Фантастическое невежество

[ugputu]

Осталось узнать кто именно невежествен, я или они ;)
Кажется я сегодня нашел очередное подтверждение своему заблуждению о том, что основы физики прошли мимо большинства советского народа. Я на непонимании основ механики (законов Ньютона!) ловил пару школьных преподавателей еще когда сам был школьником. И вот он, счастье, мимо которого я, оказывается, уже 10 лет как хожу обделённый.

Затравка (с forum.exler.ru):
Говорят, что задача о «взвешивании монет» стоила 10 000 человеко-часов непродуктивно потраченного времени математиков, занятых оборонной работой во время войны. Было даже сделано предложение сбросить эту задачу над Германией. Задача о льве, хотя и имеет уже 25-летнюю давность, недавно вновь пронеслась по стране..." /эти задачи надо откопать/
Теперь появилась Сеть.
Почти 10 лет по просторам инета кочует задача о самолёте, которая чаще всего кратко именуется: "Взлетит или не взлетит?".

Собственно задача (с форума на ixbt.com):
"Самолет (реактивный или винтовой) стоит на взлетной полосе с подвижным покрытием (типа транспортера). Покрытие может двигаеться против направления взлета самолета. Оно имеет систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колес самолета была равна скорости движения полотна. Вопрос: сможет ли самолет разбежаться по этому полотну и взлететь?

Краткое описание ужаса в головах (из того же поста на ixbt):
Говорю сразу: у нас пол-училища перессорилось, при этом в спор были вовлечены два преподавателя физики и один профессор кафедры. Результат был у ВСЕХ разный !! Правда, училище было Высшее Военно Инженерное, но Связи )
Дабы не повлиять на ваши рассуждения, позиции и весовые коэффиценты сторон приводить не буду."
Первое же рашительное заявление "знатока" на форуме:
"Немалая часть подобных задач решается на физматовского направления факультетах спокойно и без всяких эмоций. Студентов же, у которых задача про самолёт вызовет принципиальные затруднения, вполне можно немедленно выгонять с физического факультета (этот факультет я изнутри видел). Сама задача древняя как авиация и решаема вполне однознаачно. . Методику её решения мне сейчас дико лень вспоминать - утекло слишком много воды , но нам подобные вещи подкидывали между делом, на отработку представлений о взаимодействиях в разных системах отсчёта. Я уж не знаю, какие там физики на этой задаче обломались

1) Чисто физически вся мощность двигателя расходуется на преодоление трения об эту самую бегающую дорожку, и ни граммом больше.

2) скорость относительно связанной с дорожкой системы отсчёта как минимум превышает взлётную и равна скорости дорожки по абсолютной величине, и противоположна по знаку скорости дорожки в системе отсчёта, связанной с воздухом. Относительно дорожки самоль движется.

3) однако скорость относительно связанной с воздухом системы отсчёта нулевая, именно из-за обратности знаков равных величин вышеназванных скоростей, а для взлёта нужна скорость именно оносительно воздуха, так что фиг этот бомбёр куда-то взлетит, да здравствует мир на всей земле."

Правда здорово? Я чуть со стула не падаю когда такое читаю :)
Какой апломб! Какая экспрессия! Просто таки мой брат близнец, осталось только узнать кто же ошибается. Он, когда пишет эту ересь, или я, когда считаю что сам что-то знаю...

З.Ы. В конце второй страницы яростного опыления форумчан групостями на процитированного чела снизошло просветление и он передумал. Там вопрос уже закрыт.

Comments

[snake-d-ha.livejournal.com]

Меня тоже поражали споры вокруг этой задачи.
На трех форумах видел, и в ЖЖ несчетное количество раз. Остается понять - они точно самолет видели?

[weaverine.livejournal.com]

Про взвешивание - это не та ли, где из 9 монет надо определить фальшивую (иного веса) за 2 взвешивания?

не может быть

[ugputu.livejournal.com]

чтобы эта. Слишком просто. Я никогда особым умом не отличался (просто успел запихать в голову много фактов пока молодой был), но мне на эту задачу нескольких минут хватило. Соответственно, "10000 человеко-часов математиков" приводит к необходимости иметь сотни тысяч математиков. Неее...

