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?

[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?

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

а, понял: пропеллер крутится от колесиков.

а к этому еще и добавляется движение воздуха.

[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.

[slavka.livejournal.com]

я хотел сказать, что при такой смене системы отсчета тележка, стоящая на дорожке неподвижно относительно комнаты, НЕ соответствует тележке, едущей ровно со скоростью ветра – это абсолютно разные ситуации (в одном случае тележку обдувает а в другом – нет)

[slavka.livejournal.com]

если тележка едет со скоростью ветра, кто крутит пропеллер?

[slavka.livejournal.com]

имхо, вполне может

[rezoner.livejournal.com]

Ветряк крутится за счет приложенной к нему силы ветра. Сила эта направлена против предполагаемого движения ("против ветра"). Ну и?

[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]

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.

[trurle.livejournal.com]

Против ветра можно, а по ветру нельзя.

[dvv.livejournal.com]

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

[fregimus.livejournal.com]

А по ветру нельзя, да. «По ветру» кончится, когда до скорости ветра разгонишься. А против ветра, наоборот, все «противее». :-)

[fregimus.livejournal.com]

Дорожка-то воздух с собой не увлекает.

[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.

[dvv.livejournal.com]

Бог подаст.

[fregimus.livejournal.com]

Да, обе машины, показанные в видео, не очевидно эквивалентны. Тут надо аккуратно подумать.

[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.

[fregimus.livejournal.com]

Может, конечно, ты умен, а мы все тут дураки. Вполне может даже такое быть, что ты прав, а я нет. Но ведь мы тут собрались обсудить эту задачу, аргументы привести, о физике поразмышлять, а ты пришел всех обхамить, словно базарный дурачок.

Сделай мне одолжение, милый человек, подтверди мои слова — обхами меня еще раз. И слюнями не забудь побрызгать. Порадуй уж нас, дураков.

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.

Re: Элементарно просто

[kot-ivanovich.livejournal.com]

Ээ, подъёмная сила, мне казалось, действует перпендикулярно плоскости крыла, т.е. Вы в своём "Эксп. 1" хотите поставить крыло перпендикулярно рельсам, чтобы оно ехало вдоль.

Оно, конечно, поедет, но "лобовое" сопротивление окажется совсем не таким, каким оно оказывается у планера, который держит крылышки не поперёк ветра, и о К=20 останется только мечтать.

Disclaimer: Я аэродинамики не изучал.