По пожеланию френда ppk_ptichkin после долгих споров в КЖП я изложу здесь свои соображения о том, может ли парусник обогнать ветер, и каким образом это возможно
( Read more... )
Попутного ветра!ka_da_vrSeptember 18 2009, 13:20:03 UTC
Не хочу возражать в деталях. Ну, прискучило. И сила трения - не константа, она растёт со скоростью и давлением на конёк (углом к ветру). И обтекает воздух не только внешнюю сторону паруса, но и внутреннюю, так что и с подъёмной силой не всё очевидно. И поворот - это не упругое столкновение с непоколебимой, как моя твердолобость, стеной. Но. Чем же всё-таки объяснить то, что при движении по более длинной траектории совершается бОльшая работа против сил сопротивления среды за меньшее время? При пусть даже одинаковом потоке несомой в парус энергии воздушных масс? Откуда взялась дополнительная мощность? Спинакер, коварно вынутый из кисы? На чью мельницу ветер таки дует сильнее?
Вопросы риторические. Шесть футов под киль.
У меня есть, на мой взгляд, задачка посмешнее.
Два конденсатора одинаковой ёмкости. Один заряжен, а другой пуст. Цепь замыкается проводниками с нулевым сопротивлением. Заряд усредняется. Как ни считаю энергию до и после - оказывается они различаются вдвое. Что за на фиг!? Да что там конденсаторы, можно и без электроэкзотики. Сосуд с перегородкой. В одной половинке - вода столбом. Убираем перегородку. mgh - практически вдвое меньше. Куда присовокупилось то, что отнялось, а, Михайло Васильич? А вы говорите парус.
Re: Попутного ветра!latakotSeptember 18 2009, 13:57:03 UTC
Риторические вопросы - в основном, мелкие придирки к деталям, а по расчету запас скорости нешуточный, и про рост трения конька тут говорить смешно. Подъемная сила крыла - ты, наверное, сам знаешь, как образуется - по Бернулли. Один поворот отнимет какую-то мелочь, но запас позволяет. А дополнительная мощность просто отобрана у ветра. Более умело отобрана, чем при фордевинде.
А задачка проста: в тепдо, Иваныч, больше некуда. Вода забурлила и успокоилась - при этом потенциальная энергия сначала перешла в кинетическую энергию потока, а потом в кинетическую энергию микрочастиц, молекул воды, сиречь тепло. Но я тут прикинул - засечь повышение температуры не удастся: теплоемкость воды 4200 Дж/кг К, так что, если первоначальный столб воды был высотой 1 м, то это даст повышение температуры всего на 1/1680 градуса. В конденсаторах то же. Скажешь, сверхпроводящие? Тогда не будем забывать, что импульс тока создал импульс электромагнитного излучения, улетевшего в пространство. Михайло Васильич может спать спокойно.
Слава умельцам!ka_da_vrSeptember 18 2009, 14:55:50 UTC
Вот видишь, можешь, когда захочешь! Разумеется, в излучение. Но вот почему ты здесь приоритет отдал закону сохранения, а дополнительную мощность пытаешься искать в умелости буермана - это я понять не могу. Мощность, отбираемая у ветра, пропорциональна эффективному сечению паруса, а его умело можно только уменьшить, ставя под меньшим углом к ветру, чем на полном фордаке. Про Бернулли мне тоже не надо: у крыла длина пути обтекания сверху выше, чем снизу, а у паруса они одинаковы и на выпуклой стороне, и на впуклой. Путь при 45 градусных галсах увеличится в корень из двух раз. Ты полагаешь, что вклад "подъёмной силы" может составить +40% к силе давления потока на парус? Ну, тогда и левентик понесёшься, но на практике почему-то чаще тащимся. И про трение ничего смешного: ты же понимаешь, как непросто удержаться на коньке при повороте на скорости, эдак, километров 100? Представляешь, какое давление полоза на лёд? Он даже крошится, как ни странно. То есть, в жидкой воде энергия тонет, а по льду просто скользит? Не верю. Мелочь, конечно, но и запаса-то никакого не видать.
