента!!!
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.
"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.
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.
Алгоритмы ютьюба любят такие картинки. Не спрашивайте почему.
Это медиакультура сейчас такая https://knowyourmeme.com/memes/soy-boy-face-soyjak
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.
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.
Я думаю, причина стольких споров в том, что люди упускают из вида простой факт: у ветра много лишней энергии
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.
Ветер удерживает тележку на месте. А беговая дорожка вращает колеса. Энергия от дорожки передается колесам от колес вентилятора который и создаёт дополнительную скорость.
В этом - что-то есть.
Зашёл написать то же самое. Беговая дорожка, выступающая как привод вентилятора, =/= оказывающей трение качения дороге.
как вы находясь на тележке сможете понять находитесь вы на беговой дорожке без ветра, или на неподвижной земле и дует ветер?
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.
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?
почему ситуация другая? модель с тележкой на беговой дорожке это взгляд с неподвижной системы отсчёта "атом воздуха в двух метрах справа".
Да, против ветра. А спор был - про скорость по ветру.
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.
P.S. Помните эту дурацкую задачу про взлет самолета с "беговой" дорожки?
Не знаю, что за задача, но подозреваю, что самолёту как раз наоборот нужен встречный поток воздуха для взлёта, а не попутный ветер.
Я про второе кино с беговой дорожкой говорил. Беговая дорожка бежит слева направо. Создаваемый ей ветер тоже дует вправо.
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.
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.
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.
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.
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?!
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.
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.
аналогия не годится, потому что в данной конструкции нет отдельных фаз накопления и расходования энергии
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.
Ух ты. Ролик начинается с демонстрации того как lego-машинка едет ПРОТИВ ветра. Причём в лобовую.
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. То есть, совершает работу Fprop(v-w) джоулей в единицу времени.
Это верно, если мы допустим, что воздух после вохода из вентилятора движется со скоростью ветра. Тогда в системе отсчета вентилятора (инерциальной) воздух выходит со скоростью v-w, сила Fprop та же.
Но ведь это неправда, вообще говоря.
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.
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.
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.
Для катящегося колеса (при отсутствии проскальзывания) сила действующая ниже оси в направлении движения тормозит качение.
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.
Для катящегося колеса (при отсутствии проскальзывания) сила действующая ниже оси в направлении движения тормозит качение.
Это как? Нарисовал в голове диаграмму с векторами сил, не сходится.
Но оно же симметрично.
Сила толкающая часть колеса движущееся медленнее центра масс компенсируется сопротивлением части колеса которое двигается быстрее центра масс.
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.
Я правильно понимаю, если скорость ветра = 0, то скорость ветрохода будет > 0? :)
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.
не оговаривается что оно должно быть стационарно и одномоментно.
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.
Накопили энергию, а потом использовали.
А в чем именно накопили уже вторично.
В инерции тележки, моменте вращения колёс и пропеллера.
Я так понимаю, нюанс состоит в том, что энергия продолжает вырабатываться независимо от скорости машины, из разницы скоростей среды и опоры.
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.
как скорость телеги превысила скорость ветра. Ведь он в спину ее уже не подталкивает.
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.
Главная проблема для меня, как происходит отбор энергии ветра после достижения скорости ветра.
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).
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)
тележка может кататься свободно
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?
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.
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.
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.
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.
Главная проблема для меня, как происходит отбор энергии ветра после достижения скорости ветра.
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.
то можно снимать энергию
я про это писал выше.
«снимаем энергию» = «тормозим тележку»
тут же тратить ее на дополнительный разгон
чтобы получить разгон, нужен КПД>100%
«снимаем энергию» = «тормозим тележку»
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.
чтобы получить разгон, нужен КПД>100%
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.
А тележка вообще неподвижна относительно воздуха, ветер немедленно разгоняет ее снова
так речь идёт о движении со скоростью выше скорости ветра, то есть для тележки ветер исключительно встречный.
поставив на теслу ветрогенератор, сможете ли вы ехать быстрее скорости ветра и при этом не разряжать батареи?
непонятно, если скорость ветрохода больше скорости ветра, то как ветер может что-то толкать на ветроходе?
непонятно, если скорость ветрохода больше скорости ветра, то как ветер может что-то толкать на ветроходе?
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.
