Задача о цистерне
Вставка
- Опубліковано 29 вер 2021
- В ролике рассматривается знаменитая задача о движении цистерны, из которой капает вода. Решение отыскивается как с помощью законов сохранения, так и с помощью упрощающих моделей.
Ключевые слова: закон сохранения импульса, закон сохранения центра масс, momentum conservation, center of mass conservation.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Провел два эксперимента: в первом эксперименте взял пластиковую бутылку, подвесил ее на нитках и сделал асимметричное отверстие в отверстие вставит обрезок трубки от шариковой ручки сверху заливное отверстие. Эксперимент показал, что бутылка имеет тенденцию к смещению в длинную сторону от отверстия. Второй эксперимент был призван определить направление, по возможности качественно скорость и характер течение жидкости. Набрал в ванну воды и накидал кристалики марганцовки, открыл заглушку, подкрашенные струи марганцовки показали, что вода вытекает ламинарно и неравномерно. Было видно, что скорость истечения воды с длинной стороны была выше. Таким образом предполагаю, что скорость захода воды в патрубок при ассиметричном расположении неодинакова. С длинной стороны скорость захода воды в трубу выше , чем скорость с короткой стороны, а значит давление на стенку трубы внутри цистерны не равномерно. С короткой стороны давление на трубу выше чем с длинной стороны, это и создает условия для движения всей цистерны в длинную сторону от патрубка. Ну так же во время истечения воды происходит смещение центра масс в сторону трубы.
А если бы трубки не было, а было бы только отверстие (без вертикальных стенок)?
@@ivanpolyakov8983 без трубки эффектов ощутимых не было.
Дай те модель учителю...у него только рисунки
Снимаю шляпу перед такой целеустремленностью (без сарказма). Сам только "теоретически" готов. И вот, что натеоретизировал. Начало (про то, что скорость с длинной стороны выше)- полностью согласен. Чисто теоретически пришёл к тому же выводу. Просто потому, что вода сливается более или менее одновременно (именно, что более или менее), но в длинной стороне её сильно больше. Но это (на мой взгляд) предполагает, что в ходе слива, уровень воды в *длинной" части цистерны немного выше, чем в короткой. Иначе за счёт чего получится бОльшая скорость?
А дальше все просто. Левая и правая стенки одинаковы, но на левую (с длинной стороны) давит сильней.
В оконцовке же должно произойти следующее. "быстрый" поток с длинной стороны будет за счёт динамического давления подпирать медленный поток с короткой стороны. И статическое давление на стенку в короткой стороне окажется выше, чем в длинной. Кстати и площадь, воспринимающая давление тоже будет больше в короткой стороне в силу все того же перекоса уровней. То есть, возникнет обратная сила.
На рисунке некоторая неувязка. Кирпичи падают вертикально вниз относительно тележки. Но тележка подвинулась влево относительно земли. Значит, они не могут падать в стопку.
На ручнике стояла))))
Так тележка и не поедет. Вариант с тележкой не аналогичен цистерне: распределение массы груза по осям отличается, что уже не даёт аналогичности. Если бы таким примером можно было бы сдвинуть тележку, то выкидывание мешка с песком из воздушного шара позволяло бы придать ему движение вдоль земли, однако это не происходит.
Да и сам пример с цистерной вызывает много вопросов. Если у ракеты отклонить сопло двигателя на 90 градусов, то она будет будет вращаться, а не двигаться в перед.
@@user-hv4or2mz9q потому, что движение "тележке" придаёт транспортёр, который "отталкивается от неподвижного кирпича, который положили на этот транспортёр, а в самом конце, когда кирпич кидают вниз, никакое смещение центра тяжести не будет двигать тележку, кстати на воздушном шаре должно быть "движение" после сброса мешка, но не всего шара, а корзины относительно воздушного шара так же, как и на качелях. Выносим какой-то груз за качели, центр тяжести смещается в его сторону и качеля отклоняется в противоположную сторону, но если груз отпустить, то центр тяжести переместится обратно, т.е. качеля должна двигаться в сторону, где раньше был груз.
В общем с воздушным шаром тоже не эквивалентный пример и там наверняка какое-то движение должно быть, но наверняка вес всего шара с корзиной, людьми и другими "мешками" должен быть больше веса одного мешка, и движение должно быть очень малым
Молодчики! Так держать! Очень интересно! 👏Спасибо.
В роликах нужно больше подобных визуализаций с анимированной 2D графикой. Выглядит очень наглядно.
Поскольку в мультике можно нарисовать всё что угодно (даже "атомную ракету с непредсказыемой траекторией"), доказательная их ценность равна нулю.
спасибо за интересный опыт
Это мне напомнило ещё одну задачу.
Описать движение в двух случаях: 1) космонавт в космическом корабле переходит от носа к корме; 2) Человек на лодке переходит от носа к корме. Как изменится конечное положение и как будет происходить движение. Допустим, что это движение начинается в какой-то момент времени и происходит прямодинейно и равномерно относительно кораблей.
Хороший канал - вынуждает людей думать головой! Пишу комментарий спустя 8 месяцев с момента публикации. Интересно, кто-либо когда-нибудь его прочитает?! Ну и пусть. Быть может именно мое рассуждение кому-то и поможет.
Вода, на которую упал уровень в цистерне, и вода, покинувшая ее - это одна и та же вода. Трубка, из которой вытекает вода, расположена не по центру ёмкости, а правее. Центр масс сколь угодно малого количества вытекшей воды будет правее, чем центр масс убывшего уровня воды, который располагался по середине длины цистерны. Значит, масса вытекшей воды сместилась вправо. Тогда, чтобы суммарный центр масс остался там же, какая-то другая масса должна сместиться в противоположную сторону. Другая масса это - цистерна с оставшейся водой. Так какие силы толкают цистерну влево?! Вода в цистерне давит на ее стенки и на окружающую воду. Представим, что мы заменили воду в цистерне длинными сжатыми пружинами, расположенными горизонтально, уложенными одна на другую. Рассмотрим нижнюю пружину представляющую нижний слой воды. Вот, в цистерне образовалось отверстие и вода, находящаяся прямо над ним, провалилась в него. Тогда, возьмём и вырежем из нашей пружины, имитирующую воду, ту часть, что была прямо над отверстием. У нас получились две пружины поменьше с пустым пространством между ними. Так как вырез с отверстием расположены не посередине длины цистерны и исходной пружины, то получились пружины разные по длине. Однако, одинаковые по степени сжатия витков, ведь вырезались из одной пружины. Тогда концы обеих пружин граничащие с пустым пространством начнут движение в него и навстречу друг другу, и встретятся где-то посредине пустоты. Длина каждой из двух пружин при этом увеличится, а степень сжатия уменьшиться. Вот только небольшое удлинение левой, более длинной пружины, почти никак не отразится на степени ее сжатия, в то время как небольшое удлинение правой, короткой пружины, значительно уменьшит ее степень сжатия. В итоге в момент встречи двух пружин левая будет куда сильнее, потому вновь сожмет правую почти до исходного размера, при котором степень сжатия обеих пружин вновь станет равным. Таким образом, почти все пустое пространство уйдет на удлинение левой пружины. Выходит, все то время, пока левая пружина удлинялась она толкала левую стенку цистерны с силой, почти равной силе исходной пружины. В то время как, правая пружина толкала правую стенку куда слабее левой пружины и лишь в конце стала толкать правую стенку с той же силой, что и левая пружина толкает левую стенку. Получается, всё это время, суммарная сила воздействия обеих пружин на цистерну была направлена влево. Далее, мы свариваем эти две пружины в одну, открываем отверстие, вновь вырезаем фрагмент и т.д. Думаю, механизм понятен.