Re: Слава умельцам!latakotSeptember 18 2009, 15:46:43 UTC
Запаса не видать разве что тем, кто его не хочет почему-то увидать. Посмотри на полученные цифры. Каюсь, у меня как-то не хватило сил их подробнее описать. Коэффициент С - это отношение лобового сопротивления буера к сопротивлению паруса, грубо говоря - отношение площади буера с буеристом к площади паруса. Думаю, 0.5 и даже 0.3 - это у плохого буера, а у хорошего 0.1 - 0.2. Пусть 0.2. При этом получена скорость буера в 2.62 раза больше скорости ветра. Делим на корень из двух - получаем 1.85: скорость в направлении ветра в 1.85 раза больше скорости ветра. Делим 5 минут (из задачи) на 1.85 - получаем 162 секунды = 2 минуты 42 секунды. Это малый запас? Щедро теряем полминуты на поворот и еще полминуты на неучтенные трения - все равно выигрываем 1 минуту 18 секунд у шарика, летящего по ветру. Можно еще минуту щедро потерять на твои дополнительные придирки, которые возникнут в следующих возражениях. Важно ведь, что можно В ПРИНЦИПЕ обогнать ветер, а насколько обогнать - это уже дело техники и искусства.
> вклад "подъёмной силы" может составить +40% к силе давления потока на парус?
Почему? Гораздо больше: там говорится, что сила давления (точнее, сопротивления, потому что давление создается и подъемной силой тоже) пропорциональна квадрату нормальной к парусу составляющей скорости вымпельного ветра, а подъемная сила - квадрату тангенциальной; обе давят в одном направлении, но при малых углах атаки вторая гораздо больше первой.
О законах сохраненияlatakotSeptember 19 2009, 17:29:03 UTC
> Но вот почему ты здесь приоритет отдал закону сохранения, а дополнительную мощность пытаешься искать в умелости буермана - это я понять не могу.
Да потому, Кадавре, что те задачки - чисто "на закон сохранения": дан мысленный эксперимент, поставлен вопрос об энергии, чего же боле?
Энергия сохраняется всегда. Но здесь ситуация совсем другая: парусник заведомо движется за счет энергии ветра, парус - устройство, отбирающее энергию у ветра, искусство морехода (буериста) - суметь отобрать ее как можно больше, согласуя это со своей целью - "попасть в точку В". Любой разгон буера - за счет энергии ветра. Но знание этого факта мало чем нам помогает, мы не можем измерить или вычислить уменьшение энергии ветра, поэтому закон сохранения энергии нам тут не помощник. Как ты ни пытайся с его помощью укрепить свой скептицизм. :)
Здесь интересны задачи, решаемые таким путем: вычисление сил -> ускорений -> скоростей, вычисление оптимального пути, нахождение условий того, как отобрать у ветра максимум энергии, достичь максимальной скорости и т.п.
Re: О законах сохраненияli_baoSeptember 20 2009, 17:13:55 UTC
Латакот, а можно все же вопрос на понимание? Вот можешь мне пояснить "на пальцах" такую вещь...
Когда мы "отбираем" энергию у ветра, мы в общем случае замедляем движение воздушных масс относительно земли (точнее сказать - меняем их импульс, что и означает - они на нас действуют с силой). Это не вдаваясь в подробности аэро- и термодинамики, качественно. Но ведь верно?
Когда мы движемся быстро - в лицо нам "дует ветер". Но вот мне почему-то кажется, что "отобрать" у этого ветра энергию для ускорения своего движения в ту же сторону нельзя. Потому что замедление (изменение импульса вдоль движения) этих масс воздуха означает (автоматически) замедление моего движения. Равно как и мое ускорение вызовет усиление "ветра" в лицо, но оно не может произойти за счет этого самого ветра. Это тоже качественное рассуждение, я пока что не рисовал твоей картинки. Если ты настаиваешь, я нарисую и попробую найти дырку в твоих рассуждениях. Мне даже кажется что я уже даже знаю в каком она месте, но пока помолчу.