[ezdivala.livejournal.com]

Господи, какой бред.
Из разряда, почему ветер дует, а потому что деревья качаются.
Мне кажется, что эти посты про системы отсчёта и вся эта лабуда про скорости дорожек - это чисто провокация.

а мне кажется, что народ всерьез

[ugputu.livejournal.com]

Вот товарищ ниже отписался. Он в провокациях раньше не был замечен.

[lexus-lyosha.livejournal.com]

К самолётной задаче можно прибавить ещё 4 человекочаса за счёт БНП Париба (~€225-250) потому что, я её в первый раз вижу и долго вспоминал физику и хоть у меня по ней была пятёрка, но так же как и калкулус - в голове остался полный вакуум.

Если я правильно понимаю, двигатель должен дать достатчную силу что бы приодалеть силу трения колёс (масса самолёта*9,8м/с²*коэффициент трения/радиус колеса) после чего, колёса будет крутить само полотно, а двигатель будет толкать самолёт вперёд. Но если самолёт движится вперёд, то пока он касается земли (полотна), то колёса либо должны крутиться быстрее, чем полотно (а в задаче сказано, что это невозможно т.к. полотно подстраивается под колеса - я такое полотно не могу представить) либо скользить. В реальном мире, колёса не могут крутиться с бесконечной скоростью и как только они достигнут своей максимальной скорости, то они начнут скользить и самолёт взлетит. Но в реальном мире, дорожки подстраивющейся в реал-тайме тоже не бывает. В теоритической задачах, обычно подразумевается, что колеса могут крутиться с бесконечной скоростью (сила трения шарниров, оси и т.д. не считается), а полотно таки подстраивается в реал-тайме - получается, что это просто не возможно, потому что если полотно крутит колёса, то куда девается сила двигателя? В общем, я прихожу к выводу, что у этой задачи как чисто теоритической решения нет, а в физическом мире её существовать не может. Поэтому таки правы военные, которые говорят, что у ВВС - взлетит, если скамандуют.

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Нет не так - двигатель двигает самолёт, а полотно двигает колёса с равной силой и потому самолёт стоит на месте. Но поскольку полотно и колёса идеальные, то на самом деле двигатель прокручивает полотно, как двигатель танка гусеницы! По-моему так.
На самом деле это гениальное решение проблемы "как сделать общую беговую дорожку для всего экипажа авианосца"!

опять не так

[ugputu.livejournal.com]

Планер и самолет не падают потому, что воздух, обтекая профилированное крыло, толкает его вверх. Скорость при этом падает. Чтобы компенсировать падение скорости, планер, самолет и птицы мошут направиться вниз. Чтобы подняться обратно, планер и крупные птицы ищут восходящие потоки воздуха и поднимаются с ними вверх (продолжая "падать" относительно воздуха). Самолеты и мелкие/неленивые птицы делают по другому. Они отталкиваются от воздуха двигателями/крыльями и за счет этого набирают скорость и высоту. Шасси самолету нужны только чтобы "не падать", пока воздух не поддерживает крылья. Но к шасси у самолета подведен только тормоз, не газ. Как ведут себя шасси самолету практически безразлично. Абы только создавали поменьше сопротивление.
Хорошая аналогия получится если ты возьмешь модель самолета в руки и поработаешь парой двигатель-воздух. То есть будешь двигать самолет рукой. Сначала "полетаешь" по воздуху (воображая. что скорость достаточно велика чтобы он не падал), а потом поставишь его колесами на транспортер - и опять повторишь "летание". Стоять (катиться по транспортеру) он будет сам, а ты, двигатель/воздух - двигай. Сможешь сдвинуть самолет, если он будет на подвижной ленте? Да запросто! Абы только не был к ней намертво приделан ;) А если колеса крутятся - разогнать не проблема. Сможешь вообразить, что разогнал относительно воздуха достаточно, чтобы как попало крутящиеся шасси стали уже не нужны и полетать?