отличный ролик!!!
4:12 "Вытекшая из цистерны вода перемещается вправо" - нет, она движется строго вертикально. Загнутая труба есть продолжение цистерны. Неважно, как вода движется внутри, важно направление движения, когда вода покидает систему. Если мы заставим насосом воду циркулировать внутри системы, никакие толкающие силы не возникнут. Тем более, цистерна сама является трубой. Даже если вместо цистерны возьмем емкость произвольной формы, от этого ничего не изменится. В начале ролика кран был на трубе. В конце ролика Вы сxитрили, кран в цистерне, а труба пустая. Конечно, в момент открывания краника будет импульс движения, но при установившемся процессе никакиx сил, действующиx на цистерну нет, она движется по инерции при отсутствии трения. А моделирование на компьютере такое, какие формулы, такой и результат :)
Корректность исходных данных: где на штуцере стоит кран, и какая часть штуцера заполнена водой.
Чрезвычайно интересно. Хочу эксперимента
эксперимент разочарует преподавателя))
Очень интересно👍
Замечательный канал.
как всегда интересно
Похожая задача про лодку и двух матросов кидающих камни один с кормы, другой с носа.
Кстати если на платформе транспортёр выдвинуть за её край и убрать второго человека - это будет соответствовать крану с прямой трубкой, а это просто реактивная струя.
Пример с транспортёром не эквивалентен цистерне с трубой вниз, только тот момент, когда "второй" человек бросает кирпич вниз, т.к. в цистерне, движение воды по горизонтальной части трубы скомпенсировано "поворотом" трубы вниз, а движение кирпича по транспортёру ничем не скомпенсировано, для этого надо бы поставить такой-же кирпич вниз транспортёра
@@Veyron104 вот, вот...
Я восхищаюсь вашими наглядными примерами.
Но извиняюсь где взять такую рубашку как у вас?))
Человек, который ловит кирпичи испытывает силу направленную со стороны транспортёра и передаёт ее с помощью силы трения обуви на пол тележки. Видится, что в этот момент тележка должна ехать в обратном направлении.
znacit nenado lovit kirpici a dat im samim upast na Zemliu
Рассуждения, натурные и компьютерные эксперименты - это просто шик какой-то. Очень познавательно, спасибо.
Ну тут всё просто -- над трубкой образуется не скомпенсированный участок поверхности воды, соответственно правая часть цистерны приподнимется, трубка станет не вертикальной (наклонится влево), а значит цистерна поедет тоже влево. Это просто физика! :-) СПАСИБО!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! :-)
7:14 симметрично вода будет втекать только вначале ) ускорение разрушит эту симметрию )
За Algodoo это всегда лайк :)
всё, начинаем создавать машины на кирпичной тяге!😆
Как у нас некоторые водят, проблем с откладыванием кирпичей не будет.
Причём заметьте : сопло для кирпичей направлено вниз, а итоговое перемещение по горизонтальной координате )
Ответ на вопрос в конце ролика: При открытии крана в трубку начнет поступать жидкость. Образуется воронка, как в песочных часах. Т.к. воронка будет расположена правее центра, то уровень воды у левой стенки бака будет выше уровня воды у правой стенки бака. Более высокий столб воды слева даст бОльшее давление на левую стенку и приведёт к перемещению ёмкости влево
нельзя применять законы для неподвижных жидкостей и газов для движущихся жидкостей и газов
@@user-eb9jr3dt9s Почему?
@@ivanpolyakov8983 потому, что в движущихся средах они работают по другому. Например, закон об одинаковом уровне в сообщающихся сосудах в движущейся жидкости не работает. Соответственно ваш вывод про давление может быть не верным.
@@user-eb9jr3dt9s Ирина, не спорю. Но, согласитесь, жидкость ведь будет поступать в трубку преимущественно по центру. У краёв движения почти не будет, вода будет "засасываться" не со дна, а с поверхности. Это один довод. Второе - это закон Бернулли, который описывает и движущиеся жидкости. Так там статический напор ведь тоже присутствует как слагаемое.
Уверен, что закон об одинаковом уровне жидкости в сообщающихся сосудах работает, просто движение жидкости добавляет свой эффект, который и не даёт уровню быть одинаковым. И разность в уровнях как раз пропорциональна интенсивности движения. Думаю, так))
При открытом кране в трубе реативная сила будет давить разогнанным потоком воды на дальнюю стенку трубы, которая в свою очредь будет компенсирована отдачей импульса частиц воды при их рзгоне.(мы соеденили его с атмесферой, рассматривать что давление будет выше на изгибе на внутренней стенке из за меньшей скорости не применимо, как в замкнутой системе ) Цистерна только полетит вверх.
Можно привести пример, пожарник стоит на тележке, и из бранзбойда направляет поток горизонтльно Тележка поедет в противоположную сторону. На если на тележке вертикально закрепить экран, в которую направить струю, две силы скомпенисруются.
реактивная струя воды приподнимает правую сторону тележки. возникает угол между вектором силы тяжести воды и вектором силы реакции опоры дна цистерны. результирующая сила движет цистерну влево. )
реактивная струя возникла бы в том случае, если бы система была закрыта а внутри бочки былобы давление
@@lexnikols2444 давление столба жидкости там есть. Закрытость системы - не является необходимым условием.
В какой программе делали модель?
Я когда пробку в ванной вынимаю, тоже чувствую как дом двигается))
1998 году у меня была точно такая же рубашка. Хорошая рубашка.