Так же, как и толкают воздух двигатели самолетов
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
@AlexMihвы батенька замахиваетесь на вильяма нашего шекспира - БэТэХэ отбирающего энергию от среды "без холодильника и нагревателя", за такое здесь "вичками по попе дерут" ))))
причем вполне вероятно, что эффективный размер в разы больше площади ометаемой винтом.
Вообще говоря в идеальном мире схема бы НЕ работала. Но поток ветра всегда НЕ ламинарный и «остановленные» куски потока заменяются на все еще дующие, что позволяет конструкции работать.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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?
Мощность равна сила умножить на скорость
Объясните, откуда тамВы точно понимаете все буквы с этой картинки?
А вы сами понимаете, чтобы хамить так сразу?
Комментарий мой почитайте
Потому что я спросил без провокационных фразочек вида "а вы понимаете, что пишете", а вы - нет.
Я просто спросил у человека, физик ли он или нет. Потому что если он физик, его ответам можно доверять.
Я, например, недоучившийся физик.
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?
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.
При этом вентилятор конечно будет тратить энергию на разогрев воздуха вокруг, чем мы пренебрегали в этой формуле.
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.
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.
Нет, там написаноГде? В формуле есть только скорости ветра и скорость тележки. Никакой «скорости воздуха после вентилятора» я там не вижу.
Так выходит, что это вы не понимаете. Ну просто ржака. Почитайте тогда комментарии muhaa, если мне не верите.
А почему не имеет?
Она может быть сколь угодно большой.
В этом и был мой вопрос.
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?
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)
Серьёзно? Это проще? Там половина видео посвящена парусникам и принципу его работы, про какое перемещение земли речь?
Развернуть можно, как и парус на судне, но меняется и вектор силы, т.е. для движения с неизменной траекторией сила толкающая вперед уменьшится.
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.
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?
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 объяснениеhttps://habr.com/ru/news/t/566296/comments/#comment_23231996
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?
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.
Когда она едет быстрее ветра, разве источник энергии не исчезает?Не исчезает. Потому что тележка по прежнему гонится ветром по дороге и по прежнему получает энергию из колес. И только часть этой энергии получается из вращения пропеллера. Основная часть этой энергии — это по прежнему ветер, который гонит тележку по дороге.
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...
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.Допустим, винт покоится и тележка гонится ветром почти со скоростью ветра, за счет давления ветра на покоящийся винт (не тележку!), преодолевая трение колес. Здесь же энергия ветра ее гонит? Так?
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.
"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.
>>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.
Так в этом случае всё случается наоборот: колёса являются источником энергии для пропеллера, который уже двигает тележку вперёд.
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.
Я вот и не понимаю, как "тележка гонится ветром", если она на самом деле едет быстрее ветра
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.
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.
то он вращаться не будет
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.
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.
Что-то я вашу конструкцию не осознал. Один магнит на берегу, неподвижный? Второй на движущейся лодке? А ток/напряжение откуда будут сниматься?
При этом энергия будет выделяться даже при движении быстрее скорости течения, так как кинетическая энергия воды никуда не денется.
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.
Один магнит на берегу, неподвижный? Второй на движущейся лодке? А ток/напряжение откуда будут сниматься?
Вы не знаете, как работают ветро/гидрогенераторы и для чего там нужны магниты?
Только лодка будет тормозиться. И за счет того, что движется быстрее потока, и за счет генерации электричества
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?
И нет, течение будет тянуть независимо от скорости лодки, это легко убедиться пытаясь плыть по течению,
Под словм "тянуть" вы ведь явно не силу понимаете? Уж не движущуюся ли систему отсчета?
Как по вашем буеры двигаются со скоростью в 2-5 раз от скоростей ветра?
Под острым углом против ветра. Тут это уже много раз объяснялось.
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.
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?
но тут явное нарушение закона сохранения энергии вылезет.
Ну какое нарушение закона сохранения? Энергия получает очевидно от замедления среды в которой мы движемся, любой ветрогенератор тогда бы нарушал закон сохранения.
вы поедите назад относительно экскалатора
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?
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.
Поставьте огромный парус на электромобиль и будете ехать со скоростью ветра и одновременно заряжать электромобиль. У вас есть в этом сомнения?
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.
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.
Так то же сопротивление и вперед не даст двигаться относительно системы отсчета, где воздух/вода/горизонтальный эскалатор неподвижны.
