פאראדוקס הרחפן בתוך הרכב

[yuvk]

יפגע בשמשה האחורית.

 

לפני תחילת הנסיעה מהירותו אפס. כדי להאיץ אותו (כמו את האוטו) צריך כח. בהעדר כח, ישאר במקום. החיכוך עם האויר טיפה יאט אותו בדרכו לשמשה האחורית.

[Buki]

לפני 4 שעות, פינדר כתב:

בגלל שהרחפן באוויר ואין לו נקודת מגע עם הרכב שמתחיל להאיץ, הוא יפגוש את השמשה האחורית.

אבל הרחפן נשען על האוויר, לא? 

4 המדחפים מסתובבים באוויר, נתמכים על האוויר וזה מה שמחזיק את הרחפן.

 

הרכב מתחיל לנוע, האוויר שבתוך הרכב נע איתו באותה מהירות.

 

אז הרכב נע קדימה, האוויר נע קדימה, הרחפן שנשען על האוויר הזה לא נע קדימה?

מדוע?

[Ooga]

לפני 46 דקות, Buki כתב:

הרכב מתחיל לנוע, האוויר שבתוך הרכב נע איתו באותה מהירות.

זה בתור התחלה לא נכון.

האוויר בהתחלה לא יזוז, ברגע שהאוויר שקרוב לשמשה האחורית יפגע בשמשה, הוא ידחוף את כל שאר האוויר, עם דחיסה מסויימת (כי אוויר דחיס). זה לא מורגש כי מסת האוויר קטנה, ולכן גם התנע שלו קטן. תעשה את זה עם מים וההתנגדות שלהם להתחלת תזוזה תהיה הרבה יותר מורגשת.

 

אבל עזוב את האוויר, יש פה עניין אחר. מנקודת מבט אנרציאלית, זה לא משנה אם אתה עומד או נוסע במהירות קבוע.

אז ניקח דוגמא עם רכב שנמצא בנסיעה:

כשהרכב בנסיעה, לרחפן יש מהירות, משמע יש לו תנע קווי (G=mv). ברגע שאתה בולם את הרכב, לרחפן עדיין יש תנע, הוא לא בורח לשום מקום. אוויר שיתחיל לעצור (מההסבר שנתתי למעלה) אומנם ישפיע על התנע שלו, אבל המסה שלו זניחה ולכן התנע ישמר כל עוד לא יופעל עליו כח מספיק משמעותי - מאחד החלקים ברכב, נניח.

אותו דבר מעמידה - כדי שהרחפן יזוז הוא צריך תנע, בשביל תנע צריך שמשהו יפעיל עליו כח ויאיץ אותו, אוויר לא יצליח לעשות זאת.

 

הא, ועכשיו תשאל אז איך הרחפן עולה:

הלהבים של הרחפן בשיפוע, ולכן כשהם מסתובבים הם דוחפים אוויר כלפי מטה. לאור חוקי ניוטון, לכל פעולה יש תגובה, ולכן האוויר שנדחף מטה מפעיל כח שווה שמרים את הרחפן כלפי מעלה.

זה לא כל הזמן אותו אוויר ש"מחזיק אותו למעלה".

בגלל שצפיפות/מסת האוויר נמוכה, צריך מהירות סיבוב די גבוהה כדי שהכח יהיה מספיק גדול.

במים לצורך העניין פרופלורים מסתובבים משמעותית לאט יותר, בסדרי גודל.

עריכה אחרונה ב-1 ליולי, 2023 על ידי Ooga

[Night Driver]

כי האויר לא מספיק סמיך. תחשוב על מזב רוח של 20 קמ"ש. תאוצת הרחפן תהיה מאוד נמוכה.

 

עריכה:

בוא נקצין. אתה בולם בלימת חירום.  גל מה שבאוטו עף לחלון.

עריכה אחרונה ב-1 ליולי, 2023 על ידי Night Driver

[Buki]

תודה רבה. הדיון האקדמי מעניין מאוד. 

