быстрее ветра

[avva]

Можно ли создать средство передвижения, которое движется только силой ветра, по направлению ветра, и при этом быстрее, чем ветер?

Если убрать условие "по направлению ветра", то известно, что можно. Например, парусная лодка может разогнаться быстрее ветра, если она движется под углом к ветру (и парус стоит под углом). Но если она движется точно по ветру, то ничего не выйдет, она будет плыть медленнее ветра.

Так можно ли? Казалось бы, совершенно очевидно, что это невозможно. Ведь если скорость аппарата сравнялась со скоростью ветра, откуда он получает дополнительную тягу, чтобы ее перерасти?

Создатели этого видео (по-английски - увы, русского перевода у меня нет, но там главное - не слова, а демонстрация) утверждают, что это возможно, и что они это сделали.

В главном своем эксперименте они ставят придуманную ими тележку на беговую дорожку, чтобы иметь возможность поддерживать постоянную скорость. При обычном движении воздух движется относительно земли, а тут - эквивалентным образом - "земля", т.е. дорожка, относительно воздуха в комнате. При такой смене системы отсчета тележка, стоящая на дорожке неподвижно относительно комнаты, соответствует тележке, едущей ровно со скоростью ветра; но их тележка еще и движется немного против движения дорожки - т.е. "быстрее скорости ветра".

Вокруг этого видео в последние несколько недель разгорелись долгие дискуссии и флеймы во многих местах; вот несколько ссылок, каждая из которых ведет на несколько сотен комментариев: BoingBoing, GoodMath (запись начинается с интересного апдейта), randi.org. Я не прочитал все из них, конечно, но я прочитал какую-то часть, и, в общем, просветления не получил. Кажется, по большей части люди приходят к выводу, что все-таки это возможно и что устройство из видео это демонстрирует (не подделка, не ошибка эксперимента, итд.), но объяснений того, как это происходит и почему возможно, набросали десятки разных, противоречащих друг другу; объяснения, которое действительно прояснило бы мне, что тут происходит, я пока не увидел.

Почему такое возможно? И - действительно ли возможно?

Comments

[http://users.livejournal.com/magister_/]

А из чего следует, что скорость воздуха, которым обдувают демонстрационный стенд, меньше скорости дорожки?

[http://users.livejournal.com/magister_/]

а, понял: пропеллер крутится от колесиков.

а к этому еще и добавляется движение воздуха.

[r419.livejournal.com]

А вот ещё задача:
Есть лодка, направленная против ветра,
на ней стоит ветряк, он приводит в движение винт этой лодки.
Вопрос - может ли такая конструкция плыть против ветра?

[slavka.livejournal.com]

имхо, вполне может

[slavka.livejournal.com]

имхо, аналогия некорректна; если машина должна двигаться вместе с потоком воздуха, то кто будет крутить пропеллер?

[avva.livejournal.com]

Пропеллер связан с колесами.

[fregimus.livejournal.com]

Мне приходилось разбирать эту задачу. Я тогда оказался неправ, меня переубедили: http://fregimus.livejournal.com/19427.html

Представьте себе тележку на колесах на горизонтальной поверхности. Колеса не проскальзывают (бесконечный коефф. трения, или зубчатые колеса). Вдоль поверхности движется трос со скоростью V. Мощность привода бесконечно велика, т. е. трос можно заставить развить любую силу без падения скорости. С какой скоростью можно заставить тележку катиться против хода троса? С какой ни заставляй, скорость будет квадратично расти. Парадокса в этом нет: приводов с бесконечной мощностью не бывает. Однако тенденция налицо: тележка с ветряком, когда движется против ветра, ветряк разгоняет. :-)

[trurle.livejournal.com]

Против ветра можно, а по ветру нельзя.

[trurle.livejournal.com]

мне кажется что такого не может быть; когда тележка разгонится до скорости ветра, воздух не будет обтекать лопасти пропеллера и неоткуда будет взяться дополнительному крутящему моменту на пропеллере и связанных с ним колесах.
Тележка, двигающаяся по беговой дорожке вперед, представляет собой артефакт эксперимента: полагаю что на длинной дорожке тележка колебалась бы вперед-назад вокруг медленно смещающейся назад точки.

[fregimus.livejournal.com]

Дорожка-то воздух с собой не увлекает.