С тележкой с кирпичами все будет совсем не так. Никуда она ехать не будет пока второй мужик забирает с нее кирпичи и гасит таким образом импульс.То, что он потом их бросает вниз, на телегу не влияет. Это всеравно если бы кирпич слетая с ленты бился в заднюю стену. а в полу была дырка. через которую он бы благополучно падал вниз, но уже после того как передал импульс стенке. Тоже самое и с бочкой, поворот трубы на выходе будет гасить весь импульс движущейся воды и чтоб на компьютерной программе все работало правильно. нужно задавать все параметры. вплоть до сопротивления силе трения воды об стенки бочки и трубы. А макет такой сделать не сложно на игольчатых подшипниках, сделайте и убедитесь. А для начала лучше подумайте почему ствол винтовки начинает двигаться назад только после вылета пули, а не когда пуля разгоняется еще в стволе.
Я так понимаю, что вода, если бы она вытекала ровно по центру, то вся масса воды собиралась бы одинаково: слева и справа от трубы. Но, когда отверстие в дне смещено направо, то масса воды должна перемещаться в сторону отверстия вправо (поскольку там образуется недостаток воды - она же вытекает из этого отверстия вниз). То есть, она течёт ВПРАВО к отверстию, а затем загибается ВНИЗ, направляясь в это отверстие. Этот загиб масс воды должен быть обеспечен правой стенкой. Стенка давит на воду, вода давит на стенку.
Подобные задачи легко решить применяя всегда 2 закона. 1 - В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. 2 - На систему может действовать только импульс реактивного движения, то есть скорость и направление покидающего вещества. Для данного опыта вода выливается вниз, а значит цистерна никуда не поедет.
Не обязательно тележка. Возьмите плавающую платформу. Например пенопластовую. Установите на нее емкость с водой. Трением платформы о воду при таких скоростях можно пренебречь, а качественно картина будет наглядной.
Снимите пожалуйста видео про закон бернулли. А точнее какая будет скорость потока после сужения воздуха прошедшего через воронку на открытом ветре в 1 м/с.
В открытом пространстве
Спасибо!!!
В последнем вопросе про слив воды из цистерны у правой стороны цистерна будет смещаться влево за счет того, что в правой части цистерны со стороны слива скорость нисходящего потока воды в слив будет больше, чем скорость нисходящего потока в левой стороне. А если жидкость имеет скорость, то гидростатическое давление этого потока на стенки снижается. И значит, на правую сторону цистерны вода будет оказывать меньшее давление, чем на левую сторону, где вода стекает вниз медленнее и оказывает большее давление на стенку. Вот эта разность давлений на боковые стенки и сформирует результирующую силу, направленную влево.
А разберите такой вопрос:какая должна быть скорость истечения жидкости и объём истечения отностильно полного объёма, в зависимости от высота столба жидкости, чтобы вся её энергия по mgh почти на 100% уходила в кинетическую, ведь значительная часть может уходить в тепло на дросселирование истекающего потока
Есть вопросец: когда вы рассуждали у меня сложилось определенное мнение, а когда вы показали модель у меня это мнение закрепилось: я правильно понимаю, что когда вода вытечет из цистерны тележка продолжит двигаться вправо? Ведь нет сил которые бы её остановили, кроме трения, которое мы не учитываем. В конце опыта результирующая сила давления воды на стенки разогнала тележку в правую сторону. И когда вода окончательно вытечет тележка продолжит двигаться вправо. Так ведь?
Ответ на вопрос в конце: силы давления воды на стенки сосуда будут отличаться. Их результирующая будет двигать тележку
Думается, ответ такой. Уровни жидкости в короткой и длинной частях цистерны не будут одинаковы. Сначала будет выше уровень воды в длинной части. Это обеспечит более быстрый слив воды из длинной части. Иначе мы имели бы ситуацию при которой короткая часть слилась, а длинная ещё нет. А так, статическое давление и, соответственно, скорость течения в длинной стороне больше чем в короткой и всё ок. А в конце эта избыточная скорость создаст что то типа гидравлического удара или приливного "подпора" и выше будет уровень уже в короткой стороне.
Ну а дальше умножаем бОльшее давление на бОльшую же площадь и получаем силу. В начале в одну (бОльшую) сторону, в конце в другую.
Можно вопрос задать? Если приложить одинаковую силу на грузовик и вагон одной массы - кто продвинится дальше? Рельсы/дорога - где кпд выше?
@@R-r-rS т.е. по рельсам кпд больше, потому что они гладкие? Есть какое-то влияние что рулить не надо?
Интересно соотношение веса цистерны и веса воды, а так же форма цистерны влияет траекторию движения цистерны только количественно или может и итоговое смещение оказаться в другую сторону?
Чтобы легче было понять, что будет происходит в задаче в конце, воду можно заменить на обычные канаты намотанные на бобины, установленные по краям цистерны. Если протянуть потом эти канаты через отверстие в полу цистерны, то можно будет увидеть, что потоки воды в цистерне движутся под разными углами. А значит и реактивная сила, возникающая при этом движении будет направлена в разных направлениях, и с одной стороны будет более вертикальной, а с другой наоборот более горизонтальной. Потому если такую цистерну оставить в открытом космосе, а гравитацию заменить механизмом, который будет выдавливать воду из неё, то цистерна не просто начнёт перемещаться в сторону, но и начнёт раскручиваться, так как неравными будут не только горизонтальные, но и вертикальные силы относительно цистерны.
Внутренние реакции системы перераспределяют движение всей цистерны относительно центра масс системы. В целом же центр масс системы будет неподвижен.
Подавляющему большинству коментаторов советую прочитать раздел физики про реактивное движение и когда возникают реактивные силы. В бочке, в которой вода самотеком вытекает вниз, да еще с закрытой пробкой, никаких реактивных сил возникнуть не может
Правильно. Но система смещает расположение собственных частей относительно друг друга, поэтому тележка просто пододвинется таким образом, что центр тяжести системы
останется на месте.
Во всех рассмотренных случаях цистерна будет двигаться влево с увеличивающейся скоростью, так как масса воды уменьшается, в момент остается неизменным. Когда вода перестанет вытекать, цистерна остановится. Обратно она не поедет. Андрей к месту упомянул аналогию с колесом Маха
Я думаю, что можно, без ограничения общности рассуждений, попробовать сначала перейти от
макромодели, основанной на статистических параметрах такие как давление и пр.,
к микромодели и упростить её.
