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 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).
Силы на зелёный - одинаковые. Просто в первом случае есть ещё сила на красный, которая компенсирует, а во втором - нету (точнее сила есть, но она не передаётся тележке).
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.
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).
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.
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.
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.
Воздух же мало того, что движется не ламинарно, ещё и сжимается хорошо - невозможно маленьким вентилятором получить бесконечный цилиндр быстро движущегося ветра.
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).
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).
Так и ветер иногда затухает/меняет направление и скорость. Пока ветер постоянный (=мы смотали достаточно много нитки), никакой периодичности нету.
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.
Почему?
Можете проверить с катушкой ниток, которая будет наматывать нитку (т.е. двигаться быстрее нитки), если её тянуть за нитку.
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).
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.
Опечатался я.
Силы на зелёный - одинаковые. Просто в первом случае есть ещё сила на красный, которая компенсирует, а во втором - нету (точнее сила есть, но она не передаётся тележке).
А мы считаем двигатель, который раскручивает фиолетовое колесо частью тележки (и то устройство, которое снимает нагрузку с зелёного колеса) ? Если считаем, то момент, который он создаёт, компенсируется (и внутренние силы ничего перевернуть не пытаются). А если не считаем - то система не замкнутая (и пытается перевернуться, чтобы скомпенсировать момент, который внешний).
Да, Вы правы, конечно налево. Если зелёное колесо тормозится силой трения в оси, то в точки касания должна быть сила, направленная влево, чтобы скомпенсировать это трение. И система пытается поехать по конвееру.
А с мотором - такая же история, только там "отрицательное" трение в оси.
Он был. Просто компенсировался: двигатель пытался уехать налево, а приводное колесо направо. Эти силы, кстати, создавали момент на тележке (и пытались её перевернуть).
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.
Системы эквивалентны. С маленьким быстро вращающимся винтом и на дорожке будет ехать назад, а не вперёд.
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.
Так у маленького пропеллера с высокими оборотами будет КПД гораздо ниже, чем у большого с низкими.
В ленте перестали открываться спойлеры (последний FF). Никаких ошибок при этом в консоль не сыпется.
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.
Воздух же мало того, что движется не ламинарно, ещё и сжимается хорошо - невозможно маленьким вентилятором получить бесконечный цилиндр быстро движущегося ветра.
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).
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).
Ему нужна разность скоростей между воздухом и землёй.
Если получится у такого пропеллера сделать хороший КПД - да, поедет.
Там нет предела по скорости, вроде бы. Можно и в 10, если трение в системе достаточно маленькое (а время достаточно большое).