[dvv.livejournal.com]

Тележка не движется против дорожки сама по себе — её всё время подталкивают. Развод лохов на очередной вечный двигатель.

[fregimus.livejournal.com]

Вам уже стыдно?

[dvv.livejournal.com]

P.S.
Упоминание шмеля, который „не может летать” — dead giveaway развода.

Элементарно просто

[biglebowsky.livejournal.com]

Я очень удивлен, что у людей, изучающих аэродинамику, этот опыт вызвал вопросы.

Постараюсь пояснить "на пальцах".

Будем решать задачу в несколько этапов.
Введем термин "аэродинамическое качество К" - отношение подьемной силы к лобовому сопротивлению крыла. Для планеров К ~ 50, но мы ограничимся скромным К=20.

1) Пусть наше крыло ездить по рельсам без трения и обдувается ветром v сбоку по 90 градусов к направлению рельсов. Оно поедет со скоростью V=Kv=20v .

2) Пусть наше крыло обдувается ветром под углом 45 градусов. Пренебрежем продольной компонентой ветра. За счет боковой компонеты ветра =v/1.4 наше крыло поедет со скоростью V~15v

3) Сделаем зигзагообразную рельсовую дорожку в среднем в направлении ветра с 45градусными зигзагами. Наше крыло поедет по зигзам со скоростью V~15v. В направлении ветра оно будет двигаться со скоростью V=15/1.4=10v

4) Заменим зигзаообразное движение на вращение пропеллера на тележке.
Итог - тележка будет ехать по ветру со скоростью, аж в десять раз превышающую скорость ветра.

Элементарно просто - 1D

[biglebowsky.livejournal.com]

Для тех, у кого плохо с пространственным воображением, сведем задачу к одномерной.

Пусть у нас имеется длинная тележка с хитро устроенным парусом. Этот парус выдвигается на носу тележки, проезжает по рельсовым направляющим к корме тележки, складывается, в сложенном виде перезжает в нос, и цикл опять повторяется. Что-то вроде гребли веслом. Парус кинематически привязан к колесам так, что при движени тележки вперед парус движется относительно неподвижного наблюдателя ТОЖЕ вперед, но со скоростью, в 2 раза медленнее тележки.

Очевидно, что парус поедет по ветру со скоростью ~ скорости ветра, а тележка - приблизительно с удвоенной скоростью.

[marknn.livejournal.com]

ну никакого противоречия здесь нет. Представим ветрянную мельницу на колесах. Очевидно что за час вращения она выработает достаточно энергии (например сохраняя ее в аккумуляторе) чтобы переместить себя скажем на метр против ветра. Теперь убираем аккумулятор и соединяем пропеллер с колесами через соотвествующее количество шестеренок. следовательно, мельница может перемещаться метр в час против ветра используя только энергию ветра.

[dvv.livejournal.com]

Читаем внимательно условие, ограничивающее скорость ветра метром в час.

[selfmade.livejournal.com]

Есть как минимум одно отличие между тележкой, едущей по земле под действием силы ветра и тележкой на беговой дорожке - сила трения между колёсами и поверхностью в этих двух случаях направлена в разные стороны.

[spamsink.livejournal.com]

Кстати: упростим задачку. Пусть в вакууме есть беговая дорожка, едущая со скоростью V. На нее ставят, придерживая, тележку массой m с невесомыми колесами без трения в осях и без проскальзывания на дорожке. Что произойдет после того, как тележку отпустят?

[spamsink.livejournal.com]

Можно ли создать средство передвижения, которое движется только силой ветра, по направлению ветра, и при этом быстрее, чем ветер?

Это - благодаря дорожке - получается то же самое, что медленно-медленно против ветра, в чем нет ничего особенного.

[baca6u.livejournal.com]

Даже не знаю, не прочел в комментах простого вопроса.
Тележка стоит неподвижно. Начинает дуть ветер. Тележка разгоняется. Чем ближе скорость тележки к скорости ветра, тем меньше мощность передаваемая на колеса тележки. Если скорости сравняются, мощность на валу станет = 0, разгон закончится. В каком месте я ошибся?