Возьмем замкнутую системы находящуюся в инерциальной системе отсчёта без воздействия
других сил. Например, туже цистерну в вакууме движущуюся по геодезической линии
в мировом пространстве-времени. Внутри цистерны почти вакуум. Почти - это значит,
что есть одна молекула воды и демон, который может придавать этой молекуле
импульс движения за счёт своей потенциальной энергии. Демон жёстко закреплён в
этой цистерне.
И вот - начало эксперимента. Демон стреляет молекулой в каком-то произвольном
направлении. При этом, в первоначальный момент времени, импульс движения
переданный молекуле равен и противоположен импульсу который воздействует на
демона и значит на всю цистерну в целом. НО, пока молекула не про
взаимодействовала со стенками цистерны, импульс демона (и цистерны) заставит
изменить скорость замкнутой системы (а изменение скорости это и есть ускорение)
по законам Ньютона.
Если сейчас перейдём на макроуровень, то можем легко себе представить платформу на
рельсах (с теми-же ограничениями что и в исходном описании задачи, т.е. трения
нет, дополнительных сил воздействия нет) на которой вы, стоя на этой платформе,
горизонтально стреляете из (ружья/пушки/мега-рельсотрона). Как легко понять, и
надеюсь тут не возникнет разногласий, сила отдачи заставит двигаться вас и
платформу в сторону противоположную выстрелу.
Продолжим эксперимент. Через какой-то промежуток времени Δt, молекула воды достигла
стенки нашей цистерны и передала ей свой импульс полностью, т.е. произошло
полностью неупругое взаимодействие. В итоге импульс цистерны изменился, при том
на тоже самое значение что и в первоначальный момент, но только в
противоположную сторону. Соответственно и скорость цистерны изменилась на
противоположную величину, чем в первоначальный момент эксперимента. В итоге
цистерна продолжила двигаться по геодезической линии в мировом пространстве-времени,
как и ранее.
А если взаимодействие упругое? Более того - именно такое мы и будем рассматривать
дальше для макроуровня, иначе получится что вся вода немедленно впитается в
стенки цилиндра и всё остановится. Ну в этом случае получится осцилляция около
центра масс нашей цистерны. Ведь масса молекулы исчезающе мала по сравнению с
массой цистерны. И при упругом соударении почти весь импульс будет возвращён
молекуле. И так она будет метаться между стенок пока не успокоится окончательно
до состояния конденсата Бозе-Энштейна или Ферми-Дирака (тут я совсем не
специалист).
Для макроуровня - достаточно просто представить, что (пуля/снаряд/мега-цилиндр)
которым мы стрельнули, не улетел куда-то далеко, а попал в противоположную стенку
из адамантия на нашей платформе и полностью там размазался. Вся энергия, что
пошла на нашу отдачу, теперь приложилась к нашей платформе и остановила её
движение.
Вроде на микроуровне всё достаточно просто. Осталось теперь перейти к макроуровню.
НО, у нас-то система не замкнута! Молекулы воды вылетают из цистерны. И есть
давление атмосферы которое позволяет этой водичке выливаться. И ещё сила
гравитации (которая не совсем сила, но в этой модели надо её использовать)
которая наши импульсы в вертикальном направлении гасит и оставляет только горизонтальную
составляющую вектора. Надо опять упрощать модель.
Что можно сделать с открытым верхом цистерны? Да просто её сверху закрыть и
заварить. И накачать туда воды (а точнее с прослойкой воздуха, ибо вода что-то
плохо сжимается) под давлением в 1 атмосферу, или 10, или 1000. Вроде на
результат эксперимента это не повлияет.
Что будем делать с гравитацией? Очень хочется её исключить и рассматривать силы
только по горизонтальной оси. Но есть такой момент. Силы, которые действуют на
движение цистерны по горизонтали достаточно малы (именно поэтому мы вводим условия
по отсутствию трения и проч.). Но при этом существует реактивная сила от
вытекающей воды, которая действует противоположно силе гравитации. И таким образом
появляется момент силы, который пытается развернуть нашу цистерну относительно
её центра масс. А при развороте немедленно появиться составляющая реактивной
силы, которая будет двигать нашу цистерну в горизонтальном направлении. Оценить
величину этого влияния на общее изменение движения в комментах на YouTybe мне достаточно сложно.
Возможно это малая исчезающая величина, а возможно и нет.
Осталось определить главный источник сил, который действует на эту систему. А именно распределение
импульсов молекул воды на стенки цистерны. Сделать это, с достаточной степенью достоверности,
требует определённых знаний в области гидродинамики. И не смотря на
определённое образование в этой области (ЛКИ, диплом 1991 года) я вряд ли смогу
привести тут систему дифф. уравнений которые опишут эту систему.
Однако, в первом приближении, представим, что молекулы воды передают свои импульсы
полностью упруго. Таким образом, в изначальной картинке задачи, на вертикальные
стенки цистерны будут действовать одинаковые силы. Почти, за исключением тех
импульсов, которые не остались в замкнутой системе, а ушли за её пределы. И тут
вспоминаем тригонометрию. Если выходной патрубок направлен горизонтально вниз,
но находится не по центру цистерны, то горизонтальная составляющая суммарного
импульса молекул воды будет зависеть от соотношения длин от каждой из сторон
цистерн к высоте уровня воды. Там, где тангенс больше - больше и горизонтальная
составляющая.
В итоге, цистерна будет двигаться в сторону противоположную смещению выходящего патрубка
относительно центра цистерны.
Ура! Вы обосновали возможность инерцоида! Теперь в космос без ракет летать можно :))) Ну коллеги вы даете, сами точно еще не запутались? ;) Идея для понятности заменить воду транспортером с кирпичами отличная (по сути дифференциальное представление, разбить воду на капли). Действительно, когда первый человек кладет кирпич на ленту транспортера, эта лента прикладывает к кирпичу через терние силу и разгоняет кирпич, он получает скорость, так как сам транспортер жестко связан с платформой, то на платформу действует точно такая же сила, но в обратном направлении и она получает противоположно направленный импульс величина которого численно равна импульсу кирпича. Платформа поехала в лево. Пока все верно, а вот дальше уже не очень. Когда ваш второй человечик ловит кирпидон с транспортерной ленты разве он не гасит его горизонтальную скорость в ноль (что бы потом бросить его вертикально в низ)? Это с чего вдруг? Человечик тормозит кирпич своей рукой, кирпич прикладывает силу к руке, человек жестко связан с платформой ногами (предполагается что не скользит) и передает эту силу и соответствующий импульс в горизонтальной плоскости платформе (направленный уже в обратную сторону). Платформа остановилась. То что кирпич потом полетел в низ в данной постановке уже ни на что не влияет, сила будет действовать в вертикальной плоскости, и если бы дело было в невесомости, то платформа начала бы вращаться вокруг своего текущего центра масс. Таким образом, если продолжить транпортировать кирпичи пока они не закончатся, то платформа будет рывками сдвигаться в лево и остановится точно там и так, что бы ее новый общий центр масс с кирпичами остался ровно в том же самом месте где и был до всей это процедуры и ни в какое право потом катиться не будет (для этого движения нет никаких физических причин). С водой все аналогично. Все закончится так, что бы общий центр масс системы остался там где и был (надеюсь этот закон вы опровергать, и тем самым проложить в космос дорогу инерцоидам не намерены). Удачи.
