Почему задача о самолете на транспортере (взлетит/не взлетит) вызвала так много споров?

Печально известная задача, обсуждение которой растянулось на многие километры страниц.

Напомню условие:

"Самолёт (реактивный или винтовой) стоит на взлётной полосе с подвижным покрытием (типа транспортёра). Покрытие может двигаться против направления взлета самолёта. Оно имеет систему управления, которая отслеживает и подстраивает скорость движения полотна таким образом, чтобы скорость вращения колёс самолёта была равна скорости движения полотна. Вопрос: сможет ли самолёт взлететь в таких условиях?"


Итак, почему же так много споров? Представим, что дана задачка "Камень сбросили с отвесной скалы высотой 100 метров. Через какое время он достигнет ее подножья?". А теперь начнем вычислять шероховатость камня, плотность воздуха по барометрической формуле, сопротивление воздуха, поправку на вращение Земли и т.д. Чувствуете, как задача обрастает шелухой? А ведь надо просто нарисовать точку, направить вниз вектор скорости и применить простую формулу из школьной физики.


Точно так же обрастает шелухой задача про самолет. Например, двое спорят о том, что на больших скоростях колеса самолета износятся, их заклинит, и самолет не взлетит. Или обсуждают зависимость силы трения качения от скорости. Чувствуете, как нарастает шелуха? Обсуждается суть задачи А плюс дополнительное условие Б и В. Тут нужно поступить так: отбросить Б и В и оставить голый скелет задачи. (А)+Б+В. Упростить задачу до такой степени, чтобы оппонент был вынужден согласиться с вами. Приведу пример:


"Самолет с идеальными (трение качения = 0) невесомыми колесами стоит на бесконечном плоском транспортере. Трение вообще ноль, то есть как бы быстро ни двигался транспортер, сдвинуть самолет он не сможет. Соответственно, если самолету задать некую начальную скорость 5 м/с, он так и будет бесконечно катиться с этой скоростью. Образование потока воздуха от движения ленты не учитываем. Теперь, даже если на самолет поставить крошечный двигатель, тяга которого несколько миллиньютонов, он рано или поздно разгонит самолет до желаемой скорости. Двигатель работает по принципу выбрасывания продуктов сгорания. Скорость ленты никак не влияет на развиваемую им тягу."


Думаю, с такой голой формулировкой согласится каждый.

И уже после этого, решив упрощенную версию задачи, начните добавлять дополнительные сложности Б, В и Г.


Если вы принадлежите к лагерю "Не взлетит", вы тоже можете отбросить ненужные, на ваш взгляд, элементы. У вас может получиться что-то типа "Самолет с сильно заржавевшими колесами и очень слабым двигателем...".

И я буду вынужден согласиться, что да, не взлетит. (А)

А потом можно будет попробовать добавить, например, (Б) - двигатель очень сильный, и посмотреть, что из этого получится.


И таким образом, аккуратно добавляя дополнительные условия и наблюдая, как они влияют на ситуацию, можно прийти к взаимопониманию.

Задача, наконец-таки, становится решаемой.

Наука | Научпоп

7.6K постов78.2K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество Пикабу.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
17
Автор поста оценил этот комментарий

Так взлетит или нет?

Я, конечно не физик, да и школьная и универская физика по большей части прошла мимо меня...

Но как мне кажется, думать нужно как-то так:

Зачем самолет набирает скорость? Чтобы создать достаточно сильный поток воздуха. А поток воздуха создается для того, чтобы с помощью него и формы крыльев с поднятыми закрылками оторваться от земли. Поток воздуха создается за счет движения самолета в пространстве.

В условии задачи сказано, что как бы ни старался двигатель самолета, движущаяся лента будет компенсировать все его старания. Соответственно движения самолета в пространстве не происходит, потока воздуха нет, крылья не работают, не полетит.

Повторюсь, я не физик и могу ошибаться, но такая версия кажется вполне правдоподобной.

раскрыть ветку (27)
2
Автор поста оценил этот комментарий

там же вся загвоздка в трении колес. Если оно нулевое, то при включенной ленте и выключенном двигателе, самолет должен будет оставаться на месте. Включаем двигатель и самолет начнет двигаться вперед с нудной скоростью.

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
На нудной скорости далеко не улетишь. После гдето 24-000 оборотов подшипники колес разогреются и заклинят. Но можно взять огромный пропеллер, что бы он толкал воздух на крылья. Тогда будет подъемная сила. Какая то
1
Автор поста оценил этот комментарий
Если лента движется настолько быстро, что способна трением компенсировать работу мотора, то она также за счет трения будет создавать самолету неслабый встречный поток.


А вообще, у этой задачи читерская формулировка. Если ставить условие, что дорожка заведомо компенсирует скорость самолета - это одно. Если говорить, что просто скорость движения дорожки равна скорости самолета - это совсем другое.

раскрыть ветку (1)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Тут именно в безграмотной формулировке и проблема. ЕЕ можно трактовать по разному. Была бы корректная - проблем бы не было.