[monomyth.livejournal.com]

тележка движется против ветра

[-pk-sly.livejournal.com]

а вот в related videos было
http://www.youtube.com/watch?v=k-trDF8Yldc&feature=related

[biglebowsky.livejournal.com]

Блин, ну какой же я невнимательный!!!
Столько текста написал - и, как выяснилось, зря. Автор видео объяснил все много нагляднее.

[mopexod.livejournal.com]

Из-за того, что "сопротивление воздуха" нелинейно от скорости - принципиально возможно.

[mikev.livejournal.com]

Мне кажется, такое возможно.
Мы имеем объект, взаимодействующий с двумя средами, движущимися друг относительно друга.
Здесь может помочь переход в другую систему отсчета. Можно "лавировать" зигзагами относительно среды 1 (земли), считая при этом "ветром" движение среды 2 (воздуха). Но можно точно также, выбрав в качестве системы отсчета среду 2, "лавировать" под "ветром" среды 1, а в старой системе отсчета это и будет движением быстрее ветра.

[tmin.livejournal.com]

смотрел без звука, объяснений не читал.
тут главное - для демо ролика беговую дорожку под правильным углом поставить. или местную дорогу правильную найти.

вас ведь не удивляет шарик, скатывающийся с горки?
а ежли на нем лопастями чего-то машет - то значит толчка и уклона хватает на преодоление трения не только колес, но и ротора.

закона сохранения энергии никто не отменял.
парус, как аналогия, вообще ни при чем - в атмосфере столько энергии, что только научись ее контролируемо забирать.

[tmin.livejournal.com]

какую-то я хрень написал.
но мнение остается - оторвать и переместить человецкое тело куда надо с использованием этого механизма в ближайшие лет 50 не доведётся.

[tmin.livejournal.com]

а.
еще одно.
про какой-то самолет авиаторы говорили, что он набирает высоту только потому, что земля круглая.

:)

[vodianoj.livejournal.com]

Я не знаю возможно ли это, но мне очевидны несколько вещей:
1) Докозать, что нельзя сделать подобное возможно не просто. Зато приведённые видео-докозательства не выдерживают малейшей критике.
2) У первой части ролика, снятого на природе есть очевидное обьяснение. Я не понимаю, почему никто это не упомянает в комментариях. Ветер не постоянен. То есть сперва он сильнее, потом слабее. Когда ветер слабнет, тележка какое-то время по инерции продолжает двигаться быстрее ветра, что и зафиксированно на плёнке.
3) На приведённом ролике, снятом в закрытом помещении, ни разу не показанна левая часть комнаты, где может стоять мощный вентилятор, который и включается, когда "эксперементатор" ставит прибор на беговую дорожку. Это собственно самое главное, что они должны сделать, чтобы доказать, что они не жулики. Они это не делают, при этом они делают массу других телодвижений, как обнос тележки вокруг шасси беговой дорожки, показ её под разными углами и т.п. Отсюда, напрашивается вывод, что либо они наивные идиоты, в чём я сомнваюсь, либо им есть что скрывать в левой части комнаты.

по крайней мере

[a-shen.livejournal.com]

ясно, что противоречия в принципе тут нет (хотя конкретное устройство требует конкретного анализа) - если посмотреть с другой стороны: в неподвижном воздухе есть лента, которая движется в некоторую сторону, можно ли использовать это движение, чтобы двигаться в противоположную сторону? это в точности соответствует возможности двигаться против ветра, если есть неподвижная земля, только земля и ветер поменялись местами (а последнее легко себе представить)

Re: по крайней мере

[avva.livejournal.com]

Но здесь не "против ветра", здесь "быстрее ветра". По-моему, это разные вопросы.

(лодка может двигаться против ветра, лавируя. Я думал, что понимаю, как, но теперь, поразмыслив над этим в связи с обсуждаемым вопросом (хоть они и не очень связаны друг с другом, по-моему), понял, что опять не понимаю, и ищу хорошее объяснение)

[gigacyan.livejournal.com]

Я не учил аэродинамику, но хорошо помню физику. Ветер является движущей силой для тележки, как только она разгоняется до скорости ветра - движущая сила исчезает и тележка перестает ускоряться.
Если же представить, что тележка может ехать быстрее ветра - то есть, навстречу ветру, то эта тележка будет вечно катиться безо всякого ветра, если ее подтолкнуть.

