ZL

O wszystkim i o niczym - Zagadka na środę - samolot na taśmociągu
Kwinto - 2008-09-10, 10:21
: Temat postu: Zagadka na środę - samolot na taśmociągu
Z ciekawym problemem się zetknąłem ostatnio:



Wyobraźmy sobie samolot na ruchomym lotnisku (coś a'la taśmociąg), samolot rusza w jednym kierunku, podczas gdy taśmociąg przesuwa się w kierunku przeciwnym. Taśmociąg posiada system, który śledzi prędkość samolotu i ustawia prędkość taśmociągu na identyczną, (ale oczywiście w przeciwnym kierunku). Czy samolot da radę wystartować?

Na okołofizycznych internetowych forach wylano masę łez, stoczono szereg flejmów i użyto masy fałszywych argumentów nawet na poparcie właściwej odpowiedzi - wszystko to (jak i wyjaśnienia zagadki) jest googlalne, ale zachęcam do samodzielnego przemyślenia i przedyskutowania, bo zagadnienie jest bardzo ciekawe :)
Demelain - 2008-09-10, 10:31
:
Jeśli to Harrier, nie widzę problemu ;)

PS. A pomijając start pionowy, wydaje mi się, że da radę, jeśli po osiągnięciu właściwego przyspieszenia podniesie kółka :)

EDIT: Pisząc "przyspieszenie", miałam oczywiście na myśli przyspieszenie wobec taśmy. Dopóki stoi na taśmociągu, jego przyspieszenie wobec ziemi i powietrza wynosi 0.
Anula - 2008-09-10, 10:38
:
Tak na szybko bez wielkich przemyslen.

Aby powstala sila nosna musi byc przeplyw powietrza wokol skrzydel samolotu.
Jezeli samolot bedzie stal w miejscu wzgledem np. ukladu napedowego pasa to rowniez nie bedzie przeplywu powietrza wynikajacego z ruch samolotu, ale z drugiej strony krecace sie smiglo powoduje taki ruch.
Jezeli smiglo bedzie w stanie wytworzyc odpowiedni przeplyw i powstanie sila nosna wieksza od ciezaru samolotu to wtedy samolot powinien sie poderwac do gory.

Gdyby samolot poruszal sie za pomoca napedu na kola to nie podnioslby sie do gory.

Moge sie kompletnie mylic bo szkole zakonczylem dawno temu :)
Demelain - 2008-09-10, 10:42
:
Pytanie, czy po wyeliminowaniu tarcia i sztucznego oporu wynikającego z ruchu taśmy (czyli po podniesieniu kółek) na samolot będzie działała siła bezwładności, która spowoduje jego ruch do przodu, a potem w górę?

PS. Nie wykluczam, że bredzę... ;)
Demelain - 2008-09-10, 11:30
:
Tak się ciągle zastanawiam i przyszedł mi do głowy taki przykład:

Jeśli będę biegła po taśmie poruszającej się do tyłu z moją prędkością, będę stała w miejscu (względem ziemi), dopóki taśma będzie się poruszać. W chwili, gdy się zatrzyma, ruszę do przodu z prędkością, którą miałam względem taśmy. Takie zatrzymanie taśmy to to samo, co podniesienie kółek samolotu, więc podtrzymuję swoją odpowiedź. Poleci :)
Kwinto - 2008-09-10, 11:38
:
Alishya napisał/a:

Jeśli będę biegła po taśmie poruszającej się do tyłu z moją prędkością, będę stała w miejscu (względem ziemi), dopóki taśma będzie się poruszać. W chwili, gdy się zatrzyma, ruszę do przodu z prędkością, którą miałam względem taśmy. Takie zatrzymanie taśmy to to samo, co podniesienie kółek samolotu, więc podtrzymuję swoją odpowiedź. Poleci :)


