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

Re: физика ab ovo

[ugputu.livejournal.com]

Правильно - транспортёр толкает колёса, а через них и самолёт с той же силой какой двигатель толкает самолёт. И это сходится с твоим идеальным транспортером который "имеет свойство мгновенно менять скорость своего движения и в этой скорости не ограничен, мощность его не меньше, чем у самолёта."
верно
Можно сделать физическую модель этой системы, то что я выше описал - колеса заменить шестерёнками, а транспортёр гусеницами. В этой модели двигатель пытясь толкнуть самолёт будет крутить транспортёр, что не то что происходит в задаче, но выглядет так же.

Двигатель будет пытаться толкнуть транспортер если самолет реальный и не будет, если идеальный.
Сила этого воздействия будет равна силе трения в колесах.
Она принципиально мала по сравнению с тягой двигателя. Если только не скомпенсировать ее дополнительным условием, например ускорением вращения. Я там ниже написал.
Ты опять не учитываешь колёса, а они в задачи даны, у них есть масса и что бы их крутить нужна сила.
Крутить колёса двигателю? Ок. На неподвижном полотне так и будет. И как ты представляешь себе отношение затраты энергии на ускорение массы самолёта (с колесами вместе) и затраты энергии на раскручивание колёс?
Что же касается самолёта на транспортере - раскручивать колёса прийдется пополам и дальше увидишь почему транспортеру достанется бОльшая часть работы.

Re: физика ab ovo

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Пардон - я ошибся, таки транспортёр не действует на самолёт, только на колёса и на себя - та сила с какой он их крутит компинсирует ту силу с какой двигатель двигает самолёт.

Заметь, ты продолжаешь строить разные теории объясняя задачу всё сложнее и сложнее, когда логика очень простая. Физическая задача она объясняет физический мир в котором всё логично - пока колёса приделаные к самолёту не скользят, а крутятся с равной противоположной скоростью к транспортёру и соответсвенно не двигаются по отношению к грунту, самолёт не движется.

Физики объясняют, то что они видят - самолёт не движется значит - силы равны. Писатели фантасты придумывают реальность - есть такая сила которая толкает самолёт пока его колёса стоят на месте сзади и одновременно на нём и самолёт летит.

Re: физика ab ovo

[ugputu.livejournal.com]

Физики решают задачи не исходя из чьих-то умозрительных посылок (раз транспортер, то колеса, то самолет), а ищут КАК именно происходит взаимодействие, рассматривают мир с позиции взаимодействия сил и энергий.
В двух словах я тебе уже описал, но повторю еще раз:
Двигатели толкают самолет вперед. Если эта сила ничем не скомпенсирована - самолет ускорится и взлетит.
Все остальное ты можешь читать или не читать, принимать во внимание или не принимать, но пока нет ответа на вопрос, какой силой компенсирована сила тяги двигателя и как она приложена к самолету - самолет разгоняется.
Напоминаю, что в условии задачи НЕ сказано, что самолет стоит на месте. Написано - "транспортер управляется автоматикой таким образом что". Там вовсе не сказано, что попытки транспортера успешны. В задаче спрашивается "Что будет?", а не "объясните почему самолет не взлетит"

И уж конечно, физики не пытаются объяснить что они увидели. Они ищут закономерности, узнав которые можно ПРЕДСКАЗАТЬ дальнейшее поведение подобных систем, а не придумывают объяснения для каждого конкретного случая и именно тем отличаются от шарлатанов.

Если же по поводу первого абзаца твоего ответа, то ты должен видеть дыру сам.
"транспортёр не действует на самолёт, только на колёса и на себя - та сила с какой он их крутит компинсирует ту силу с какой двигатель двигает самолёт"
Транспортер крутит колеса, а двигатель толкает самолёт. Связь между колёсами и самолетом какая? Колёса не есть самолёт. Они связаны с ним осями, на которых крутятся. И только и исключительно сила трения и может передать усилие с транспортера на самолёт чтобы его затормозить. Точнее - могла бы, но не может, ибо двигатели самолета имеют другой порядок мощности по сравнению с трением в осях. В чем легко убедиться наблюдая за взлетающими самолётами ;)

Re: физика ab ovo

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Я как раз всё объяснил, но ты игнорируешь это объяснение, а так же пропускаешь то что написано в задачи.