Потом надо парус сложить и можно будет разогнаться. но это уже периодический, нестационарный, а не стационарный процесс, который обсуждается.Зачем складывать парус? Можно парус сделать в виде пропеллера и при движении быстрее ветра вращать его чтобы его плоскость опять почти покоилась относительно воздуха.
И зачем разгоняться потом? Можно сразу подать энергию на винтовой парус.
Энергия от колес там минимальна, и ускорения она не дает, а любая инерционность элементов даст лишь замедление ускорения (положительного или отрицательного), а не увеличение.
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.
«Энергия на пропеллер может передаваться, только если скорость тележки меньше скорости попутного ветра.» — уже не плохо, разность скоростей есть.
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.
Передав энергию винту мы ускорим тележку и разность скоростей будет равна 0. И вот тележка снова тормозит.
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.
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.
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).
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.
Но так ведь сделали.
О, вы тоже заговорили об аналогии с электричеством. Я тут много раз спрнашивал про аккумулятор, будет ли он заряжаться и разряжаться, но так ответа не дождался. Может хоть вы объясните.
А уж Теслы так вообще стоять должны на месте, если их зарядить от ветрогенератора?
Если зарядить - конечно будет ехать. Если заряжать - вот тут подходим к разнице между токами заряда и разряда.
Итак, в вашей модели на Тесле стоит ветряк, отнимает энергию ветра, заряжает аккумулятор и передает энергию на колеса. Верно?
Если да - то куда ветряк ориентирован? При нашей скорости меньше, чем у ветра, понятно. Он как бы ориентирован назад, и ветер дует нам в спину. Чем быстрее мы едем, тем "слабее ветер" и подпитка прекращается.
Если же мы едем быстрее ветра, то ветряк отбирает энергию у встречного?
Мне такая аналогия кажэется не совсем подходящей. Все таки оригиналная идея - мы отбираем энергию именно колесами у попутного ветра. А пропеллер нас дополнительно разгоняет и позволяет отобрать колесами у ветра еще больше, больше, чем мы отдали ветряку.
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?
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.
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.
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?
В эксперименте тележка не получает дополнительную энергию — стоит на месте. А беговая дорожка раскручивает винт.
С ветром именно так — Blackbird тормозит ветер, тележка на дорожке его разгоняет.
Как они могут быть эквивалентны?
Надеюсь, вы не считаете, что винт у вертолёта такой большой для того, чтобы отбирать энергию у ветра?
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?Если получится у такого пропеллера сделать хороший КПД - да, поедет.
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).
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).
Воздух же мало того, что движется не ламинарно, ещё и сжимается хорошо - невозможно маленьким вентилятором получить бесконечный цилиндр быстро движущегося ветра.
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.
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.)
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.
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?
Так у маленького пропеллера с высокими оборотами будет КПД гораздо ниже, чем у большого с низкими.
Едет она в пустыне, едет. Проверьте сами.
- Скорость болида МЕНЬШЕ скорости ветра
Пропеллер это НЕ вентилятор это таки ветряк
Ветер вращает лопасти -> лопасти вращают колеса
в этом случае они бы вращались в другую сторону
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.
При чем тут врете? Просто не понимаете.
При чем тут врете?
Ну вы ж тут кричите, что всё фейк, монтаж, а в комментах несчастных технарей минусят нехорошие гуманитарии.
то скорость беговой дорожки можно поднять намного выше.
Можно поднять выше чтобы что? Какая-то незаконченная мысль.
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?
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.
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).
мы должны передать винту достаточную энергиию. И я не понимаю, почему ее окажется больше, чем мы отобрали у колес
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.
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 "
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.
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 )
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?
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?
Потому что винт отталкивается от «более попутно» движущегося воздуха, чем земля.
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».
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.
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.
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.
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?)
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.
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.
Да, именно это я бы хотел увидеть. Как тележка сначала следует за лентой, а потом начинает двигаться в обратном направлении.
длины беговой дорожки не хватит. траволатор в каком-нибудь аэропорту?
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.
правда, я не понимаю, как там передаётся вращение от белого колёсика на пропеллер.
ЗЫ Несколько удивляет, что не нашлось никого, владеющего аэродинамикой, чтобы развернуть цепочки формул для пропеллера и моментов на пропеллере и колёсах.
