Задача о самолете
 

Может быть решения различных логических задач поможет? Может я пишу не в тему, есть ли так извините. Мне сегодня одну задачку дали, долго думал и не смог решить. Прошу физиков и всех деятелей науки подсказать в каком направлении что искать.
Самолет (реактивный или винтовой) стоит на взлетной полосе с подвижным
покрытием (типа транспортера). Покрытие может двигается 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?

сперва думал Да, потом нет....а дальше запутался :rolleyes:

Не сможет. Подъемной силы нет, действующей на крылья, т.к. самолет не перемещается относительно окружающего его воздуха.

PS. я не физик. ;)

Jacky,
Я вчера знакомому звонил, он учится на летчика и сказал не сможет, так как нет силы тяжести.Но сомневался, говорит хотя точно не знаю, и попросил если узнаю информировать и его тоже ;)
А вот это можно более подробно....можно даже в через ПМ обсуждать.Спасибо за ответ.

Была эта задачка в одном из журналов.Физики все переругались,однозначного ответа так и не дали.Поэтому думаю,что и мы этого не узнаем,пока кто-нибудь реально не попробует сделать что-либо подобное(есть такая передача на ТВ"Разрушители мифов"-надо туда написать).

Я конечно не физик. Но на основе своих инженерных знаний физики считаю, что если система идеальна (скорость дорожки - точно как в задаче), то самолет не взлетит, да. Не будет встречного потока воздуха, который необходим крыльям для создания подъемной силы. А вот с реальным макетом как раз могут быть проблемы из-за его неидеальности (хотя бы, ненулевое время от момента измерения текущей скорости колеса до момента разгона дорожки до такой же скорости).

Нет силы тяжести? Однако.
Да нет, я, в сущности, уже свои аргументы изложил, иных не имею. Разве что добавить можно, что подъемная сила возникает при определенных условиях при перемещении тела в потоке газа или жидкости. У нас в данном случае газ (воздух). Поскольку тело (конкретно крылья самолета) не перемещаются относительно воздуха, подъемная сила не возникает.
Посмотрите определения в любом учебнике физики, наверняка и в интернете это есть. В википедии какой-нибудь, например.

PS. выделил это обсуждение в отдельную ветку, т.к. к тренировке памяти всё же отношения не имеет эта задача.

Эта задача - просто мегабоян :) Где только я не натыкался на нее за последние
5 лет, и везде ожесточенные споры :) Но я не поленюсь в N-ный раз свою точку
зрения изложить на этот безумно актуальный и практически значимый вопрос :)

Начнем с того, что самолет (винтовой или реактивный) очень сильно отличается
от автомобиля! Автомобиль движется за счет того, что двигатель через соответ-
ствующую трансмиссию приводит во вращательное движение колеса, а колеса
упираются в поверхность за счет силы трения, пропорциональной силы тяжести
и коэффициента трения. Колеса не проскальзывают при вращении (или почти не
проскальзывают). Колесо начинает вращаться и за счет сцепления с асфальтом
начинает перемещаться также и относительно асфальта. А самолет-то толкают
вперед не колеса! Они вообще нужны для того же, что и колеса у вагона поезда:
для снижения трения, чтобы локомотив меньше тратил сил на "таскание" вагона.
Также как вагоны тащит локомотив, самолет тащит вперед либо тяга, создавае-
мая вращением винта, либо толкает реактивная струя, и при условии, что шасси
достаточно хорошо смазаны они либо будут в "двойном" темпе вращаться, а точ-
нее в темпе, который будет "складываться" из движения вперед самолета относи-
тельно воздуха и движения транспортера назад относительно воздуха, но "двой-
ной" темп вращения колес запрещен условием задачи за счет некоей надуманной
системы подстройки скорости движения полотна, либо колеса помимо вращения
еще будут постоянно проскальзывать и тогда эта "подстройка" будет совершенна
неадкватна реальной скорости движения самолета относительно воздуха, и если
двигатели достаточные мощные и смогут преодолеть силу трения скольжения, то
самолет легко разгонится и улетит. Короче говоря, ключевая мысль: самолету не
нужно упираться колесами во что-то твердое, неподвижное, нескользкое, от чего
он мог бы отталкиваться и ехать. Его тянут вперед и разгоняют совсем иные силы.

Очень важное замечание. Действительно, на измерение и разгон полотна до
требуемой "противоположной" скорости тоже нужно время. Но на самом деле
даже при идеальной системе подстраивания (с мгновенной подстройкой ско-
рости полотна) самолет все равно улетит, с дымящимися от трения шасси :)

Похоже, тут вращающиеся колеса всё усложняют. Почему бы не поставить самолет на лыжи с сохранением всех прочих условий задачи?

В случае лыж непонятно, как приспособить систему подстройки скорости течения,
а без подстройки задача упрощается совсем, и поэтому с колесами интереснее :)

На самом деле, как я понимаю смысл задачи, суть "подстройки" в том, чтобы удерживать самолет на месте.
Поэтому можно определить, что скорость встречного движения полотна должна попросту выводить "в ноль" ту скорость, которую этот самолет развил бы в каждый конкретный момент при данной тяге, если бы он стоял на обычной неподвижной взлетной полосе. Разумеется, скорость имеется в виду относительно наблюдателя, который находится рядом с этой самой неподвижной полосой. Но это как бы очевидно.

А замена колес на лыжи, думаю, вполне правомерна, т.к. в реальности самолеты могут взлетать и с лыж и с колес.

Я люблю упрощать. :)

Нет, суть подстройки по условию задачи - "компенсировать" вращение колес и
это может удержать автомобиль, но никак не самолет. Если колеса проскальзы-
вают (а самолету в отличие от автомобиля абсолютно наплевать на это), тогда
"компенсация" не удержит самолет на месте. Он протащится, скользя, и улетит.

Замена колес на лыжи возможна по жизни, но некорректна для условий задачи.

Ммм, я бы сказал, что вариант с проскальзывающими колесами неинтересен. Если силы тяги будет достаточно для скольжения, причем с ускорением для развития необходимой подъемной силы на крыльях, то он улетит. Конечно.

Но я полагаю, что условия задачи проскальзывания не предусматривают.

PS. коллеги, а тут физики есть? Может кто-нибудь диссертацию пишет по этой теме, насчет самолета? :D

Кстати, почему-то при обсуждении этой задачи сразу делается допущение, что набегающий поток воздуха может создаваться только при движении самолета, то есть когда воздух неподвижен, а самолет, наоборот, движется. Однако двигатели самолета сами создают набегающий поток воздуха даже, если самолет неподвижен. Если самолет сверхлегкий, а двигатели сверхмощные, то самолет сможет оторваться от беговой дорожки.

За счет чего взлетает самолет?
- За счет подъемной силы.

За счет чего возникает подъемная сила?
- За счет движения крыльев вперед, за счет чего создается разреженный потока воздуха (т.е. возникает разность давлений над крылом и под крылом) и сооответственно крыло тянет вверх. А за ним и весь самолет.
ТАк ведь?

Для того, чтобы подъемная сила была достаточной - нужно, чтобы самолет двигался вперед, относительно воздушного потока, с хотя минимальной бы своих характеристик скоростью.

Вообще говорят, что у летчиков понятие скорости - это скорость относительно воздушного потока, а не Земли.

=>

Если самолет сможет набрать скорость относ. воздушного потока => взлетит.
нет => нет


Теперь вопрос - как набрать эту скорость?
- оттолкнуться от чего нибудь.
От чего? От воздуха? от Земли?

Земля абсолютно скользкая и весь импульс по отталкиванию нашему вперед принимает и, по третьему закону ньютона - действие равно противодействию. Короче съедает.

Так? Весь ли?

Если весь - Значит не взлетит...

А если не весь, то почему не весь?

Мы отталкиваем воздух назад. Сами получаем импульс вперед. Куда он девается? НА толкание земли назад?? так она сама едет назад.

Похоже весь импульс уходит в трение.
А если трение идеальное? Тогда скорость бега Земли назад бесконечная...

Т.е. при трении -> 0 скорость будет -> бесконечности

Походу не взлетит

Если скорость не относительно земли, а относительно воздушного потока, то крыльям самолета не обязательно двигаться вперед относительно земли, достаточно двигаться вперед относительно воздушного потока, создаваемого двигателями.