Re: О законах сохраненияlatakotSeptember 20 2009, 17:32:39 UTC
Нарисуй, наконец, и ты найдешь дырку в своих. Что, так трудно нарисовать? Только строго по описанию, чтобы не напутать. Вообще странно даже: ты мне пишешь длинные вопросы, я тебе еще более длинные ответы, теряем оба время - и все напрасно, потому что тебе лень потратить две минуты на чертеж. Или у тебя тетрадок в клетку нет? Так, казалось бы, школьников полный дом. Рисуй! И потом читай - с чертежом - мои вчерашние подробные пояснения.
Re: О законах сохраненияli_baoSeptember 21 2009, 13:39:23 UTC
Нарисовал. Нашел. Все у тебя правильно, только я бы для справедливости указал, что тормозящая о лед сила еще и работает на поворот буера и вообще говоря тоже ограничивает нас в скорости (насколько - надо считать отдельно).
Однако же остался при лозунге "догони шарик". Уж больно экзотично это выглядит.
Мне показалось, что тебя основательно заколебали придирки (в том числе-мои). Прости пожалуйста, мне правда было не так важно разобраться в деталях. Как только стало важно, я разобрался.
Но.
Чем же всё-таки объяснить то, что при движении по более длинной траектории совершается бОльшая работа против сил сопротивления среды за меньшее время? При пусть даже одинаковом потоке несомой в парус энергии воздушных масс? Откуда взялась дополнительная мощность? Спинакер, коварно вынутый из кисы? На чью мельницу ветер таки дует сильнее?
Вопросы риторические. Шесть футов под киль.
У меня есть, на мой взгляд, задачка посмешнее.
Два конденсатора одинаковой ёмкости. Один заряжен, а другой пуст. Цепь замыкается проводниками с нулевым сопротивлением. Заряд усредняется. Как ни считаю энергию до и после - оказывается они различаются вдвое. Что за на фиг!? Да что там конденсаторы, можно и без электроэкзотики. Сосуд с перегородкой. В одной половинке - вода столбом. Убираем перегородку. mgh - практически вдвое меньше. Куда присовокупилось то, что отнялось, а, Михайло Васильич? А вы говорите парус.
Reply
А дополнительная мощность просто отобрана у ветра. Более умело отобрана, чем при фордевинде.
А задачка проста: в тепдо, Иваныч, больше некуда. Вода забурлила и успокоилась - при этом потенциальная энергия сначала перешла в кинетическую энергию потока, а потом в кинетическую энергию микрочастиц, молекул воды, сиречь тепло. Но я тут прикинул - засечь повышение температуры не удастся: теплоемкость воды 4200 Дж/кг К, так что, если первоначальный столб воды был высотой 1 м, то это даст повышение температуры всего на 1/1680 градуса.
В конденсаторах то же. Скажешь, сверхпроводящие? Тогда не будем забывать, что импульс тока создал импульс электромагнитного излучения, улетевшего в пространство.
Михайло Васильич может спать спокойно.
Reply
Reply
Мощность, отбираемая у ветра, пропорциональна эффективному сечению паруса, а его умело можно только уменьшить, ставя под меньшим углом к ветру, чем на полном фордаке. Про Бернулли мне тоже не надо: у крыла длина пути обтекания сверху выше, чем снизу, а у паруса они одинаковы и на выпуклой стороне, и на впуклой. Путь при 45 градусных галсах увеличится в корень из двух раз. Ты полагаешь, что вклад "подъёмной силы" может составить +40% к силе давления потока на парус? Ну, тогда и левентик понесёшься, но на практике почему-то чаще тащимся. И про трение ничего смешного: ты же понимаешь, как непросто удержаться на коньке при повороте на скорости, эдак, километров 100? Представляешь, какое давление полоза на лёд? Он даже крошится, как ни странно. То есть, в жидкой воде энергия тонет, а по льду просто скользит? Не верю. Мелочь, конечно, но и запаса-то никакого не видать.