Вращение передаётся вращающейся пружиной внутри которой неподвижная ось.
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.
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),
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):
By repeating this manoeuvre he successfully maintained his height for around 20 minutes without the existence of ascending air, although he was drifting rapidly downwind. In later flights in a Pik 20 sailplane, he refined the technique so that he was able to eliminate the downwind drift and even make headway into the wind.
И да там тоже можно разгоняться чуть выше скорости ветра (про опытного планериста)
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.
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.
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.
Потому что это работа на два дня, кто будет этим заниматься?
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.
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.
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.
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?
Распрямляем ременную передачу, чтобы вблизи тележки ремень шёл параллельно земле. Для тележки ничего не меняется: вращение пропеллера будет толкать её вперёд.это полная ерунда.
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.
Так что вот, колёса будут тормозить больше, чем винт толкать, это физика. Хотите обсудим почему или как авторы видео всех накололи?
F1 и F2 не равны разве не видно?! Останется сила реакции опоры, сила трения о землю и сила на оси.
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?
Или может в первой картинке у вас ремень уходит на второй вал, присоединенный к двигателю?
Именно так. Прямым текстом же первую картинку подписал: «соединяем его ременной передачей с двигателем вне тележки».
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.
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
Крутящее, а не горизонтально направленное противодействие нагрузки
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.
В который бок? И в чём отличие раскладки сил в третьем случае от предыдущих?
Не бывает никакого крутящего или тормозящего момента без силы на оси, в принципе, никогда.
Почему? В первых двух случаях мог быть крутящий момент без силы на оси, а в третьем уже не может быть?
И что видео показывает?
Отсутствие силы, приложенной к оси кубика и направленной вдоль конвеера, очевидно же.
Почему? В первых двух случаях мог быть крутящий момент без силы на оси, а в третьем уже не может быть?
Он был. Просто компенсировался: двигатель пытался уехать налево, а приводное колесо направо. Эти силы, кстати, создавали момент на тележке (и пытались её перевернуть).
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.
В первом случае тележка тоже пыталась перевернуться под действием одних лишь внутренних сил?
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).
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.
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.
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?
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.
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".
Которая ограничена лобовым сопротивлением и потерями на механизме передающем вращение.
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.
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. (
Выше я попытался объяснить всё с рисунками на салфетке.
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
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.
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 только тележка начинает ехать быстрее скорости ветра, ветер перстает толкать ее слева направо. И снимать энергию колесом становится просто неоткуда
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?
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?
Вообще я именно так и считаю. Пока тележка едет медленнее ветра (ну или с его скоростью), она может набрать у него энергии " с запасом" (например, превратить в кинетическую энергию вращения маховика, шестеренок, пропеллера, или же зарядить аккумулятор). И потом использовать эту накопленную энергию для превышения скорости ветра. Но, как только скорость тележки станет выше скорости ветра, этот запас пополняться перестанет (сила от ветра уже будет приложена в обратную сторону), и вскоре тележка замедлится. Как начнет ехать медленее ветра - опять пополнит запас...
Т.е. я считаю, что она может ехать быстрее ветра, но только "циклами". Возможно цикл будет достаточно длительный (особенно если накопить энергию в маховике, пока тележка вообще стоит, и начать ее тратить только когда она уже разгонится ветром до максимума), чтобы показать это на видео без монтажа. Но не на постоянной основе.
Галсами возможно. Для этого, правда, нужен еще большой киль, чтобы добавить еще сил.
Давайте лучше к вашему эксперименту с аккумулятором вернемся. В нем условно проще измерять силу тока, вычислять мощность...
Итак, едет тележка с установившейся скоростью под действием ветра. Заряжает аккумулятор. Мы измеряем мощность (каким током аккумулятор заряжается - сколько поступает, допустим 10 А).
Нажимаем кнопку, и аккумулятор приводит в действие пропеллер. Мы измеряем опять же силу тока, т.е. "уходящую на пропеллер" мощность, предполагаем 100% КПД.
Очевидно, что пропеллер потребляет какую-то энергию (можность, я буду все-таки говорить о токе,так проще). Допустим, двигатель пропеллера потребляет 5А.
За счет этого тележка начинает двигаться быстрее. Ток заряда возрастает.
Вопрос: Насколько?