Моё понимание изложенного следующее. Часть энергии падающего кирпича, перешла в движение. Прямолинейное движение, это только для первого закона Ньютона, в остальном, прямолинейное движение не существует.
@@user-xq3wo1rv1u Очевидно вы не вполне поняли о чем я писал, упрощу. Возьмем ракету, покоящуюся, в космосе, предположим что никаких гравитирующих тел больше вообще нет, и включим ее двигатель. Так вот, вся фишка в том, что когда ракета выработает все топливо (и будет продолжать лететь в одну сторону, а топливо в другую) что центр масс системы ракета-топливо от своего первоначального положения (пока ракету не включили) никуда не сдвинется ни на йоту и все время будет оставаться ровно на том же самом месте. И к сожалению, этот закон является истиной в последней инстанции дискутирование которого лишено всякого смысла. А очень жаль, так как в частности именно он убивает на корню всю идею возможности безопорного движения вообще как такового.
@@renovator7319 :)) "часть энергии..." часть какой энергии? ;) пожалуйста, не воспринимайте энергию как некую самостоятельную вещественную сущность, энергией (как цветом, или размером) должно обладать что-то. Если кирпич движется относительно земли - он обладает кинетической энергией. Если он висит на веревке над землей - он обладает потенциальной энергией. И в том и в другом случае ключевое слово это "относительно". Потому что, например, один и тот же лежащий на крыше десяти этажного дома кирпич будет обладать разной потенциальной энергией относительно балконов каждого из этажей, и в случае своего падения вызовет разрушения разных масштабов. Понятие энергии введено физиками для удобства понимания, манипулирования и расчетов.
@@Denis_Lvov Согласен с Вами, на все 💯 процентов, в своём комментарии, не уточнил, что часть, - потенциальной энергии, относительно Земной поверхности.
@@renovator7319 Отлично. Тогда если кирпич падает вертикально в низ, то его потенциальная энергия перейдет в кинетическую, он приобретет скорость, но эта скорость не создаст никакого импульса в горизонтальной плоскости, потому что импульс как и скорость величина векторная, платформа никуда не поедет, а кинетическая энергия летящего кирпича перейдет в тепловую при ударе о землю. Что бы платформа стала двигаться нужно сделать так, что бы проекция скорости кирпича на горизонтальную ось стала не нулевой, например, приладить к платформе скат в виде горки, тогда (пренебрегая трением) скатывающиеся в низ с горки кирпичи будут разгонять платформу в горизонте и мы получим ту же ракету.
Как первоапрельская шутка...тележка поехала без трения, ускоряясь...за счет большого объема воды в ней. А когда воды осталось мало...какая-то сила, судя по всему меньшая, её остановила, развернула и поставила на прежнее место.
Ваш канал называется "Физика в опытах и экспериментах". Давайте от рассуждений с мультиками перейдём к эксперименту и посмотрим натурный опыт с такой цистерной.
@@schetnikov где получить грант на эксперимент? Где поставить подпись?
Основные гранты в России идут на силовиков, поэтому на опыты уже не осталось, только на теоретику.
@@schetnikov Уважаемый Андрей Щетников! Вы не соблюдаете аккуратность в рассуждениях. Почему вы решили, что я _"готов экспериментировать только за деньги"?_ Вы же сами перечислили условия эксперимента, которые потребуют существенных материальных расходов, недоступных 95% населения. Один только куб метр ртути стоит более 65 млн рублей. Где взять такую сумму? В отличие от вашего канала, я не могу похвастаться логотипом "Фонда президентских грантов". Или вы так написали для того, чтобы меня как-то уязвить?
Есть поезда на магнитной подушке, но цистерн в этих поездах я ни разу не видел )))
@@schetnikov вы не знаете меня достаточно, чтобы угадывать мои эмоции. Андрей, Вы снова не аккуратны в ваших суждениях. Это как бы не эталон для человека, который публично учить рассуждать других.
Если сразу заполнить трубку водой, то тележка всё равно поедет влево. То есть именно "толчок" воды о правый край трубы вначале тут не важен. Всё получится даже если вода течёт плавно.
@@user-xq3wo1rv1u я просто тоже делал симуляцию в программе. Причём сначала ждал, чтобы жидкость "устаканилась", то есть не было лишних волнений при открытии краника. И конструкция плавно отъезжает налево в течение большей части вытекания. И только в конце начинается движется вправо. Причем если вода будет вытекать не просто наружу, а попадать в другую емкость (связанную с первой), то вся конструкция просто сдвинется налево и остановится. В этом случае импульс сохраняется и в конце движения нет. А если вода утекает наружу, то струя может идти под углом, унося с собой часть импульса (горизонтального).
В комментариях, отвечая на заданный вопрос, было правильно замечено, что разность давлений воды, на стенки цистерны, при вытекании воды вертикально вниз, ближе к правому краю цистерны, заставляет всю ёмкость, двигаться влево. В связи с этим, позвольте задать следующий вопрос. Допустим, что левый край цистерны упирается, всей своей площадью, на некоторый вал, способный вращаться вокруг своей оси. Тогда, интересно было бы выяснить, в какую именно сторону, относительно внешнего наблюдателя, начнёт вращаться цистерна вокруг данной оси, при течении жидкости, в той же ситуации.
Ось закреплена в грунте планеты?
@UChByV87ox3CCrSDykKuEs9w , Так какие условия? За что подвешена? Результат же взаимодействия будет разный в зависимости от условий.
@@RobotN001 Всё условно, может быть и подвешена.
@@RobotN001 Думаю, что опора, верхняя, или нижняя точка крепления вала, не важна. Главное условие, что вал находится в вертикальном положении, по отношению к поверхности Земли, и перпендикулярен направлению движения цистерны.
В примере с вагоном и транспортером, второй человек ловит кирпичи личиком.
И с каким же давлением должна вылетать вода чтоб тележка двигалась? А все ли учтено в программе? Попробуйте запустить симметричный мультивибратор в таком эмуляторе.