Связь между колёсами и самолетом какая?
Ты что издеваешься? Внутрения стенка колеса упирается об ось!

Re: физика ab ovo

[ugputu.livejournal.com]

Конечно, стенка колеса упирается в ось. И что?

Ты думаешь, что сможешь сдвинуть самолет, вращая его колесо за шину? Да, можешь, но только пока прилагаемое тобой усилие не превосходит силу трения в осях. Если ты будешь крутить сильнее - колесо будет прокручиваться, а самолет останется стоять на месте.
Примерно так же машина на старте может прокручивать колёса на старте, сжигая резину, и не ехать вперед. Только зацени разницу:
- двигатель жестко замкнут на колесо с помощью трансмиссии, а прокручивается пара покрышка-асфальт, имеющая хороший коэффициент трения.
- транспортер не жестко замкнут на покрышки, а прокручивается ось колеса, созданная именно для того чтобы свободно крутиться с минимальным возможным трением.

Конечно же во втором случае порог передачи усилия гораздо меньше. Попытка удержать самолет за вращающееся колесо приведет к ускорению врещения колеса, но не к остановке самолета.
(и дальше та же песня о нарастании сопротивления оси по мере роста скорости вращения и невозможности сравнять порядки силы трения в осях с тягой двигателей самолёта)

Re: физика ab ovo

[lexus-lyosha.livejournal.com]

Оо! теперь я себя это представил! Самолёт будет стоять на месте пока колесо не раскрутится до своей максимальной скорости которая ей позволяет достичь коэффециент трения с транспортёром, после чего колесо будет продолжать крутиться с этой скоростью (а транспортёр с такой же, но в обратную сторону), а самолёт будет разгонятся... Ну так чего ты сразу не сказал ;)

Re: физика ab ovo

[ugputu.livejournal.com]

Это твое описание уже ближе к реальности, хотя все еще не кажется мне верным. Надо подумать.

Объясняя, трудно понять где затык. Мне очевидно, что исходить надо из баланса сил, что смешивать горизонтально и вертикально направленные силы не нужно и что единственная горизонтальная сила кроме тяги - сила трения и что надо следить за соблюдением законов сохранения и далее по списку. Сразу отбрасывается куча вариантов, которые иначе заставляют сильно напрягаться, рассматривая бесчисленные невозможные "а если".

Не хочу больше повторяться. Просто поробуй как-нибудь еще раз перечитать уже написанное спокойно.

Re: физика ab ovo

[lexus-lyosha.livejournal.com]

На самом деле я рассуждал правильно когда описывал, что происходит физически - я ошибся в логике сказав, что когда колёса начнуть скользить по полотну, то условия задачи перестанут выполнятся. Потому что когда колёса скользят по полотну, то они продолжают крутиться медленее или потом перестают, но и полотно соответсвенно подстраивается под эту скорость, так что условия выполнены.

вспомнил пример!

[ugputu.livejournal.com]

Ресторан. стол, скатерть, посуда.
Если потащить скатерть медленно - посуда схедет со стола.
Если скатерть рвануть - (сила трения покоя будет преодолена, сила трения скольжения меньше) скатерть выскользнет из под посуды и та останется стоять на столе.

Вот так же и колеса из под самолета "выскальзывают", точнее - прокручиваются вхолостую, не не двигают самолёт.

= самолет толкают двигатели, которые к нему жестко прикреплены.

Re: физика ab ovo

[lexus-lyosha.livejournal.com]

На самом деле, почему в физических задачах часто не учитывают такие вещи как трения внутри колеси и т.д. Потому что оно сравнительно мало и это усложнит подсчёты. Но можно учитывать всё - просто считать и писать уровнения надо будет долшье.

Так же с этой задачей. Можно сделать эту систему реально. Всё для этого есть кроме транспортёра. Транспортёр такой что бы точно подгадал скорость нельзя построить, но можно построить такой каторый будет компенсировать то что колеса успоряются тем что сам будет чуть больше ускорятся. Таким образом самолёт будет слегка то вперёд катится, то назад. Так будет продолжатся пока колёса крутятся не проскальзывая, а кончится это тем, что колёса начнут скользить (т.е. не крутится по транспортёру) и самолёт взлетит, т.е. он взлетит после того как условия задачи не будут больше выполнятся.