Если меньше, чем на 5А, аккумулятор будет разряжаться. И со временем скорость тележки уменьшится.
Или же мы "выдали 5A" в вентилятор и тем самым разгонали тележку так, что сможем снять дополнительно 7А (чтобы аккумулятор мог продолжать заряжаться и разгонять нас дальше)?
Думаю, вполне возможно. Ветер ведь как стоящего "Толкал", чтобы раскрутить ветряк, так и при движении навстречу продолжает "раскручивать" ветряк.
В случае же выше (когда не ветер раскручивает ветряк, а ветряк отталкивается от ветра) я говорю о том, что при превышении скорости ветра его вектор силы изменится на противоположный.
Так вектор силы ветряка не меняется на противоположный. Там же ветряк используется как вентилятор для ускорения воздуха, а не вращается ветром.
Если бы ветряк был пассивным - да, сила бы стала другого знака.
Верно, для ветряка вектор силы не меняется. Но энергия-то откуда берется?
Изначально ветер толкает тележку. Вектор силы ветра - давления на тележку - по направлению движения.
Но, когда скорость тележки превышает скорость ветра, именно этот вектор силы ветра (давления на тележку) меняется на противоположный. Ветер из поставщика энергии для раскручивания вентилятора превращается в еще одного потребителя (лобовое сопротивление)
Посмотрите с точки зрения тележки: вам раскручивают колёса, за счёт этого вы толкаете воздух (летящий слева направо) влево. Воздух летит всё медленнее, колёса продолжают крутиться, вы продолжаете толкать воздух влево. В какой-то момент воздух справа от вас становится неподвижным, вы продолжаете толкать его влево. Наконец, воздух начинает лететь справа налево. Что вам мешает продолжать его толкать влево? В какой момент тяга пропеллера должна ослабнуть, и отчего?
В какой момент тяга пропеллера должна ослабнуть, и отчего?
Чтобы была тяга пропеллера, нужна энергия. Откуда она берется?
При малой скорости "ветер толкает, колесо снимает"
При большой скорости ветер уже не толкает. "Пропеллер толкает, колесо снимает,, и отдает пропеллеру, чтобы толкал сильнее" - вот это смущает
И правильно смущает, колесо будет снимать (путём торможения) больше чем толкать пропеллер. Иными словами оно всё будет тормозиться ниже скорости ветра. Вы всё правильно говорите и аргументируете.
И в движении против ветра нет ничего удивительного, ведь мы через редуктор будем передавать часть крутящего момента ветряка и тем самым превысим силу сопротивления ветра, но скорость при этом будет очень низкая, следовательно мощность будет очень малой, КПД будет <100%. По аналогии это движение меньше скорости ветра.
Так фокус в том, что пропеллер замедляет ветер. В итоге энергию отдаёт ветер, который замедляется. Хотя в системе отсчёта связанной с тележкой, энергию дают колёса. В разных системах отсчёта энергия движется в разные стороны, это нормально (где-то рядом был пример с двумя бильярдными шарами).
А фокус в том, что у них там передача как у велика со звездочками разного размера и плюс контролируемый шаг винта, а зачем им всё это, а? Они запасают энергию в системе двигаясь медленнее ветра, а потом сильно увеличивают тягу винта меняя общий шаг винта. Короче тот же принцип, что и авторотация на вертолётах. Нае***ово.
Потому, что сила торможения колёс будет всегда больше чем сила с которой толкает пропеллер.
Почему?
Можете проверить с катушкой ниток, которая будет наматывать нитку (т.е. двигаться быстрее нитки), если её тянуть за нитку.
Как этот простой пример, совершенно оторванный от обсуждаемого предмета что-то доказывает?! Давайте рассмотрим тогда шарик катящийся с горки, можете проверить на шарике катящемся с горки.
Тут уже несколько раз давалась ссылка участок видео, где тележка толкается доской. Исходя из таких же соображений должно получиться, что 'Доска перестает толкать тележку как только тележка едет быстрее скорости доски. А доска будет, наоборот, тормозить тележку'. В реальности же демонстрируется, что этого не происходит, а тележка едет быстрее, чем толкающая ее доска.
Видео - это видео :)
Я хочу поять, где ошибка. Я считаю: "Когда тележка начинает ехать быстрее ветра, ветер перстаюет ее толкать и давать дополнительную энергию, которую можно снять колесом".
