Можно ли привести в движение парусную лодку
Научный форум dxdy
| Вход Регистрация | Donate FAQ Правила Поиск |
Парадокс парусной лодки и вентилятора
Будет ли двигаться парусная лодка вперёд, если на корме установить мощный вентилятор и направить поток воздуха в парус? (см. в конце открывшейся страницы http://www.college.ru/modules.php?name= . nk&cid=124 )
Вспомним мультфильм «Ну погоди», где волк дует в парус и таким образом догоняет зайца. Эта ситуация вызывает у зрителей улыбку, т.к. подсознательно кажется парадоксальной, т.е. неосуществимой в реальности.
Но на этом парадоксальность не заканчивается. Эта задачка задавалась молодым выпускникам физических факультетов самых престижных российских вузов (МГУ, МФТИ, МИФИ) и в 18 случаях из 20 ответ был конкретно однозначным: «Парусная лодка будет стоять на месте, т.к. в этом случае сила давления потока воздуха является внутренней силой, которая не может сообщить одно общее движение лодке с находящимся на ней вентилятором». И только два из двадцати задумывались (вероятно, плохо учились, но один из них дал правильный ответ).
Казалось бы, вопрос снят, т.к. большинством голосов молодые физики-теоретики постановили, что парусная лодка с работающим вентилятором будет стоять на месте. Однако, это не так.
Если изготовить модель парусника и поместить на корму вентилятор, то при его, вентилятора, работе парусник приходит в движение, т.е. начинает перемещаться вперёд вопреки результатам голосования. Да и скорость перемещения не шуточная, на реальной модели она достигала 3км/ч (ФИПС рег. № заявки ххххххххх).
Это значит, что в рассматриваемой задачке не может идти речи о только внутренней силе. Тем более, что система корпус – вентилятор – парус является открытой, т.е. вентилятор берёт воздух из окружающей среды и направляет его мощным потоком в парус. Парус изменяет направление потока воздуха и возвращает его, воздух, назад в окружающую среду.
При осмыслении этой задачки возникает любопытная казусная ситуация, связанная с классической механикой. Когда сила действия на лодку и сила противодействия в виде встречного потока воздуха и трения корпуса о воду уравновешиваются, скорость лодки становится постоянной, т.е. V>0=const, при F1+F2=0. Если сумма сил равна нулю, то по какой такой загадочной причине парусник плывёт? Что обеспечивает и поддерживает движение парусника с постоянной скоростью?
http://sail.mirit.ru (здесь видеофрагмент испытаний модели парусника)
Классическая механика не имеет ответа на этот вопрос, или имеет?