Reply
Посмотри на полученные цифры. Каюсь, у меня как-то не хватило сил их подробнее описать. Коэффициент С - это отношение лобового сопротивления буера к сопротивлению паруса, грубо говоря - отношение площади буера с буеристом к площади паруса. Думаю, 0.5 и даже 0.3 - это у плохого буера, а у хорошего 0.1 - 0.2. Пусть 0.2. При этом получена скорость буера в 2.62 раза больше скорости ветра. Делим на корень из двух - получаем 1.85: скорость в направлении ветра в 1.85 раза больше скорости ветра. Делим 5 минут (из задачи) на 1.85 - получаем 162 секунды = 2 минуты 42 секунды. Это малый запас? Щедро теряем полминуты на поворот и еще полминуты на неучтенные трения - все равно выигрываем 1 минуту 18 секунд у шарика, летящего по ветру. Можно еще минуту щедро потерять на твои дополнительные придирки, которые возникнут в следующих возражениях. Важно ведь, что можно В ПРИНЦИПЕ обогнать ветер, а насколько обогнать - это уже дело техники и искусства.
> вклад "подъёмной силы" может составить +40% к силе давления потока на парус?
Почему? Гораздо больше: там говорится, что сила давления (точнее, сопротивления, потому что давление создается и подъемной силой тоже) пропорциональна квадрату нормальной к парусу составляющей скорости вымпельного ветра, а подъемная сила - квадрату тангенциальной; обе давят в одном направлении, но при малых углах атаки вторая гораздо больше первой.
Reply
Но теперь ты понимаешь мое тогдашнее рвение? Ведь так хочется чтоб скорость верхнего в три раза по ветру да быстрее ветра! ))
Reply
Reply
:)
Reply
Reply
Reply
Впрочем, само по себе это мало что значит. К сожалению, практика показывает, что даже вполне золотые слова могут быть вполне неправильно истолкованы.
Reply
Да потому, Кадавре, что те задачки - чисто "на закон сохранения": дан мысленный эксперимент, поставлен вопрос об энергии, чего же боле?
Энергия сохраняется всегда. Но здесь ситуация совсем другая: парусник заведомо движется за счет энергии ветра, парус - устройство, отбирающее энергию у ветра, искусство морехода (буериста) - суметь отобрать ее как можно больше, согласуя это со своей целью - "попасть в точку В". Любой разгон буера - за счет энергии ветра. Но знание этого факта мало чем нам помогает, мы не можем измерить или вычислить уменьшение энергии ветра, поэтому закон сохранения энергии нам тут не помощник. Как ты ни пытайся с его помощью укрепить свой скептицизм. :)
Здесь интересны задачи, решаемые таким путем: вычисление сил -> ускорений -> скоростей, вычисление оптимального пути, нахождение условий того, как отобрать у ветра максимум энергии, достичь максимальной скорости и т.п.
Reply
Когда мы "отбираем" энергию у ветра, мы в общем случае замедляем движение воздушных масс относительно земли (точнее сказать - меняем их импульс, что и означает - они на нас действуют с силой). Это не вдаваясь в подробности аэро- и термодинамики, качественно. Но ведь верно?
Когда мы движемся быстро - в лицо нам "дует ветер". Но вот мне почему-то кажется, что "отобрать" у этого ветра энергию для ускорения своего движения в ту же сторону нельзя. Потому что замедление (изменение импульса вдоль движения) этих масс воздуха означает (автоматически) замедление моего движения. Равно как и мое ускорение вызовет усиление "ветра" в лицо, но оно не может произойти за счет этого самого ветра. Это тоже качественное рассуждение, я пока что не рисовал твоей картинки. Если ты настаиваешь, я нарисую и попробую найти дырку в твоих рассуждениях. Мне даже кажется что я уже даже знаю в каком она месте, но пока помолчу.
Reply
Что, так трудно нарисовать? Только строго по описанию, чтобы не напутать.
Вообще странно даже: ты мне пишешь длинные вопросы, я тебе еще более длинные ответы, теряем оба время - и все напрасно, потому что тебе лень потратить две минуты на чертеж.
Или у тебя тетрадок в клетку нет? Так, казалось бы, школьников полный дом.
Рисуй! И потом читай - с чертежом - мои вчерашние подробные пояснения.
Reply
Однако же остался при лозунге "догони шарик". Уж больно экзотично это выглядит.
Мне показалось, что тебя основательно заколебали придирки (в том числе-мои). Прости пожалуйста, мне правда было не так важно разобраться в деталях. Как только стало важно, я разобрался.
Reply
Leave a comment