Здесь ошибка или нет?
Когда тележка едет быстрее ветра, датчики давления "спереди" и "сзади" что покажут?
Сила ветра приложена по ходу движения или против? Если сила ветра "навстречу", тогда как мы эту энергшию снимаем?
Видео - это видео :)
Эксперимент с катушкой тоже упоминали. Катушка катится в сторону тянущей ее нитки быстрее чем тянут (двигается) нитка. Можно дома убедиться, что катушка нитку не обгоняет и не ослобляет натяжения.
Не уверен, что понял, как эти ситуации связаны друг с другом.
Когда катушка катится быстрее нитки ("наматывается" на нее), нитка по прежнему натянута и вектор силы направлен в сторону движения катушки (и нитки).
В случае же с ветром при скорости меньше, чем у ветра, вектор силы направлен по ходу движения. Но при превышении скорости ветра, вектор силы меняет направление.
Она натянута и тянет катушку, потому что катушка наматывает и тянет ее на себя быстрее, чем движется нитка.
В случае ветра происходит то же самое - винт загребает и тянет на себя воздух быстрее, чем сам ветер дует.
Можно добавить аналогии - предположить, что нитка бесконечная, а после наматывания не остается на катушке а отбрасывается в сторону (приблизительно это винт с ветром делает).
За нитку тянет рука, которая никак не связана с катушкой, винт берет энергию из движения самой катушки тормозя её с КПД <100%. Зачем приводить неправильные аналогии?
Так внешний ветер - это как раз нитка, которая движется (и с которой забирается энергия). Если бы ветра не было - действительно КПД меньше 100% и невозможно разогнаться отбирая энергию на ускорение от колёс.
Так внешний ветер - это как раз нитка, которая движется (и с которой забирается энергия). Если бы ветра не было - действительно КПД меньше 100% и невозможно разогнаться отбирая энергию на ускорение от колёс.
Хотелось бы заметить, что в примере с катушкой нитка - конечной длины.Т.е. в некоторый момент придется остановиться и смотать ее обратно с катушки. Т.е., даже в этом примере, у нас не стационарный процесс, а периодический.
Ветер не нитка, посмотрите на режимы работы пропеллера при наличии встречного или спутного потока, там не будет КПД >100%. Достаточно рассмотреть случай когда скорость ветра и тележки совпадают для простоты.
Да как можно приравнивать "ветер = нитка"?
Я уже писал выше, что нитка всегда тянет в одну сторону. А вот ветер начинает препятствовать движению (меняет вектор), когда скорость тележки превышает его скорость.
Ну или для полной очевидности - когда ветер меняет направление движения (а фактически это и происходит при превышении его скорости), он начинает толкать в обратную сторону. А нитка всего лишь провисает (а не толкает).
Короче, не надо неправильных аналогий. Просто скажите, согласны ли, что ветер из помощника превращается в противника, когда мы начинаем двигаться быстрее его, или нет.
Я уже писал выше, что нитка всегда тянет в одну сторону. А вот ветер начинает препятствовать движению (меняет вектор), когда скорость тележки превышает его скорость.
Винт тут — не парус. Он в этот момент тянет воздух на себя еще быстрее. В всех этих рассуждениях как раз этого вектора силы, создаваемого сам винтом, не хватает.
Грубо говоря — скорость тележки — 2 м/c относительно земли,
Скорость ветра — 1 м/с относительно земли в сторону движения тележки
Тогда относительно самой тележки — 1 м/с ей навстречу.
Но винт качает воздух со скоростью 3 м/с относительно тележки.
Куда направлена суммарные сили, связанные с давлением воздуха?
Я говорил не о винте, а о самой тележке.
Винт ее толкает, ок. Но откуда на это энергия берется?
Насколько я вас понимаю, от того, что ветер толкает тележку (не пропеллер!), а колесо снимает излишек от земли.
Если же ветер перестает толкать тележку, а наоброт, начинает ей мешать, откуда возьмется энергия, чтобы крутить винт?
От того, что мы его так здорово крутим против ветра, что остается избыток, чтобы снять еще больше энергии и заставить пропеллер крутиться еще сильнее и снимать энергии еще больше?
С точки зрения неподвижного наблюдателя, энергия берётся из воздуха, который винт затормозил (был быстрый ветер, вентилятор этот ветер за собой несколько замедляет).