Транспортер задачу только запутывает. После включения двигателя, если самолет не держать (транспортер его НЕ держит) - он устремится вперед и чтобы компенсировать вращение колёс, транспортеру прийдется побежать за самолётом ;)
Может ли он бежать вперед в условиях задачи действительно не сказано. Это единственная неясность...

Re: опять не так

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Абы только не был к ней намертво приделан ;) А если колеса крутятся - разогнать не проблема. Сможешь вообразить, что разогнал относительно воздуха достаточно, чтобы как попало крутящиеся шасси стали уже не нужны и полетать?

Ну так по-моему в задачи и сказано, что он пределан намертво к полотну.
Т.е.
1.Самолёт приделан намертво к колёсам.
2. Пока ты "толкаешь" (двигатель толкает) самолёт, колёса крутятся.
3. Они крутятся на месте, т.к. полотно движется ровно с такой же скоростью, т.е. колесо-полотно = шестерёнка-гусенеца.
4. Самолёт стоит на месте, т.к. приделан к колёсам.
5. Если самолёт стоит на месте, то значит воздух его не обтекает и значит ничего этот самолёт не толкает вверх.

Скажи с какого по номеру пункта ты не согласен.

Отличная задача на относительность движения ;)

[ugputu.livejournal.com]

4-5.
4. может звучать только как "самолет стоит на месте относительно полотна". Но не относительно воздуха. Замени колеса на лыжи (чтобы точно не крутились), поставь на роликовую доску вместо полотна транспортера - и подвинь самолет "двигателями" (рукой). Относительно пола и воздуха самолет будет двигаться (вместе с лыжами и полотном/доской).

следовательно 5. не имеет места быть.

Я потому и начал с полёта, что при работающих на разгон двигателях самолет будет отталкиваться от воздуха точно так же, как он делает это в воздухе (ты работаешь парой двигатель + воздух). И если только не удержать самолет на месте насильно (закопав колеса в землю) - самолет начнет относительно (неподвижного в массе) воздуха двигаться.
Грубо говоря, не важно, двигается ли относительно земли и воздуха только самолет или самолет и полотно. Путаница происходит от неверного выбора системы отсчета. Важно понимать, что источник движения - двигатель, толкающий воздух и именно эта система должна быть выбрана в качестве основной, а приделаны ли к самолёту скользящие по воде поплавки или свободно крутящиеся колёса или нескользящие колеса на подвижном полотне, не мешающим движению - дело тринадцатое.

Re: Отличная задача на относительность движения ;)

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Ааа-аа! Ты издеваешься! хочешь ещё один флэймный трэйд устроить? Я скажу банку, что бы счёт прислали тебе.

Ведь в проблеме дана как раз система: транспортёр, движешуеся полотно, крутящиеся колёса, самолёт и воздух. А ты меняешь на лыжи и т.д.. При лыжах то понятное дело взлетит - ведь лыжи к полотну не привязаны, как только сила трение между ними и полотном преодолена самолёт будет пропускать это полотно под лыжами и двигаться вперёд соответсвенно взлетит.

Самолёт должен двигаться по-отношению к транспортёру - так как он является в этой задаче "землёй" и к ниму привязан воздух. Полотно движется по-отношению к транспортёру в одну сторону, а колёса с равной скоростью в другую - пункты 2 и 3. Соответсвенно, самолёт не движется по онтношению к транспортёру и воздуху (воздуху над и под крыльями - ты ведь другого не считаешь, правильно?, так как только он может поднять самолёт).

Re: Отличная задача на относительность движения ;)

[paraxboct.livejournal.com]

Представьте наклонную зубчатую ленту, закольцованную на манер эскалатора, с приводом, вращающим "эскалатор" на подъем. Если пустить по ленте вниз зубчатый (с такой же системой зубьев) цилиндрик, докатится ли он до самого низа "эскалатора", упав с него, если скорость движения ленты вверх будет увеличиваться по мере роста скорости качения цилиндрика вниз? Как Вы считаете?