 

אומר שוב שערכתי את הניסוי הזה לפני שפירסמתי את הפוסט ואני יודע את התשובה. 

 

[sperial]

לפני שעה, Buki כתב:

אבל הרחפן נשען על האוויר, לא? 

4 המדחפים מסתובבים באוויר, נתמכים על האוויר וזה מה שמחזיק את הרחפן.

איפה מהנדס האווירונאוטיקה שלנו? עד כמה שאני יודע המהנדסים יודעים לבנות כנף, אבל לא מבינים עד הסוף למה היא פועלת.

 

הרכב מתחיל לנוע, האוויר שבתוך הרכב נע איתו באותה מהירות.

 

אז הרכב נע קדימה, האוויר נע קדימה, הרחפן שנשען על האוויר הזה לא נע קדימה?

מדוע?

הנ'רוסקופ ייצב אותו במקום. אגב, גם הרוטורים הם ג'רוסקופים במידת מה. חוץ מזה, החוק הראשון של ניוטון.

[Gosser1860]

לפני שעה, Buki כתב:

אומר שוב שערכתי את הניסוי הזה לפני שפירסמתי את הפוסט ואני יודע את התשובה. 

אז בגדול מה שאמרו על זה שיפגע בשמשה, וגם הדוגמא עם העץ ריח על חוט טובה. אבל למה להכביר במילים אם יש סרטון (מעלית במקום רכב, אבל גם היא מאיצה מעמידה):

 

הוא גם עשה את זה עם רכב, למרות שהיה לו קשה לייצב אותו תוך כדי האצה/תנועה (רחפן שונה מהסרטון למעלה):

ועוד דוגמא עם רכב גדול יותר (משאית) ומשחק עם החיישנים השונים:

 

 

בגדול נראה שדי קשה לייצב את החבובים האלה, וכל אינפוט לרחפן משנה את הניסוי (כי אז הרחפן מאיץ/נע), כך שההסבר התיאורטי לאו דווקא מתורגם במדויק למציאות (למרות שכן מתכנס).

[Buki]

השתמשתי ברחפן קטן מאוד.

 

 

כיוון שהוא קטן, דווקא כן הצלחתי לייצב אותו אחרי המראה מהמושב האחורי.

 

והתוצאה, כפי שרוב החברים הסבירו נכון -

במהירות איטית מאוד, קמ"שים בודדים הוא איכשהו נע עם האוטו, בערך במהירות 7-10 קמ"ש הוא כבר זז לכיוון השמשה האחורית ופוגע בה. 

 

 

תודה על הדיון המעניין!

[Derish]

זה סוג הרחפנים שמשתמשים בהם למופעי אור, לא?

 

 

[oryo]

לפני 7 שעות, Buki כתב:

אבל הרחפן נשען על האוויר, לא? 

4 המדחפים מסתובבים באוויר, נתמכים על האוויר וזה מה שמחזיק את הרחפן.

האמת, שלא. 

הרחפן לא נשען על האוויר, הרחפן דוחף אוויר והפעולה הזו (דחיפה) גורמת לדחיפה נגדית (היי ניוטון) וזו הסיבה. הרחפן מתרומם, בקטע וורטיקלי. 

 

אם הרחפן היה באמת נתמך - לדוגמא ע"י חוט (זוכר את ההודעה שלי? עם העץ והחוט?), אז התנועה של הרכב ביחס לרחפן היתה גורמת למתיחת החוט, שאז היה מפעיל כח על הרחפן ודוחף אותו קדימה. זה המצב בו הרחפן באמת *נתמך* ע"י משהו, וזו הסיבה שהוא לא יזוז קדימה אם תאיץ - האוויר לא יפעיל מספיק כח ע"מ לייצר תנועה. 

[פינדר]

אפשר גם ללכת לכיוון של הפיזיקה האיינשטיינית.

נניח שחלונות הרכב אטומים לגמרי ואנחנו בכלל צופים ברחפן באמצעות מצלמה שנמצאת ברכב.