колесо крутит винт
винт толкает (или тянет) телжку вперед за счет взаимодействия со воздухом
поскольку тележка едет, колесо крутится и вращает винт
винт крутится все быстрее, тележка ускоряется
колесо снимает еще больше энергии, раскручивает винт еще сильнее...
Я правильно описал?
Да, в системе отсчёта, двигающейся (в моменте) со скоростью тележки (а потом отстающей, чтобы быть инерциальной, в неинерциальных закона сохранения энергии нету) картина именно такая.
Из-за того, как винт взаимодействует с воздухом, есть какие-то достаточно жёсткие рамки на то, с какой скоростью винт должен отбрасывать ветер, чтобы всё работало, но это детали.
А то вашу формулировку можно понимать двояко.
Поясните, пожалуйста, какой воздух "заторможен винтом"?
Мы о каком случае говорим?
а) "винт тяент воздух на себя" и приводит тележку в дивжение, тратя энергию полученную от колес
б) "винт является генератором" энергии
Если об А, то когда тележка едет медленнее ветра, ветер ее "обгоняет". И действительно винт его тормозит, до винта его скорость (слева направо) была 10 км/ч, а после винта стала 5 км/ч. (относительно земли).
Но если тележка едет быстрее ветра (13 км/ч относительно земли), для винта ветер становится уже встречным (3 км/ч относительно тележки но уже не слева направо, а справа налево), и винт его уже "ускоряет" до 8 км/ч справа налево. Не тормозит, а ускоряет.
Ну и ускорить тележку потребляя энергию - это я понимаю. Но ускорять тележку, потребляя энергию, и при этом "генерировать эгнергию, тормозя воздух" - нет. Винт все-таки генератор энергии или потребитель?
А "генератор" или "потребитель" зависит от системы отсчёта (см. пример с бильярдными шарами).
С точки зрения неподвижного наблюдателя - он генератор (потому что других источников в системе вообще нет). В системе отсчёта, связанной с тележкой - потребитель.
Но ускорять тележку, потребляя энергию, и при этом "генерировать эгнергию, тормозя воздух" — нет.
У нас есть непрерывно увеличивающийся объем воздуха, который движется медленней(для наземного наблюдателя) чем раньше. Куда, собственно, все это уменьшение энергии деваться должно?
Но если тележка едет быстрее ветра (13 км/ч относительно земли), для винта ветер становится уже встречным (3 км/ч относительно тележки но уже не слева направо, а справа налево), и винт его уже «ускоряет» до 8 км/ч справа налево. Не тормозит, а ускоряет.
Я выше объяснял: «После обгона ветра — при прохождении через пропеллер скорость воздуха относительно земли уменьшается, зато относительно повозки возрастает.»
Получается, что для тележки он вентиллятор, разгоняющий воздух; а для наблюдателя, стоящего на земле — он ветряк, тормозящий ветер. И то и другое одновременно.
Как такое возможно?
V1 - скорость ветра до пропеллера. V2 - после пропеллера.
Вне зависимости от наблюдателя разница V1 и V2 одинакова независимо от наблюдателя.
Это может быть (10-3) или (15-8) (при скорости тележки 5). Но разница будет одинаквоа. И уж тем более знак.
Если скорость ветра 10 и тележки 15 — то относительно земли имеем 10 → 7, относительно тележки -5 → -8. Разница и там и там -3, но в одном случае это замедление воздуха, а в другом — ускорение.
Со скоростями понял. Термин "ускорение" и "замедление" здесь употребляется применительно к "модулю". Если в спину нам дуло 3 км/ч, мы пропеллером его отбросили назад так, что стало "-3 км/ч", назовем это "не ускорили и не замедлили". Да еще и ветер "вообще" (например, на высокой мачте), и "непосредственно позади вентилятора" - сильно разные вещи. Много терминологической путаницы.
Я хотя бы правильно понимаю, что когда вот эта высокая скорость набрана, пропеллер по прежнему тратит энергию, чтобы сделать -8 из -5, не становится генератором? Ну если бы мы от аккумулятора запитывали электровентилятор, мы бы ток потребляли? И примерно такой же, как и при низкой скорости (для созадния той же дельты)?