Re: опять не так

[ezdivala.livejournal.com]

Всё абсолютно верно про то, что самолёт взлетает из-за силы, действующей на крылья при обтекании их воздухом на большой скорости. Чем больше скорость, тем больше сила, сталбыть тем выше взлетает. А крутятся при этом колёса - строго говоря, монопенисуально.

Только к колёсам у самолёта приделан и газ тоже, потому что самолёт не только приземляется, но и взлетает. А ещё рулит на полосу и в гараж. 8)

к колёсам у самолёта приделан и газ тоже

[ugputu.livejournal.com]

У некоторых или у всех?
Я думаю, что знаю, что не у всех, и что все самолёты для взлета разгоняются тягой основных двигателей, то есть решая задачу об этом можно не задумываться.

А просто так - интересно. Рассказывай. Я думал, что рулит он поворачивая колеса и используя воздушную тягу. Просто потому, что лишние трансмиссии и/или лишние двигатели = значительный лишний вес.

рулит поворачивая колёса

[ugputu.livejournal.com]

И притормаживая внутреннее по отношению к повороту шасси конечно.

[blk-104.livejournal.com]

Напишу моё отношение к задаче о самолёте.
Задача в поставленном виде решения не имеет, так как в ней просто недостаточно данных: не сказано, какие физические эффекты (трение в подшипниках колёс, запаздывание разгона транспортёра и т.д.) надо учитывать, а какими пренебречь. В зависимости от этого ответ будет различным.

Да, есть ещё две распространённых крайности:
1) пытаться учесть всё, что можно, то есть "как было бы в реальном мире" — к данной задаче неприменимо опять же по причине нехватки данных (мощность двигателя, величина трения подшипников колёс, коэффициент сцепления колёс с полотном и т.д.)

2) наоборот, как в школьных задачах, всё считать идеальным (трение в подшипниках =0, коэф. сцепления с полотном =1, двигатель бесконечной мощности, а транспортёр подстраивается мгновенно) — в таком варианте задача внутренне противоречива, так как следующие два рассуждения приводят к противоположным ответам:
а) пропеллеры или реактивная сила обеспечит самолёту достижение нужной для взлёта скорости вне зависимости от того, как ведёт себя лента транспортёра, так как колёса крутятся свободно, и лента просто не оказывает на самолёт никакого влияния => взлетит;
б) так как по условию скорость вращения колес самолета в любой момент времени равна скорости движения полотна, то оси колёс всегда неподвижны => самолёт не сдвинется с места.

[ugputu.livejournal.com]

Если подходить к этому как к логической задаче, забыв физику - тогда, конечно, не взлетит.
В условии прямо не сказано, что это физическая задача, однако в цитированных мной постах упоминается инженерный факультет и физический, а не философский, филологический или математический.

Если считать эту задачу физической, то решение очевидно - взлетит.

Я там выше уже писал, что "не взлететь" может только в не подлежащем серьезному рассмотрению сочетании идеального транспортера с реальным (специально подобранным довольно маломощным) самолетом.

И все эти рассуждения кажутся мне вполне доступными для выпускника средней школы. Из чего я делаю вывод о том, что дискутирующие не знают основ физики - не понимают места физики в науке, не знают методов моделирования мира и подхода к решению задач. Иными словами - двойка. Вплоть до человека, который "знает физический факультет изнутри" (обои клеил?).
Значительная вина на этом лежит на программе по физике как школьной, так и институтской и пединститутской. Людям вдалбливают в головы формулы и заставляют решать задачи, но забывают объяснить как устроен этот мир (и всякие сделанные человеком штуки) и с какой стороны физика его рассматривает. Печальная картина воспитания второсортных арифмометров.

[blk-104.livejournal.com]

Мой первый ответ тоже был: очевидно, взлетит.
Этот ответ мне, однако, не зачли (на braingames.ru). Тогда я стал думать дальше, читать разные рассуждения на тему этой задачи и пришёл к мнению, которое изложил.

Можно, конечно, считать всех кругом неучами, но моё мнение — если многие, включая специалистов, не могут прийти к единому мнению, значит, тут действительно не всё так просто, и однозначного ответа нет.