Такая тележка может быть смоделирована лодочкой. Было бы хорошо провести реальный опыт.
@@schetnikov Ну я то как раз программист, мне моделирование ближе, но когда мы начинаем учитывать относительно слабые эффекты, тогда модели могут нас подводить, так как они могут не учитывать взаимодействия которыми мы пренебрегли, но которые начинают проявляться в таких условиях.
Лодочка заберёт часть горизонтального импульса на трение об воду )
Потому что , импульс вначале направлен влево , так как трубка заполняется водой)))
В конце эксперимента тележка продолжает двигаться вправо, что нарушает закон сохранения импульса?
У меня такой вопрос, почему в начале задачи говорится что цистерна сверху открытая, т.е, на жидкость действует атмосферное давление, а при математическом моделировании в программе, цистерна закрытая, ведь при истечении жидкости во времени сверху цистерны внутри свободного пространства между водой и верхней стенкой цистерны будет образовываться вакуумметрическое давление, и по мере его возрастания, через нижний патрубок, встречно вытекающей воде, будет всасываться воздух. Мне кажется, что при математическом моделировании не учли все законы и факторы которые будут проявляться на реальном эксперименте.
Рубашка классная!
В компьютерном моделировании цистерна остановилась после полного вытекания или нет?
Не должна бы. Вытекшая вода летит где-то внизу влево (ну или уже упала на Землю и передала ей свой импульс влево), значит тележка должна двигаться вправо чтобы скомпенсировать этот импульс
@@andreykuznetsov7442 , и получается, что взаимодействия по разным осям некоммутативны.
Вода начинает вытекать и цистерна движется влево. Вытекающая вода имеет импульс теперь влево. Центр масс вытекающей вводы в условиях отсутствия трения движется влево, а цистерна затем вправо. В таких условиях цистерна должна двигаться вправо без остановки. Просто воды в программе моделирования я не вижу, после вытекания.
Это задача Охоцимского, несколько я понимаю. Осталось только уравнения написать. 😉
Всё как в первом варианте. На воду давит сила тяжести (или сила наддува бака). После открытия краника, эта сила разгоняет жидкость вниз, и за счёт геометрических ограничений бака, жидкость ускоряется как на горке\трамплине , сила инерции жидкости давит в бак, бак давит силой реакцией на жидкость, жидкость уходит вбок в сторону краника, бак уходит в другую сторону. В колене краника происходит такой же процесс, но тянет он бак в другую сторону. Вначале сила в баке превосходит силу в кранике, поэтому бак ускоряется влево, затем в середине процесса силы почти равны, в конце сила в кранике превосходит силу в баке.
ничто никуда не давит, все уравновешено. иначе бы бак в космос улетел)))
Я пересмотрел ролик про реактивное движение, теперь у меня бак хочет улететь вверх)), по третьем закону, на так как краник не в центре тяжести, он перевернется)
бак улетит вверх если он будет закрыт и под давлением, если вода течет самотеком то никуда он не улетит
Рубашка красивая
Забавно, ещё вчера объяснить вытекание воды из цистерны и связанные с этим явления мне казалось весьма непростым делом, но стоило мне прожить с этими мыслями всего один день и в моей голове уже несколько объяснений - одно проще другого. Это к тому, что не нужно считать что-то невозможном, даже не пытаясь найти ответ или решение. Может так случиться, что ответ сам найдет тебя, стоит только не отворачиваться от вопроса.
Итак, что же будет происходить, когда в цистерне заполненной водой и открытым люком в крыше вдруг появится отверстие где-нибудь в дне но не по центру? Наверное многие знают, что вода, также как и атмосфера, это упругая среда. Если, вода прямо над отверстием в цистерне вдруг исчезнет, провалившись в него, то вода вокруг устремиться в образовавшуюся пустоту. Пустота ведь не давит на воду, зато окружающая вода давит, толкая воду в пустоту. Таким образом, по мере смещения воды, в цистерне начнет разрастаться область пониженного давления. Это как взрыв наоборот - схлопывание в сторону отверстия. Отверстие будет как бы засасывать в себя часть давления в среде. Соответственно, чем ближе участок среды к отверстию, тем сильнее в нем упадет давление, чем дальше, тем давление будет ближе к исходному. Соответственно на стенки, находящаяся ближе к отверстию будут давить участки среды с меньшем давлением, чем на стенки максимально удалённые от отверстия. Именно разность в давлении среды на разные стенки сосуда и создает силу смещающую сосуд в сторону. Ведь давление это и есть сила, просто приходящаяся на единицу площади. Чем правее отверстие в сосуде, тем меньше водная среда давит на правые поверхности сосуда, а значит сосуд будет тянуть влево. Наверняка, подробное распределение давления каждый из вас наблюдал собственными глазами. Допустим, уровень воды в цистерне не слишком велик, в сравнении с образовавшемся в днище отверстием. В этом случае, на поверхности воды над отверстием возникнет воронка. Ее форма определена гидростатическим давлением столба жидкости и давлением в толще жидкости под этим столбом. Другими словами, чем ближе точка поверхности к оси воронки, тем ниже давление в толще под ней, и тем ниже в этом месте опущена поверхность воды. Можно сказать, что форма воронки наглядно показывает распределение давления в толще воды. По мере падения уровня воды, форма поверхности воронки тоже меняется, показывая изменившееся распределение давления в среде. Которое в свою очередь изменилось из-за изменившегося соотношения высоты воды в сосуде с размером отверстия в нем.
я не понял( почему изначально тележка двигалась влево? В 4:12 Вы говорите, что вытекшая из цистерны вода перемещается вправо? А по-моему покинув излив крана она перемещается только вниз, не?
Центр массы воды сместился вправо из центра тележки к крану. Тележка сместилась влево. Если мысленно удлинить кран вправо на размер две - три тележки, будет понятнее.
Да, там неподробно сказали. Пока вода не доберется до загиба трубы, это просто реактивное движение. Когда вода ударит в загиб это почти остановит тележку. Но не совсем: центр массы воды в цистерне посередине цистерны, а у вытекшей воды - в районе крана (по крайней мере поначалу), значит центр масс всей воды вцелом потихоньку из центра тележки сдвигается в сторону крана, вправо. Значит сама тележка потихоньку влево должна ехать.
@@velodanc отлично, это как раз то о чем я думал- человек раскачивается на скейте. Теперь вопрос: за счет чего сместился центр масс? За счет массы воды в изливе?