пропеллер по прежнему тратит энергию, чтобы сделать -8 из -5, не становится генератором
С точки зрения тележки — тратит, с точки зрения наблюдателя на земле — отбирает у ветра.
Выше я ещё один наглядный пример приводил: ветрогенератор на едущем грузовике и генерирует электричество «из воздуха» в штиль, и одновременно с этим приводит покоящийся воздух в движение.
Я понял наконец, да, это возможно, тяга на колесе же падает с ростом скорости для поддержания той же мощности (почему раньше никто не сказал, катушки с нитками блин одни)! Винт от вертолёта в расчетах, потерь на передачу от колёс к винту нет. По сути таблица чисто для визуализации. При всех уловках, что они сделали можно, естественно, скорость понизить при которой переход, как минимум у них винт имеет больше силы на единицу мощности.
Вообще интересно, получается ветер создаёт среду для работы винта при больших скоростях телеги. Я бы так это описал.
Это же вопрос оборотов - на высоких оборотах (с большой скоростью отбрасываемого воздуха) ветер создаёт среду только на больших скоростях. А если получится вентилятором отдавать ту же мощность на маленьких оборотах (с маленькой скоростью отбрасываемого воздуха), то большие скорости уже не нужны.
Не не, фишка именно в колёсах, чем быстрее крутятся, тем меньше тормозящяя тяга на оси. Винты имеют свой теоретический предел, ну будет у нас не 40 Ньютонов на лошадиную силу, а максимум 60 принципиально это не сильно что-то поменяет. Винту наплевать, на скорость ветра, когда телега разгоняется до этой скорости, он будет работать одинаково, давать ту же тягу на единицу мощности.
Это определенно свойство винта. И ему важна скорость ветра - в условиях штиля эта штука не заработает, до какой бы скорости её предварительно не разогнать.
И ему важна скорость ветра - в условиях штиля эта штука не заработает, до какой бы скорости её предварительно не разогнать.
Неправда. При штиле винт будет находится в стоячем воздухе при 0 скорости колёс, при попытке сдвинуть всё это сила торможения на колёсах будет больше. Винту наплевать, колёса будут тормозить. Винт даст ту же тягу в штиль, что и при большом ветре, когда скорость повозки достигнет скорости ветра.
Винту не важна скорость ветра, он при переходе со скорости повозки меньше ветра к скорости повозки больше ветра будет оказываться в ааааабсолютно одинаковых условиях при любой скорости ветра. Винт тут самая простая и примитивная часть. Секрет в мощности на колёсах и её связи с тормозящей тягой на оси, именно эти параметры зависят от скорости ветра. Чем быстрее они крутятся, тем меньше тормозят движение. И не важно какой винт при этом, такая скорость выше которой колёса будут тормозить меньше чем винт толкать будет существовать в любом случае. От качества винта и передач зависит только насколько высокой эта скорость будет, но она чисто физически никогда не опустится до нуля. Есть теоретический предел скорости ветра ниже которого всё это не будет работать.
Чуваки, лет 150 назад утверждавшие, что аппараты тяжелее воздуха не могут летать, опять что-то категорично утверждают.
Объясните пожалуйста одну вещь, если кто может.
Чисто интуитивно когда болид обгонит ветер, то ветер начнет дуть ему в винт спереди создавая замедляющий момент на винте и соответственно на колёсах. И мы даже видим на видео что набегающий спереди поток воздуха отклонил указатель ветра назад.
Но тем не менее болид продолжает набирать скорость. Собственно почему не происходит тормозящего момента на винте от набегающего потока? И почему силы не уравниваются в какой-то момент, останавливая ускорение?
Если абстрагироваться от конкретной конструкции, ключевым моментом является наличие неподвижной поверхности, относительно которой можно получить энергию. Например, представим себе очень лёгкий винт большой площади аккумулирующий энергию. Затем он складывается в маленькую машинку и она едет. Средняя скорость при этом будет зависить от соотношения площадей сопротивления развёрного винта против сложенного.
Аналогично, не вызывая демона Максвелла и не подводя энергию извне, нельзя получить температуру больше окружающей. Но, имея, казалось бы абсурдно, более холодный источник дополнительно, элементарно. Делаем тепловой двигатель, генератор и греемся :)
Блогер выиграл пари с физиком, доказав что ветроход Blackbird может двигаться по ветру быстрее ветра