[ugputu.livejournal.com]

Твой предыдущий ответ был бы полным и верным, если бы ты только оговорил, что ответ б) относится не к области физики, а только чистой логики.
Физику ты емнип специально не изучал (или вас в универе общим курсом накормили?). В твоем лице я вижу подтверждение мнению, что владеющий физикой на уровне средней школы должен быть способен решить эту задачу как физическую.
На тебе же я убеждаюсь, что самых основ, места физики в системе наук, недодают. Также я убеждаюсь в твоей невнимательности. В условии сказано не "по условию скорость вращения колес самолета в любой момент времени равна скорости движения полотна", а только "Покрытие может двигаеться против направления взлета самолета. Оно имеет систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колес самолета была равна скорости движения полотна". Разницу видишь? "Покрытие подстраивает", а не "скорость колес равна". "Я пытаюсь" не значит "так происходит".

... значит такие специалисты. Очень узкие. Обходятся без понимания законов движения. Электронщику или преподавателю физики они ни к чему. Я тоже много без чего обхожусь, чем стоило бы заняться. Проблема еще и (кроме нехватки времени и дырявой памяти) в том, что невозможно знать, чего именно ты не знаешь, аж пока не нарвешься.

[blk-104.livejournal.com]

Физику я в универе изучал плохо, зато я многократно и внимательно читал Маковецкого. Он как раз о месте в жизни физики, да и других наук, пишет неоднократно.

Я вполне понимаю твоё решение задачи, просто ты взял одну из возможных моделей. Она наиболее логичная с инженерной точки зрения, но физика и инженерия — всё-таки немного разные вещи. Физика изучает физические законы, которые являются объективными и не зависят от особенностей развития техники и технологий. То есть, грубо говоря, для физической задачи неочевидно, можно ли использовать в рассуждениях сведения о типичных параметрах двигателей самолётов и транспортёрных лент, так как у какой-нибудь другой цивилизации эти параметры могли бы оказаться совсем другими. А физические законы — не могли бы.

тут мне пришло в голову

[ugputu.livejournal.com]

что ты не читал мои объяснения выше, ведь я там указывал на точно ту же неточность при интерпретации условия.
Чтобы избавить от поисков повторю сюда еще одну "хохму".

Ты же понимаешь, что останавливая реальный самолет за оси колес мы переводим тягу двигателей с трение, а значит тепло, и должны рассеять всю эффективную мощность двигателей с осей шасси?

Re: тут мне пришло в голову

[blk-104.livejournal.com]

Я читал часть твоих объяснений, все не осилил, сорри.
Разумеется, вся "неиспользованная" энергия (в случае, если самолёт стоит на месте — просто вся) переходит в тепло, это очевидно.

вдогонку

[blk-104.livejournal.com]

Да, на всякий случай. Я совершенно не спорю с тем, что, если взять любой реальный самолёт и любой реальный транспортёр, то самолёт взлетит. Вот только это не будет иметь никакого отношения к нашей задаче, потому что условие "которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колес самолета была равна скорости движения полотна" не будет выполнено и близко.

вопрос формулировки

[ugputu.livejournal.com]

Условие задачи непротиворечиво и вот почему:
В задаче не спрашивается, может ли транспортер подстроить свою скорость и не утверждается это. В задаче сказано "оно имеет систему управления, которая". Надо исследовать взаимодействие двух систем и ответить на вопрос "улетит ли самолет?".
Грубо говоря, груз подвешен на веревке, которая должна его удержать в соответствии со своей прочностью. Беда в том, что веревка слишком скользкая, что никакой узел не может удержать груз.
В задаче спрашивается, упадет ли груз. Ответ - упадет. Простой вопрос, простой ответ.

Re: вопрос формулировки

[blk-104t.livejournal.com]

В задаче не спрашивается, может ли транспортер подстроить свою скорость и не утверждается это.
Именно утверждается, отсюда и нетривиальность решения и вообще в этом весь смысл задачи. А при твоём понимании условия тут действительно нечего решать.