@@velodanc вот! И мне так же кажется. но получается вся фишка движения в длине горизонтального колена излива? Но вообще то тут тогда неправильная постановка задачи, потому что на размерах излива акцента не было, значит ими вообще можно было бы пренебречь- а тогда и не было бы движения
8:55 так сделайте измерение импульса настоящей тележки весами. А то, что она движется, мы вам и так поверим)
Да
Вытекающая вода создает нескомпенсированный момент и реакцию относительно центра масс. И тележка поедет влево. Пока вытекает вода.
Проведите опыт со светом и двумя щелями, но где свет ведёт себя как частица, будучи под наблюдением. А то я много слышал об этом, но видео нет. Ребят, поддержите лайком
Разве центр массы будет сиещаться?
А если трансформировать задачу. Та же цистерна, но разделенная внутри перегородкой напополам. Одна часть с водой, другая пустая. В перегородке около дна есть затвор. Открываем затвор. Вода начинает перетекать в пустую часть. Как будет двигаться цистерна?
@@user-xq3wo1rv1u а в космосе бы это сработало? Можно ли там придать импульс телу просто изменив его центр массы?
@@user-xq3wo1rv1u извините, опять непонятно, совсем забыл физику... но если цистерна в космосе получит импульс в одну сторону, почему потом она должна остановиться? Разве она не будет продолжать двигаться равномерно и прямолинейно? Блин, я понял что в невесомости это не сработает хотя бы потому что вода не будет перетекать...там же нет давления...
@@user-xq3wo1rv1u посмотрел видео про колесо маха и кажется вы правы. Когда вода достигает второго колена, возникает сила тормозящая колесо, да...
"Закон сохранения импулься" и "Закон сохранения положения центра тяжести (масс)" (2:20) - это НЕ ДВА закона, а одно и то же. Конкретнее: второе есть следствие первого, если отсутствуют действующие силы.
Кстати, вот Вам тема - как раз для уровня тутошних сессий: "Всегда ли центр масс и центр тяжести совпадают?"
Вообще, конечно, появляется интересная тема: в начале роликов мы видим логотип "Фонда президентских грантов". А на экране этих грантов что-то не видно. Все экспериментальные установки словно с канала "Сделай сам из скотча и строительного мусора".
Под предыдущим видео было пояснение, что поставлено жесткое требование не использовать для изготовления экспериментальных установок ни станков ни дефицитных материалов. Сделано для того чтобы каждый мог повторить эксперимент. И ребята здорово изголяются чтобы выполнить соблюсти условие. На мой взгляд это безусловный плюс.
Я бы вынес это объяснение в описание под каждым видео. Хотя... кто его читает-то?
так президент всё и спёр, деньги на оффшорах у виолончелиста Ролдугина =).
Импульс тележка получает когда человек стоящий на ней ловит движущийся кирпич а не бросает его вниз
импкльс тележка получает когда кирпич падает на движущийся транспортер, а мужик, который ловит кирпич, уже гасит этот импульс, в итоге телега стоит на месте))
философское наследие.
Я не люблю эксперименты без полного указания условий его проведения. Программа Algodoo свободна для скачивания, а повторить эксперимент не представляется возможным.
Как моделируется вода неизвестно (можно подозревать что конечными неделимыми каплями, судя по анимации). Есть ли трение? (Ведь как-то возмущение поверхности возникшее в начальный момент исчезло) Хотелось бы , в первую очередь, узнать начальное соотношение масс тележки и воды.
Вода будет двигаться преимущественно слева направо, поэтому реактивные силы будут толкать цистерну влево.
Как же так. Вода, покинувшая цистерну явно летит влево (туда же, куда катится цистерна), а не вправо, потому что конец трубы загнут вниз
@@andreykuznetsov7442 внутри цистерны
@@Mr.Not_Sure Неважно куда движется внутри цистерны. Когда рассматривается реактивное движение ракеты, не учитывают куда там топливо по шлангам перекачивается внутри ракеты. Главное в какую сторону оно выбрасывается снаружи. У цистерны вода сначала была вся неподвижна, а в конце вся летит влево (или падает на землю, передав ей импульс влево). Так что суммарная по времени реактивная тяга направлена вправо. Конечно, в начальный момент вода ускоряется вправо относительно земли, а влево ещё нигде не движется. Тогда цистерна и получает толчок влево.
@@andreykuznetsov7442 в случае с ракетой пренебрегают из-за малости, а не из-за отсутствия. Реактивные силы действуют везде. И по-моему, мы говорим о разных цистернах. Я - про ту, которая в конце этого ролика
@@Mr.Not_Sure И я о цистерне в конце ролика. Она катится вправо, правильно? Значит, казалось бы, силы толкали ее вправо. А вы написали выше, что силы толкают цистерну влево. Я запутался
Да, что-то я о том, что будет, когда вода закончится, не додумал.
Та вода, что уже вытекла, действительно продолжает лететь влево.
😀
У меня вопрос появился: неужели тележка действительно вернулась на старое место, когда вытекали последние остатки воды? Или это случайно получилось?
она никуда и не ехала со старого места, если правильно все задать))
@@schetnikov Точно. Мы же без трения модель взяли
Интересно - я дождусь в рубрике про реактивное движение разбор реверса тяги реактивного двигателя?))
А что там осталось непонятным?
@@andreykuznetsov7442 ну, например, почему если дуть в парус, сидя на корме, то никуда не поплывешь, если дуть вентилятором в миску - машинка тоже с места не сдвинется, а если дуть турбореактивным двигателем в реверсный насадок то самолет может тормозить и двигаться назад.
@@tech_eng Были эксперименты с миской или подобным изогнутым лотком. Вентилятор дует в миску вперёд, а тележка катится назад. Вы видели? Таких видео в ютубе немало. Почему думаете, что это невозможно?
@@andreykuznetsov7442 а где я писал о том, что думаю, будто это невозможно? Вроде как пишу о видео на этом же канале, где тележка неподвижна и реальных самолетах, которые движутся задним ходом при помощи реверса тяги. И именно это мне не понятно, отвечая на Ваш вопрос.
@@tech_eng Значит, у нас непонимание друг друга. Вы написали выше, что если дуть вентилятором в миску, машинка с места не сдвинется. Я из этого сделал вывод, что вы буквально так и считаете, как написали - если дуть вентилятором в миску, она не сдвинется. А как вас тогда понять? Что вы имели в виду, если не конкретно то, что написали?
Далее вы написали, что на этом канале машинка неподвижна. А вот ссылка, где она на этом канале двигалась ua-cam.com/video/SfAlHB7_mrY/v-deo.html
Не знаю, что сказать тогда...
не могу согласиться с тем что цистерна будет двигаться вправо под конец вытекания воды. ты всё так же отбрасываешь эту воду от себя, полететь за ней вслед не представляю возможным.