אם בזמן תאוצה הרחפן ישמור על מקומו במרכז הרכב, הרי שאנחנו כצופים לא נוכל להבחין בין מצב שבו הרכב נח, או נמצא בתנועה במהירות קבועה, לבין מצב בו הרכב מאיץ או מאיט.

אבל לפי איינשטיין, תאוצה שקולה לכח משיכה הפועל לכיוון ההפוך. כשהרכב מאיץ זה כאילו שמו מאחוריו גוף גדול שמושך את הרחפן לאחורי הרכב ולכן הוא יפגע בשמשה האחורית.

מבחינת הצופה במצלמה, תיאורטית הוא לא יכול להבדיל בין תאוצה לבין משיכה, אבל התרחיש של משיכה קצת פחות סביר..

[YNV]

היה לבת שלי ולי את הניסוי הפיזיקלי הקבוע בטיסות.

היינו מחכים שהמטוס יאיץ בהמראה, זורקים כדור קטן לאויר ורואים איך הוא נע אחורה.

הפסקנו את שיעורי הפיזיקה האלה אחרי ניסוי שהשתבש כשפגענו בטעות בנוסע מאחור כשהיא זרקה עקום.

מזל שזה היה הכסא של הבן שלי

[Night Driver]

מזל שעשיתם את הניסוי עם כדור קטן ולא איזו גולה

[Buki]

לפני 5 שעות, Derish כתב:

זה סוג הרחפנים שמשתמשים בהם למופעי אור, לא?

אולי רק הגודל דומה. 

 

זה רחפן קטן פשוט שנשלט ב Wi Fi דרך אפליקציה בטלפון, מרחק טיסה מהמטיס 100 מטר במצב הכי אידיאלי, גובה מקסימלי 30 מטר בתנאים כנ"ל, בפועל שניהם פחות מזה. 

אין לו פונקציות מיוחדות מעבר לצילום בסיסי ב 720p ופליפים. 

לפני שעתיים, oryo כתב:

הרחפן לא נשען על האוויר, הרחפן דוחף אוויר והפעולה הזו (דחיפה) גורמת לדחיפה נגדית (היי ניוטון) וזו הסיבה. הרחפן מתרומם, בקטע וורטיקלי. 

המחשה מצויינת לזה שתמיד נותנים בשיעורי פיזיקה ובשיחות סביב הנושא - 

איך חללית עם מנוע סילון מצליחה לנוע בחלל כשאין אוויר מסביב?

 

הרי אנחנו נוטים לחשוב שמנוע הסילון "נשען" על האוויר שמסביב, דוחף אותו אחרונה ואז כלי הטיס טס קדימה.

 

בחלל, הדחיפה הנגדית היא של הגזים שנפלטים מהמנוע, זאת אומרת מנוע דוחף אחורה רק את הגזים שהוא פולט, זה הכוח הנגדי ואז החללית טסה קדימה. 

[ברווז]

לא קראתי את התגובות כך שאני לא יודע אם חלקת כבר את התשובה. 

השנקל שלי? 

יישאר במקום (למעט תזוזה מינימלית). 

בדיוק כמו שאתה זורק למשל כדור נייר באוויר בתוך אוטובוס או רכבת בתנועה- הוא מקבל רק תנע כלפי מעלה ולא זז קדימה\אחורה, מאחר וגם האוויר שברכב נע ביחד עם הכלי באותה המהירות. 

מכסחי המיתוסים עשו משהו מעניין דומה- הרכיבו תותח על טנדר, התנע של הכדור הוא במהירות 50 קמ"ש לכיוון אחור. הטנדר נע 50 קמ"ש (או מייל, כנראה, לא זוכר כבר) קדימה. מה יקרה לכדור?

מצאתי את הקליפ, שכחתי כבר די הרבה מסתבר...

 

עריכה. 

ראיתי שחלקת את התשובה. והיא שונה ממה שחשבתי...

מעניין אם זה קשור לאופן הפעולה של הרחפן. 

עריכה אחרונה ב-2 ליולי, 2023 על ידי ברווז