[fregimus.livejournal.com]

Совершенно верно. И разгоняться еще до бесконечности — чем быстрее она обгоняет ветер — тем больше тяга. :-)

[anonymous8216.livejournal.com]

я не видел видео (заблокировано на работе) и не читал обсуждений, но создать такую тележку можно, и сейчас я ее проект набросаю.

шаг 1. возьмем ветряк (турбину) с переменным шагом лопастей, подсоединим к аккумулятору и электомотору и поставим все это на тележку. устройство работает в две фазы. в первой фазе тележка стоит на месте и аккумулирует энергию ветра, шаг лопастей выбран такой, чтобы максимизировать уловленную энергию. во второй фазе турбина складывается в конфигурацию наименьшего сопротивления, а накопленная энергия расходуется для езды. как энергия закончится, начинаем цикл сначала. если постараться и минимизировать потери, можно сделать так, чтобы средняя скорость тележки была больше скорости ветра.

шаг 2. применим эту идею для построения тележки, которая джижется быстрее ветра все время, а не только в среднем. возьмем несколько ветряков, пусть часть из них движется медленнее ветра (и ловит его энергию), а часть быстрее ветра (в режиме наименьшего сопротивления). для этого поставим ветряки на вращающийся диск, параллельный земле, а уж этот диск на тележку.

наверное, все это можно сделать и правильнее с инженерной точки зрения, но как доказательсво существования, по-моему, работает.

[baca6u.livejournal.com]

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Perpetuum1.png
вот так примерно?

[fregimus.livejournal.com]

Кажется, я невнимательно прочитал условие. Конечно нельзя сделать тележку, двигающуюся по ветру быстрее ветра — ведь она должна использовать кинетическую энергию ветра, а энергия ветра в системе отсчета тележки, движущейся со скоростью ветра, нулевая. В движении против ветра нет никаких физических ограничений.

А где в этом видео движение по ветру быстрее ветра? Совершенно нет, мне кажется.

[avva.livejournal.com]

Тележка связана и с землей, не только с ветром.

Движение быстрее ветра в этом видео есть в эксперименте с беговой дорожкой: если вы представите себя в системе отсчета дорожки, то воздух в комнате движется вместе с тележкой со скоростью дорожки в обратном направлении - а потом тележка еще немножко выбивается вперед, быстрее воздуха.

скорее всего уже было сказано,

[pol-shaga.livejournal.com]

видимо дополнительная тяга возникает из-разности скоростей потока у поверхности и над ней. у меня тут пылесосили и я не слышал текста. думаю, чем выше такое устройство, тем силее тяга

[bespechnoepero.livejournal.com]

Похоже, что так сделать нельзя. Фокусы не в счет. С практической стороны интересна другая задача. Все, кто ездят на велосипеде, знают как трудно ездить против ветра. Вот как бы задействовать эту силу, хотя бы частично нейтрализовать эту помеху.

[(Anonymous)]

Нужно учитывать закон сохранения энергии.

Если устройство достигло скорости ветра — новую энергию оно от него получать не сможет. Но сможет двигаться на запасенной энергии. Соответственно, если там имеется механизм, аккумулирующий ветровую энергию, а затем передающий эту запасенную энергию двигателю — то устройство может временно превысить скорость ветра. Пока запасенной энергии хватает.

Если аккумуляции энергии нет — превысить скорость ветра оно не может, поскольку не сможет получать энергию для движения. Что же касается устройства на тележке из фильма — оно получает энергию от вращающихся об беговую дорожку колес. А двигателем служит пропеллер. Так можно очень сильно разогнать. Сделали бы винт побольше — она бы у них вообще взлетела... Но к задаче это отношения не имеет.

[anonymous8216.livejournal.com]

//Если устройство достигло скорости ветра — новую энергию оно от него получать не сможет.//

представьте себе, что у устройства на борту есть катушка с веревкой, надетая на ось электрического генератора. к концу веревки привязан якорь, который можно сбросить за борт, и он зацепится за землю. может ли теперь устройство получать энергию от ветра, двигаясь со скоростью ветра? и что устройство должно делать, когда веревка вся размотается?

теперь представьте себе, что ни веревки, ни катушки нет, а генератор насажен непосредственно на ось колеса. а теперь как?