Он поедет? (математикам, физикам, химикам форума - II)

[Crack O'Deal]

Сообщение от YARus-812

Ремарка: Если ен ошибаюсь, величина давления ветра на парус (соответственно и подъёмной силы) пропорциональна квадрату скорости ветра.

Только квадрат скорости и есть сила

[PaParus686]

Сообщение от Crack O'Deal

Это диагноз.

Юрий не удосужился даже на вопрос задачи ответить, проигнорировав все просьбы.
Решение без результата не является таковым.
Не обращайте на него внимания.

По просьбе Романа, от академгородка:
Задача простая, если бы хоть кто нибудь вспомнил "физику процесса" !
Айяйяй, друзья, зациклившись на парусе и сопротивлениях воды/воздуха вы совсем забыли что такое ВИНДСЕРФИНГ
Коротенько напомню
(особенно для д.Юры, который уже более10-лет как отошел от виндсерфинга):
Доска, Парус и Виндсерфер - это единое целое. Доска, идущая равномерно и прямолинейно определенным курсом по отношению к ветру, всегда идет немного под углом к направлению силы тяги - дрейф. Сила тяги, направленная вперед, уравновешивается силой гидродинамического сопротивления. А сила дрейфа, направленная перпендикулярно, уравновешивается силой бокового сопротивления.
Аэродинамиеские силы и силы сопротивления приложены в разных точках!
На парусе - это ЦП (центр парусности) и ЦБС - центр бокового сопротивления - это шверт и/или плавник (не зря Скат чисто интуитивно вспоминал про плавник). Возникающие моменты сил уравновешиваются усилиями виндсерфера - изменяя величину этих моментов и их направление (т.е. наклонами мачты смещая ЦП относительно ЦБС) он и управляет системой парус/доска. Уфф, вспомнили :)
Далее все не просто, а очень просто. На течении при прочих тех же условиях (см.задачу), как все правильно заметили, меняется вымпельный ветер.
а)Если оставить парус в том же положении (но мы то с д.Юрой знаем, что максимальная тяга у паруса - если передний профиль по касательной к вымпельному ветру ) , то при большей аэродинамической силе уменьшится сила тяги и сильно возрастет сила дрейфа, а сила бокового сопротивления (по водным условиям) остается та же - доску прибьет к берегу.
б)Если настроить парус под новый вымпельный ветер (открыть) и если тяги хватит под скорость 50км/ч,
то будет доска стоять, не хватит тяги - будет сносить по течению.
И немного из мировой морской практики.
В Кадисе на акватории, где будет Евро2010, есть места с очень сильными приливными/ отливными течениями. Вода ходит на 2 метра по уровню два раза в день в залив и обратно - Атлантика. Кстати спасибо д.Юре за интересный пример с океаном.
По рассказам Димы Мурашова, Артем первый раз попав на такое течение был в ступоре - он практически на глиссировании, вода вокруг несется шумит, он стоит, а рядом, совсем недалеко - испанцы быстро уходят вперед.

[Леха@velokiev]

По пункту б) есть еще одна опция - тяги может хватить и на большую скорость ;-)


И про мировую практику - не существует рек или океанских течений со скоростью 50км/ч.

[Crack O'Deal]

Сообщение от PaParus686

По просьбе Романа, от академгородка:

б)Если настроить парус под новый вымпельный ветер (открыть) и если тяги хватит под скорость 50км/ч,
то будет доска стоять, не хватит тяги - будет сносить по течению.

Если её больше, то пойдет вперед.

Сообщение от Crack O'Deal

Допустим, что райдер не дурак, достаточно силен и выбирает идеальный угол атаки к вымпельному ветру, при котором (он чувствует) подъемная сила максимальна.

Сообщение от Леха@velokiev

И про мировую практику - не существует рек или океанских течений со скоростью 50км/ч.

Скорость течения реки в районе Ниагарского водопада 56 км/час.

[NikolayUB]

Сообщение от PaParus686

...
а)Если оставить парус в том же положении (но мы то с д.Юрой знаем, что максимальная тяга у паруса - если передний профиль по касательной к вымпельному ветру ) , то при большей аэродинамической силе уменьшится сила тяги и сильно возрастет сила дрейфа, а сила бокового сопротивления (по водным условиям) остается та же - доску прибьет к берегу.
...

По рассказам Димы Мурашова, Артем первый раз попав на такое течение был в ступоре - он практически на глиссировании, вода вокруг несется шумит, он стоит, а рядом, совсем недалеко - испанцы быстро уходят вперед.

Но способность плавника противостоять дрейфу в более сильном потоке возрастет, с чего же силе бокового сопротивления оставаться такой же, а не увеличится?

А в той ситуации жаль, что никто не замерил силу течения и скорость Артема, до попадания в течение

[mixyul]

Сообщение от PaParus686

На течении [/b]при прочих тех же условиях (см.задачу), как все правильно заметили, меняется вымпельный ветер.

Вымпельный ветер может измениться только, если изменится скорость относительно берега. А что скорость изменится, как раз и требуется доказать. Неувязочка

[sherif]

Сообщение от mixyul

Вымпельный ветер может измениться только, если изменится скорость относительно берега. А что скорость изменится, как раз и требуется доказать. Неувязочка

линейная скорость в реке упадет практически в ноль, про какой вымпельный ветер речь ведете, уважаемые?

[Юрий Крикунов]

Сообщение от Андрей Латинов

... В итоге ответ может быть любым - "продолжит двигаться вперед, но медленней", "остановится относительно берега" или "упадет из-за резкого изменения направления и силы нагрузки на парус"...
...

Тут я с тобой в принципе согласен. Поэтому и не настаивал на том, что мой расчет абсолютно точен и доска будет точно стоять на месте. Просто имеющиеся данные для расчета этой задачи позволяют получить только такой результат. Я вполне допускаю, что возможна небольшая подвижка реального результата в ту, или другую сторону. Однако, скорее всего (или мы можем предполагать) это будет происходить относительно результата, полученного в моем варианте расчета, так как произвести более точные вычисления не представляется возможным в данных условиях.
Остается только надеяться, что кому-нибудь из любителей виндсерфинга эта тема помогла хоть немного разобраться с основами движения парусных досок и с работой течения

[Crack O'Deal]

Сообщение от sherif

линейная скорость в реке упадет практически в ноль, про какой вымпельный ветер речь ведете, уважаемые?

Вымпельный ветер есть равнодействующая скоростей истинного и курсового ветров.
Вымпельный ветер при нулевой курсовой скорости будет равен истинному (природному) ветру.

[Леха@velokiev]

соответствуя духу ветки буду нудным!

равнодействующая бывает у сил.

скорости просто векторно суммируются ;-)

[mixyul]

Вот решение задачи в формулах

Дано:
V - скорость серфера без течения
Vt - скорость течения
Fa(v) - аэродинамическая сила действующая на надводную часть
Fh(v) - гидродинамическое сопротивление действующее на подводную часть.

Здесь Fa и Fh нелинейные функции от скорости. Те самые, которые в аэродинамической трубе и бассейне только можно определить.

Найти:
X - скорость серфера с течением.

Решение:

При равномерном прямолинейном движении без течения Fa(V)=Fh(V).
При равномерном прямолинейном движении с течением Fa(X)=Fh(X+Vt)

Решив систему нелинейных уравнении, найдем Х.

Так как у нас нет аэродинамической трубы, проведем мысленный эксперимент.

Fa(v) в диапазоне v от 0 до 50 км/ч можно потрогать разогнав доску до 50 км/ч
Говорят, что усилия при этом не превышают возможностей тренированного спортсмена.

Fh(v) с увеличением скорости от 0 растет, затем резко уменьшается в момент выхода на глиссирование. Насчет диапазона 50 - 100 км/ч уверенности нет. Только соображение, что в глиссирующем режиме доска больше выныривает из воды уменьшая площадь смоченной поверхности. Тем самым компенсируя увеличение силы трения от скорости.

Вывод: в идеальных условиях скорость X будет немного меньше V

[sherif]

[quote=Crack O'Deal;2471
Вымпельный ветер при нулевой курсовой скорости будет равен истинному (природному) ветру.[/QUOTE]

заблуждаешься, причем,искренне

[Андрей Латинов]

Сообщение от Crack O'Deal

...для решения этой задачи вовсе не требуется вычислять эти величины. Для ответа на задачу достаточно указать будут ли они больше, меньше или равны...

А как же их сравнить, если мы их не знаем (не вычислили или не измерили)?

Сообщение от Crack O'Deal

...я делаю предположение, что...

За неимением точных исходных данных, каждый основывает свое решение на личном предположении - поэтому и ответы у всех разные.

Сообщение от Crack O'Deal

...величина подъемной силы идеального паруса (ибо мы решаем задачу в идеальных условиях) прямо пропорциональна силе рабочего ветра...

Это верно (не совсем прямо, но все же пропорциональна), только если угол вымпельного ветра не изменяется. А если имело место "падение скорости системы относительно берега от 50 км/ч до значения 0 км/ч", то вымпельный ветер существенно отошел в корму. И для того чтобы утверждать, что при этом "в парусе появляется избыток тяги" - надо знать график изменения аэродинамического качества данного паруса в зависимости от курса, а мы его тоже не знаем... Равновероятно, что при новом вымпельном ветре будет иметь место не "избыток", а "недостаток" тяги.

[mixyul]

Сообщение от Андрей Латинов

За неимением точных исходных данных, каждый основывает свое решение на личном предположении - поэтому и ответы у всех разные.

Ага, напоминает ЕГЭ

[Юрий Крикунов]

Сообщение от Crack O'Deal

...
2. величина лобового сопротивления в воздушной среде будет меньше при скорости 0 км/ч чем при скорости 50 км/ч....

Просто небольшая ремарка. Если, например, принять за условия задачи, что истинный ветер дует 14м/с под углом 120град к направлению движения доски, то вымпельный ветер (т.е. реально воздействующий на парус) будет абсолютно одинаков по силе, как при движении доски без течения, но со скоростью 50км/ч, так и при нулевой скорости доски относительно земли, но при наличии встречного течения 50км/ч. Изменится только его направление относительно движения доски.