Ale czemu te kółka miałyby się podnieść? :)
Demelain - 2008-09-10, 11:53
:
Nie wiem, jak dokładnie wygląda mechanizm startu. Mam takie wyobrażenie (całkiem możliwe, że mylne), że powinno się pojawić jakieś oddziaływanie między powietrzem a skrzydłami samolotu - najpierw poziomo, a potem pionowo (jakaś część skrzydeł się porusza chyba) ;) No więc jak te silniki rozpędzą już samolot do odpowiedniej prędkości względem bieżni, to wydaje mi się, że samolotowi powinno się pozwolić polecieć trochę do przodu, żeby mógł się wznieść. Ale jeśli tak nie jest i musi być tylko odpowiednio zwrócona wypadkowa sił na kierunku zbieżnym z grawitacją i tarciem, to pewnie kółka nie muszą się podnosić. Tyle, że przy podniesionych byłoby łatwiej, bo nie trzeba by było pokonywać tarcia ;)

Jaki jest kierunek siły nadawanej samolotowi przez silniki? Co podnosi samolot do góry?
Kwinto - 2008-09-10, 11:55
:
Alishya napisał/a:
No więc jak te silniki rozpędzą już samolot do odpowiedniej prędkości względem bieżni

Ale bieżnia przesuwa się do tyłu tak, aby zniwelować ruch samolotu do przodu...
Vegelus - 2008-09-10, 11:56
:
Chyba odleci - napęd samolotu powinien dać odpowiednio duży przepływ powietrza, a tutaj duży wpływ ma prędkość samolotu.
Bardziej ciekawi mnie jednak problem jak to praktycznie wykorzystać i gdzie? I czy jest to opłacalne? Pierwsze jest dość proste - choćby i lotniskowce. Drugie - raczej nie, skoro nigdzie tego nie widać - za dużo problemów, choćby i z dostosowywaniem prędkości taśmy do aktualnej prędkości samolotu.
A to o czym Aga mówi - nie ma sensu zastanawiać się nad kółkami tylko sterami. Kogo by tam w sumie kółka obchodziły :>.
Demelain - 2008-09-10, 12:02
:
Kwinto napisał/a:
Ale bieżnia przesuwa się do tyłu tak, aby zniwelować ruch samolotu do przodu...


Taśma się przesuwa, ale samolot ma zerową prędkość tylko względem całej konstrukcji bieżni. Względem punktów na taśmie ma dwa razy większą niż ta, którą powoduje jego własny napęd. Druga połowa wynika z ruchu bieżni :P
Treach - 2008-09-10, 12:04
:
ja zgadzam się z Anulą, nie ma siły nośnej w postaci powietrza pod skrzydłami, a
napęd nie może wytworzyć odpowiedniego strumienia powietrza, sądzę ze nawet jakby mógł to i tak by to nic nie dało, bo siły będą się równoważyć (coś jak staniem na łodzi i dmuchanie w żagle, choćbyś dmuchał z siłą huraganu i tak nigdzie nie popłyniesz)


ale mogę się z tym wszystkim mylić, mam warunek z fizyki nie od parady:)
Vegelus - 2008-09-10, 12:06
:
Z Aimahem? :>
Treach - 2008-09-10, 12:10
:
seeesh, Anulą :)
Demelain - 2008-09-10, 12:11
:
Gdyby ktoś podał układ sił działających przy normalnym (tzn. z nieruchomego podłoża) starcie samolotu, nie byłoby żadnego problemu z rozwiązaniem tej zagadki. Ktoś wie, jak to normalnie działa? Co powoduje, że siła działająca poziomo zamienia się w siłę działającą pionowo?
Kwinto - 2008-09-10, 12:30
:
Alishya napisał/a:
Ktoś wie, jak to normalnie działa? Co powoduje, że siła działająca poziomo zamienia się w siłę działającą pionowo?

W dużym skrócie - siłę nośną wytwarza pęd powietrza wokół skrzydeł samolotu - głównie opór powietrza wywierany na skrzydła (szczegóły nieistotne dla zadania obejmują takie pierdoły jak podciśnienie czy prawa przepływu gazów/cieczy).
Z tego można wysnuć i udowodnić dwie istotne dla zadania tezy:
1. Jeżeli samolot porusza się względem powietrza - poleci
2. Jeżeli samolot nie porusza się względem powietrza - nie poleci

Tyle podpowiedzi na razie :)