А почему вы не учитывает - влияния движения свободной поверхности на движения цистерны, что свободная поверхность будет останавливать движения цистерны. А если есть вопросы пожалуйста почитайте - влияние движения сводных поверхностей на остойчивость судов.
мне кажется или в эксперименте с тележкой и транспортером забыли про центробежную силу и силу трения ленты о воздух?
Поедет ли тележка со смазанным по столу маслой (ну или же водой) в реальности
Хочется проверить эксперисентально! Вместо цистерны взять плавающий предмет и проделать всё в ванной.
@@schetnikov цистерны нет пока..
@@schetnikov И не говорите.. Ужасно интересно всё это, сам очень люблю подобного роды задачи, но - банально некогда. Но при случае обязательно проверю! Плавающая платформа (лодка) будет постепенно "всплывать" (по мере опорожнения ёмкости), уменьшая сопротивление воды, нарушится чистота эксперимента.
@@schetnikov математическая модель использует сжимаемую жидкость!
это видно на скорости воспроизведения х0.25,
в самом начале опыта.
тележка сместиться влево из-за импульса смещения центра масс.
движение вправо это скорее всего ошибка мат. модели.
(так как жидкость ударяется о стенку патрубка неупругое соударение, а значит давление в жидкости не так смоделировано как в реальности)
мое мнение:
на практике смещение вправо если будет, то очень незначительно по сравнению с перемещение влево.
@@user-en2ze2um2b Можно сливать воду в лодку.
А ещё, если сливать воду (из цистенны на плавающей лодке) в ванну, то в месте слива будет обравовываться водяной "бугор" и лодка поплавёт прочь от места слива воды. Или наоборот - образуется водяная воронка и лодку к ней притянет.
А зачем второй человечек? Если кирпичи будут просто падать с транспортера. Тогда возвратного импульса не будет? И тележка будет катиться бесконечно
Опыты наглядные плиз!без компьютеров 😁
ну как и с кирпичами
Вона почему, у меня на огороде сартир покосился!
С патрубком строго вниз, но не по центру, цыстерно сдвинется за счёт разность давлений на боковые стенки, которая возникнет из-за разности уровней внутри цыстерно. Внутри ёмкости вся масса воды будет двигаться неравномерно. Со стороны трубки давление на стенку будет немного меньше. А с той стороны, где воды "больше", жидкость будет истекать медленней, соответственно, уровень воды будет отставать от уровня с противоположной стороны, где воды "меньше".
А сама вода, двигаясь по трубе, не будет ли толкать цестерну за счет трения о стенки трубы?
правильная мысль, но на стенке противоположной трубе будет создаваться избыточное давление компенсирующее все порывы воды сдвинуть цистерну трением, иначе ствол винтовки во время выстрела дергало сначала вперед, пока пуля внутри, а поом назад, когда пуля вылетит
-продляем- *продлеваем*
Думаю она поедет защет того что вода ударяя в землю будет её толкать. И поедет она влево
А отчего не использовать магнитный подвес вместо колес?:)
Можно на параллельных ниточках подвесить...
Как Мюнхгаузен себя за волосы из трясины вытянул.
если в цистерне не будет сверху дырки, то на каком то этапе вода просто перестанет из нее вытекать из-за разряженного воздуха внутри.
Зависит от диаметра трубы. При достаточно большом диаметре воздух будет поступать в цистерну через трубу. С характерным бульканьем :)
Как призывала секретарша из "Служебного романа" - Всё должно быть КОМБИНАТОРНО!!!
Пока не готов согласиться с автором насчет перемещения цистерны !
Форма записи формул для данного примера на мой взгляд не совсем корректная .
Никакой нескомпенсированой горизонтальной составляющей здесь нет !
Если струя воды направлена вниз под действием давления г.с. столба жидкости , то какая горизонтальная составляющая должна двигать её по горизонтали !?
Другое дело , приподнимать вертикально вверх край цистерны , согласно правилу рычага , на котором истекает жидкость вниз .
вправо поедет.
Интересный вопрос у меня возник при сравнении гидростатического давления на сечении трубы и импульса силы от этого же потока воды в трубе.
Сила от давления Fр=S*V^2*q/2
Сила от секундного импульса Fv=S*V*q*V=S*V^2*q
итого Fp/Fv=1/2
То есть нескомпенсированная сила от давление на противоположной стенке цистерны на сечении трубы оказывается в два раза меньше, чем импульс силы истекающей воды при данном давлении
Как так????
Поджатие струи при конойдном заходе даёт потери всего в 0,05 напора и его можно практически не учитывать (т.е. погрешность 5%).
При этом поворот трубы на 90 градусов (гидростатическое давление при центростремительном ускорении поперёк радиусной струи а= V^2/R) даёт тягу ровно в Fr=b*h*q*R* V^2/R=(S=b*h)*q*R* V^2/R =S*q*R* V^2/R=S*V^2*q
То есть Fr=Fv=2Fp
То есть тяга горизонтальной струи действительно в два раза выше, чем гидростатическое давление при разгоне до гидродинамического давления равной величины.
Проведя эксперимент с истечением воздушной струи от подвешенного на нитках надувного шарика наглядно убедился, что горизонтальной тяги загнутая вниз труба не даёт.
При этом прямоё истечение горизонтальной струи даёт вполне заметную по отклонению нитей тягу.
@@schetnikov , я его смотрел, и даже комментировал.
Вот только в данном случае с цистерной мне удаллось как-то сравнить с опытными данными и прямым расчётом тяги на повороте потока.
Получается в действительности тяга струи с коноидальным заходом выше, чем сила от нескомпенсированного давление на противоположную стенку
Так какой расчёт верный: по нескомпенсированному давлению или по импульсу при одной и той же скорости истечения?
Докопаться до ФИЗИЧЕСКОЙ ИСТИНЫ- не это ли наша главная задача?
@@schetnikov , я тут додумал до конца мысль и выяснил как двойная тяга реактивной струи из насадка с коноидным заходом уравновешивается одинарным давлением нескомпенсированого участка напротив патрубка.
Оказалось, что необходимо в расчёт добавлять не только положительное давление на стенке против патрубка с реактивной струёй, но и учитывать ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ давленеие на самом коноидальном заходе!
Так на выпуклой поверхности создаётсяРАЗРЕЖЕНИЕ на поверхности стенок вокруг цилиндрического патрубка .
Правда давление это не по Бернулли, а из-за центростремительного ускорения на отрыв от круглой стенки коноида, создаваемого движущимся по криволинейной траектории потоком воды..
Получается затухающее колебательное движение, что закономерно