Автор поста оценил этот комментарий

представь себе вертолёт. вертолёт взлетит. у самолёта винт не горизонтально направлен, значит и он теоретически может взлететь

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

А кто сказал, что самолет винтовой?

3
Автор поста оценил этот комментарий

Попробуйте взять двигатель ракеты (развивает скорости до 9км/с) и присобачить ее к этому самолету. Что вам говорит здравый смысл?

раскрыть ветку (20)
7
Автор поста оценил этот комментарий

Что, если отбросить износ самолета и допустить, что лента может без малейших задержек развить достаточную скорость, чтобы компенсировать любое движение самолета... вполне возможно он так и останется стоять на месте

раскрыть ветку (13)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Хорошо. Допустим, лента и самолет могут разгоняться выше скорости света(бесконечно). И колеса неидеальны (трение есть). Задам встречный вопрос - может ли сила трения стремиться к бесконечности?

раскрыть ветку (12)
12
Автор поста оценил этот комментарий

нахуя вы вообще силу трения учитываете? горизонтальная скорость самолёта равна нулю.и всё

6
Автор поста оценил этот комментарий

Относительно системы отсчета, связанной с землей, башней управления или любой другой хренью в аэропорте, самолет неподвижен. Больше никаких домыслов не надо.

3
Автор поста оценил этот комментарий

Как было сказано в топике, сила трения - лишняя шелуха.

Каким бы ни был мощным двигатель, скорость самолета будет лишь менять скорость движения ленты. Из-за отсутствия потока воздуха, силе, которая бы подняла самолет с ленты, просто не от куда взяться.

раскрыть ветку (9)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Опытно доказано, что сила трения не может стремиться к бесконечности.

Возьмите кирпич, прикрепите к нему пружину, кирпич положите на ленту.

Теперь пусть двигатели ленты развивают усилие меньшее силы трения покоя. Скажем, 1Н. Пружина растянется, по величине ее растяжения мы вычислим силу, с которой лента тянет кирпич. 1Н. Лента с места сдвинуться не сможет.


Далее. Увеличиваем силу тяги ленты. Пружина растягивается все больше. Наконец, при некоторой величине, например 5Н, лента трогается с места.

Пружина тоже показывает 5Н.

А теперь - внимание! - увеличиваем скорость ленты. Пружина будет показывать все те же 5Н.


Такой вот парадокс - интуиция говорит, что при увеличении скорости трущихся тел сила трения тоже будет увеличиваться. Однако этого не происходит.

раскрыть ветку (8)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Далее. Увеличиваем силу тяги ленты. Пружина растягивается все больше. Наконец, при некоторой величине, например 5Н, лента трогается с места.
Пружина тоже показывает 5Н.
А теперь - внимание! - увеличиваем скорость ленты. Пружина будет показывать все те же 5Н.

Авотхуй, будет 3Н(условно). Потому что трение покоя выше трения скольжения.

Такой вот парадокс - интуиция говорит, что при увеличении скорости трущихся тел сила трения тоже будет увеличиваться. Однако этого не происходит.

Однако такое происходит. С чего ты вообще взял, что трение не зависит от скорости?

раскрыть ветку (7)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Хотя секунду, там график вверх уходит.


Надо уточнить на каком-нибудь физическом форуме, действительно ли сила трения при отсутствии износа неограниченно возрастает.

Иллюстрация к комментарию
1
Автор поста оценил этот комментарий

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/chapter1/sec...

Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя.
раскрыть ветку (5)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Это так мило. А прочитай предложение, которое идет перед тем, что ты сюда скопировал.

Ты правда так боишься ошибиться, что готов гнать любую пургу, чтобы отмазаться?

раскрыть ветку (2)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Да, я ошибся. Признаю это.

1
Автор поста оценил этот комментарий

Я заметил ошибку и сразу поправил себя: #comment_76440028

Автор поста оценил этот комментарий

А при чем тут вообще трение скольжения? Если скорость ленты равна по модулю скорости самолета, то там будет качение без проскальзывания.

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Потому что я хочу сначала рассмотреть трение скольжения и уже потом перейти к качению.

Автор поста оценил этот комментарий

Здравый смысл говорит, что подъёмная сила зависит от встречного потока, при чём тут колёса?

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Эта задача потеряла для меня актуальность. Тут, как с тем платьем, люди делятся на два лагеря: те кто интуитивно считают, что взлетит, и те, кто считают, что не взлетит.

И то, и то правильно. Спорить не о чем.

Автор поста оценил этот комментарий

Давай возьмём кирпич и кинем! Вуаля, никаких крыльев и ракетной тяги не нужно!

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Действительно, никаких крыльев для кидания кирпичей не нужно.

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
А жаль.
Автор поста оценил этот комментарий
Здравый смысл говорит, что лента не успеет развивать достаточную скорость. Колеса будут крутиться чуть быстрее.
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку