Вертушка Фейнмана ● 1
HTML-код
- Опубликовано: 22 сен 2021
- В ролике рассматривается знаменитый вопрос Ричарда Фейнмана - будет ли вращаться разбрызгиватель для воды, если воду не выбрасывать из него, а засасывать в него снаружи через сопла?
Ключевые слова: закон сохранения момента импульса, angular momentum conservation, Feynman reverse sprinkler
Вертушка Фейнмана ● 2 • Вертушка Фейнмана ● 2
Вертушка Фейнмана ● 3 • Вертушка Фейнмана ● 3
Вертушка Фейнмана ● 4 • Video
Спринклер Фейнмана и парадокс его работы • 🌑 СПРИНКЛЕР ФЕЙНМАНА и...
Reverse Sprinkler • Reverse Sprinkler
The Feynman Water Sprinkler Experiment • The Feynman Water Spri...
Feynman Sprinkler Test in Air • Feynman Sprinkler Test...
Wolfgang Rueckner "The puzzle of the steady-state rotation of a reverse sprinkler" sciencedemonstrations.fas.har...
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Полезная идея из статьи: надо про это думать не как "сопла снаружи сосут", а как "сопла внутри реактивно дуют" так же как они в начальной версии снаружи реактивно дули.
@@schetnikov Мне кажется что для этого надо бы с самим вихрем разобраться; внутренние сопла же только направление начального толчока задают, а в статье говорят что всё потом на неустойчивости разгоняется. А без неё сложно сказать что-то кроме "воздух меняет направление момента на выходе в бочку, значит там переломное давление на стенки трубки добирается", а как оно поддерживается - интересно.
@@aleksandr_berdnikov Все просто, если тело меняет свой вектор импульса, то значит есть сила воздействия и есть сила противодействия
@@schetnikov
У меня для Вас идея для нового видео в продолжении темы реактивного движения. Водометный лодочный мотор (улитка импелер направление струи).
Мы с товарищами очень часто спорим по поводу положения подвесного лодочного мотора (водомета) как должна бить струя для максимальной эффективности. И там ещё много подводных камней (как на горных реках на которые мы путешествуем) как влияет загруженность, центр тяжести и т. д. и т. п.
По мимо этого часто возникает вопрос как оценить эффективно ли работает сама улитка или всё в положении мотора, как сравнить два мотора по каким цифровым показаниям от куда их снять (замерить ли давление в улитке или же... )
Было бы очень интересно посмотреть ваши размышления на эту тему.
С уважением Константин
Якутск.
@@schetnikov Думаю точка приложения силы находится в поворотном колене(аналогия с камерой реактивного двигателя точка приложения на задней стенке камеры сгорания ). Все зависит от формы этого колена нарушающая баланс уравновешивающих сил... ИМХО. Была еще мысль, что от вязкости среды может быть движение зависит при всасывании, но вертушка не работает и на всасывании воды...
@@schetnikov интересно посмотреть, что будет, если на концах трубок сделать воронкообразные раструбы.
უღრმესი მადლობა,თქვენი დამოკიდებულება სწორი და ჯანსაღია.დღეგრძელობას და ბედნიერებას გისურვებთ.
@@schetnikov გაგიმარჯოს გამჩენმა ბატონო ანდრეი.თქვენ კარგი ადამიანი ხართ.
Класс.
Достойное продолжение НИЯУ МИФИ.
"Вот, собственно говоря и все."
Такие программы должны крутиться на ТВ. Снимаю шляпу.
Фейнман был очень крутым. И книга клевая - она показывает человека полного оптимизма с неудержимым любопытством и высочайшим уровнем интеллекта. Плюс у него было хорошее чувство юмора.
Спасибо за видео. Лет 20 назад мне мой студент сделал стенд из бумаги, и всасывая воздух, его сегнерово колесо (очень легкое, на вертлюжке) вращалось в ту же сторону, что и при выбрасывании воздуха. До сих пор жалею, что не отнял, потому что он сказал, что хочет девушке показать.
Вот вам правильное решение:
При выталкивании воздуха из трубок: Воздух имеет большее давление и следовательно более высокую плотность и массу.
Из за этого, для вращения при выталкивании воздуха из трубок требуется меньшая скорость потока воздуха.
При всасывании воздуха: В обратную сторону будет крутится лишь при очень сильном перепаде давлений. То есть при более сильной скорости воздушного потока.
Это будет компенсировать недостаток массы воздуха проходящей через трубку в единицу времени.
А механизм вращения будет другой: Нескомпесированное атмосферное давление на трубку с противоположной от всасывания стороны будет толкать трубку обратно. Давление воздуха на поворот трубки будет мешать, но так как давление меньше атмосферного, при достаточных скоростях воздущного потока, оно не сможет остановить вращение.
Иными словами, у вас пылесос слабый.
Я могу предложить, что на 3:25 воздух втекает не совсех сторон, со стороны трубки нет компенсирующей силы, из за этого вся система должна вращается в противоположную сторону(от вытекания).
А на практике это вращение не замечается, из за высокого трения подшипников и узлов уплотнения, а так же малой величины этой силы.
Спасибо за сюжет,воистину ""век живи век учись-дураком помрешь".Я из тех кто считает что вращение будет в одну сторону (по изгибу!!как крутится у Вас) и при выдувании и всасывании,но у Рёкнера она крутится в обратную сторону!В Вашем случае сила при всасывании меньше,тк система оптимизирована на забор воздуха с другого конца,и на всасывание производительность меньше(трубки узкие).Это легко проверить,добавив в воздушный тракт датчик напора.Саму вертушку лучше располагать в горизонтальной плоскости,тогда уменьшиться проблемы дисбаланса на валу.
Ответ есть у авиаторов. Чтобы закрутить в обратную сторону надо удлинить рычаги, для облегчения инициации момента вращения. А чтобы появилась сила, которая заставит вращаться- нужно поставить небольшие щитки, где сопло, задачей которых будет препятствовать перетеканию воздушной массы из области повышенногг давления за соплом в область разреженного давления перед соплом. Так работает крыло с законцовками. А сила которая повернет конструкцию - подъёмная сила разницы давлений.
Вот так окончил школу, вроде всё понятно, а пытаешься самое примитивное явление объяснить и "фиг-вам". Оказывается, проще сделать атомную бомбу, чем разобраться с примитивной механикой.
Как человек, далекий от физики, и попавший сюда случайно, по накурке, и волею алгоритмов ютуба, могу предположить что на 6:40 вертушка из Гарварда вращается из-за того в силу узкой конструкции трубки, и мощной работе насоса (это видно по скорости вращения при вытекании), давление в трубке при втекании значительно ниже атмосферного, т.к. по причине трения воздуха, в такую узкую трубку просто не может втекать столько воздуха в ед. времени, сколько того хочет насос. В тоже время, из-за сравнительно высокой скорости втекающей воздушной струи, опять же в силу параметров (а вне трубки, воздух стремится зайти в нее в разной степени со всех направлений, как вы показали на рисунке), на внешней поверхности трубки в граничной ее области возникает налипание и локальное сгущение воздуха которое, в каждый момент времени, как ишак к морковке, стремится попасть в область разряжения, непосредственно в области отверстия трубки и чуть-чуть вне ее, увлекая за собой конец трубки. А т.к. трубка имеет узкое сечение, цетробежная сила, действующая на изгиб трубки, которую вы показали, будет очень мала, оказывая существенно меньшее влияние, нежели приведенное ранее. Но в любом сл. заметить это можно только при высокой чувствительности системы.
При изменении направления движения воздуха по изогнутой трубке происходит изменение импульса, которое должно найти свое отражение. Но выдуваемый воздух находится под избыточным давлением и его плотность высокая. Больше давление - больше плотность. При всасывании обратно давление и плотность кратно падают. Причем, если повышать силу всасывания через тонкие трубки, особенности динамики движения среды могут противодействовать росту потока. Результат: изменение импульса мало в сравнении механическими потерями.
Какой хороший материал, ребятки! Какой харизматичный преподаватель! ))
Расход воздуха и напор на всасывание и на выдувание разный. На всасывание расход воздуха менше и ограничено оно площадью поперечного сечения сопла и атмосферным давлением поэтомуу масса воздуха, и создаваемый импульс этой массой , проходящая через колено меньше , а значит и силы которые давят на колено вертушки меньше. На выдувание расход воздуха ( и отбрасываемая масса) воздуха больше, а давление создается нагнетанием двигателя пылесоса который поднимает давление намного больше атмосферного. Разница в расходе очень хорошо слышна по оборотам пылесоса. При всасывание вентилятор пылесоса работал с меньшей нагрузкой из-за недостатка поступающего воздуха в следствии тонкого поперечного сечения сопел вертушки, поэтому слышно было,что двигатель пылесоса работал на более высоких оборотах чем при выдувании. При выдувании пылесос закачивал расчетный заводом изготовителем объем воздуха, и обороты пылесоса просели.
трубки ступенчатые, турбулентность правит баллом, может поставить гладкие плавносогнутые трубки для создания ламинарного потока?
Ламинарного потока там и быть не может изучите мат часть
Могу предположить, что у того товарища, у которого опыт "удался", трубочки внутри емкости не смотрят труг на друга, а согнуты под углом или входят в емкость не перпендикулярно касательной к точке входа, а под нероторым углом к ней. В таких случаях при достаточном потоке воздуха, а тем более воды, и достаточно низкой силе трения на подшипниках такое вращение весьсма вероятно. Собственно конструкция вращается медленнее из за болего короткого рычага
А ещё в стране того товарища на науке не экономят
В известном советском мультфильме чебурашка держал в руках чемоданы, а чебурашку вместе с чемоданами нес на руках крокодил Гена. Нечто подобное происходит и при реактивном движении, только Гена в этом случае не отталкивается от земли, а отталкивает от себя чебурашку, а его сцепление с землей равняется нулю. С одной стороны, если рассматривать Гену и чебурашку как единое целое, то тогда получается, что именно сила, с которой чебурашка удерживает чемоданы, перемещает эти чемоданы вперед. Но с другой стороны, сколько бы чебурашка не держал чемоданы, сами по себе они не переместятся вперед. Обязательно нужна сила, которая перемещала бы самого чебурашку. Роль этой силы особенно возрастает в случае, когда масса чебурашки намного превышает массу чемоданов. В этом случае сила инерции чебурашки с чемоданами будет намного больше силы инерции чемоданов и сила, которая толкает чебурашку, будет намного больше силы, с которой чебурашка удерживает чемоданы.
При вакууме можно максимальную силу создать в -1 атмосферу а при выпуске более
И две и три атмосферы да хоть сто атмосфер накачать можно
Может из за этого этот эффект так сильно отличается
Надо идти от обратного поместить вертушки в герметичный сосуд и накачать внутрь давление и оно через сопла будет входить в вертушки и выходить наружу через середину и тогда должно сработать
Ну так она будет вращаться и при 2-х атмосферах, и даже при 1,2.
@@user-bs7ok9jy9o при выходе воздух сжимается и становится плотнее а при входе наоборот разряжается
А с помощью такого опыта как я предложил будет в одинаковых условиях
@@user-bs7ok9jy9o я просто предлагаю варианты
Очень толкове предложение! Это пожалуй единственный способ создания одинаковых условий. Думаю, что увеличение диаметра вертушки (иными словами плеча пары сил) не решит проблему, поскольку одновременно увеличится момент инерции. А вот разница давлений - это тема!
@@user-zc1vj9oh9g а чтобы уменьшить инерцию можно постараться сделать трубки из лёгкого и тонкостенного материала,но чтобы не сплющивался от вакуума. И смазать маслом подшипник и немного помочь пропеллеру, чтобы преодолеть силу трения покоя. И компрессор взять в разы мощнее
Фейнман отличный популяризатор науки. Одни лекции Фейнмана по физике многого стоят
Возникает стробоскопический эффект и понять в какую сторону направлено вращение не так просто.
Волшебно ) давно читал о задаче - но почему её не могут решить ниразу не думал )))
Всё объясняется законом сохранения момента импульса. При выдувании воздух подаваемый воздуходувкой не имеет момента относительно оси вертушки, а после истечения - имеет. Оставшийся момент импульса приобретает сама вертушка.
При втягивании воздуха момента импульса тоже нет (он не возникает от того что вход в вертушку имеет аксиальную составляющую), и если выход на пылесос идеально центрирован, то ничего вращаться не будет. А если выход на пылесос будет направлен в ту или иную сторону, то вертушка может крутиться как в одну так и в другую сторону.
Фейнман описыбает проблему как студенческую задачу в период обучения в Принстоне. Он поставил эксперимент со стеклянным сосудом под давлением ( вместо отсоса). Вместо подшипника просто подвесил на трубке и смотрел на угловое отклонение. Нинкакого еффекта не обнаружил. Увеличивал давление пока не взорвал сосуд. В мою бытность в Технионе эту задачу давали первокурсникам как лабораторный проект (не указывая первоисточник). И оценивали их потуги. Техник при лабораторных описал результат гениально: "В прямом направлении у ребят всё работало, а вот в обратном что-то не очень". Мои студенты додумались подвесить вертикально только Г-образную трубку, сократив сетап до минимума.
Поставьте вертушку с насосом в замкнутое пространство... и тяга при втягивании увеличиться... Другими словами, ответ кроется в разности упругости воздушной струи при выдувании и засасывании... При выдувании плотность струи выше, а при всасывании, поскольку воздушная среда вне трубки практически бесконечна, то разность давления внутри трубки получается существенно меньше, чем при выдувании, когда пространство внутри неё ограничено..., а значит и разница давления не теряется в пространстве... а расходуется больше именно на работу, т.е. в данном случае, - на движение вертушки... А если бы не было подшипников, то при таком раскладе энергия давления тратилась бы просто на повышение температуры и при выдувании температура трубки была бы выше, чем при всасывании..., из-за той же разницы в давлениях...
Начальный угловой момент покоящегося воздуха 0. После выхода из центра вертушки - тоже 0. Поэтому не вращается. Для вращения можно закрутить поток перед выходом в центральную часть. Скажем нарушьте симметрию центральной крестовины на право (лево) закрученную. Другой вариант- изменить строение всасывающих сопел. Надо, чтобы не весь воздух ламинарно всасывался. Часть должна увлекаться потоком и пролетать мимо сопла. Для этого можно сделать сопло пошире и поставить "юбку" или другой турболентизатор потока.
6:09
1. Они абсолютно одинаковы, давление, возникающее за счет разницы давлений, и центробежная сила потока? Создав препятствие, сузив трубку, проткнув ее иголкой, взяв ребристую трубку баланс сил не измениться?
2. Центробежная сила должна прилагать больше сил, чем атмосферное давление снаружи, чтобы сдвинуть трубку. Но давление с обратной стороны трубки будет же ниже атмосферного, потому что поток всасывается. Как они могут друг друга уравновесить?
3. Воздух же всасывается. Поступающий газ будет стремиться занять весь объем. А зона уменьшенного давления будет стремиться к зоне повышенного давления по кратчайшему пути. Больший объем газа будет всасываться по кратчайшему пути, вдоль внутренней стенки.
При всасывания воздуха всё зависит от скорости струи всасывания пир определённой скорости вертушка должна начать вращаться вперёд соплом за счёт разности давления с наружи и внутри сопла.
Мои соображения: сила есть производная сила по времени. Учитывая, что изменение импульса потоков происходит за конечное время, это самое время изменение импульса повлияет лишь на величину силы, но не на её направление. Поэтому, для определения направления силы посмотрим на импульсы воздуха при входе в колено и на выходе из него.
В первом случае мы теряем горизонтальный импульс влево и приобретаем вертикальный импульс вниз. Приращение импульса, стало быть, вправо вниз. И поскольку эту силу приложило колено к воздуху, воздух на колено подействует ровно обратным образом - сила будет направлено влево-вверх, как на доске.
Во втором случае при предположении, что на входе импульс воздуха близок к нулю, приращение импульса лишь вправо. Так воздух действует на колено приблизительно вправо. Похоже, что если у этой реактивной силы и есть компонента, создающая момент относительно оси вертушки, её не достаточно для преодоления сопротивления воздуха.
Всего тут 4 силы: механическая сила реакции воздуха на стенку; газодинамическая сила трения о поверхность, перпендикулярную центробежной оси; сила сопротивления вращения системы; сила градиента давления на выходе. С последней ситуация следующая: по аналогии с соплами ракет, сечение нулевого избытка/вакуума должно смещаться чуть дальше сечения самой трубки. Во всю область (от сечения трубки до этого нулевого сечения) устремляется воздух по бокам, который также тянет трубку за собой.
Если трубка всасывает,значить впереди неё создается пониженное давление,эту пустоту атмосферное давление стремится заполнить.И заполнять эту пустоту атмосфера будет со всех сторон,а значить этот поток заполнения будет и с противоположной соплу стороне...Вероятно этот поток и создает некое воздействие на вертушку...Кто что думает?
При втягивании жидкости, при повороте трубки происходит ускорение потока вдоль поверхности большего радиуса, соответственно и давление падает, следовательно никакого движения не происходит.
Ну этого не может быть...автор!!!! ....и всё же оно крутиться!!!
Надо чтобы атмосферное давление было не 1 атмосфера а 10 атмосфер.
Тогда сработает
Остановил видео. Полагаю что сила приложенная к внутренней стенке при всасывании и “толкающая» ее по мнению некоторых, компенсируется силой обратного давления от находящейся там уже воды.
Еееее. Я это и имел ввиду) другими словами описал.) есть еще ягоды в ягодицах!)))
"Здесь результат очевиден"
Нет, не очевидно )) Там эффект двадцати четырёх кадров в секунду, когда записывали на реальную киноленту с кадрами. Колесо будто в другую сторону вращается ))
Это эффект стробоскопа) Я этим эффектом вовсе вертушку остановил (визуально) а на деле она вращалась.
@@ARMtcrs , много токарей пострадало из-за этого эффекта
Ага)) Прикольно
Про видео с получившимся обратным вращением: попробуйте силу трёх ваших пылесосов. Либо замените всасывание пылесоса на принудительную подачу, когда в шланг подаётся давление воздуха через прорезь (продувочным пистолетом) и возникающая сила потока воздуха уже сильнее и может вытягивать жидкость (этот метод используется для перекачки жидкостей)
👍 👍
Приветствую, расскажите о адаптивном зубчатом вариаторе, на канале амперки есть рабочий прототип.
Решил сначала посмотреть, а потом написать: было понятно, что разница в том, что возникает всасывающая сила за счет пониженного давления, но я не смог сообразить нарисовать вектор сил, а значит показать вторую силу, указанную вами.
Если в трубки направленно подуть, а не всасывать, то будет вращение за счет поворота и сопротивления потоку. А при в сасывании возникает область низкого давления. Более того, если поднести лист юумаги к соплу, то будет движение к бумаге. Мне кажется, это как дуть в собственные паруса.
У Вашей вертушки и вертушки, которая всё-таки вращается в обратную сторону есть различия. И в данном эксперименте они играют существенную роль. Можно заметить, что у Вас присутствуют углы, в то время, как на видео с удачным экспериментом видно, что эти самые углы сглажены.
Наверное, в углах может формироваться не очень хорошее течение. Попробуйте модифицировать конструкцию. Думаю, всё получится!
Из статьи американцев можно понять - что именно пологая ( плавно изогнутая трубка) даёт возможность возникновению импульса вращения. По такому же принципу режут трубу изнутри- при помощи воды и песка( мельчайшего гравия) за счёт момента вращения.
Воздействие центробежной силы на изгиб трубки по идее зависит от скорости потока, а противоположное воздействие от давления в области изгиба. Полагаю, если поиграться с этими величинами, то можно добиться достаточной разности этих сил и получить вращение вертушки при всасывании.
Это все проходит по ведомству динамики систем переменного состава, и, включая задачу о разбрызгивателе, было известно давно и без Фейнмана.
1. у неподвижного тела с ненулевой массой есть инерция;
2. неподвижному слою воздуха с ненулевой массой перед обрезом трубки придаётся скорость в одном направлении (всасывание);
3. на конец трубки, всасывающей неподвижный наружный воздух слой за слоем внутрь, действует такая же сила в противоположном направлении.
(сила, действующая на трубку - это реактивная сила, созданная инерцией неподвижного воздуха вне трубки)
Поместить вертушку в герметичный сосуд и накачать давление побольше,
А на выходе так же высасывать воздух.
Если вы хотите повторить результат вертушки из Гарварда, то вам надо поменять сопряжение трубок в скользящем соединение, создав лопасти-заусенцы в зазоре для вращения в противоположную сторону, то есть сделать преднамеренную мелкомасштабную фальсификацию в эксперименте.
Именно эта встроенная и незаметная ТУРБИНА с малым моментом слегка закручивает вертушку при всасывании при нулевом балансе на вертушке, и никак не влияет при мощной тяге вертушки при выбрасывании струи.
.
После этого видео я понял, что физики до сих пор не понимают много всяких простых вещей (каждое явление можно очень по-разному интерпретировать) и есть ещё большое поле для исследований.
@@schetnikov в биологии, как оказалось, так же. "прогрессивная" лабораторная биология (молекулярная биология, генетика) ушли вперёд, а "полевая" биология заброшена, хотя там исследовать-не переисследовать
Сопло разряжает перед собой среду и оно (сопло) стремится в область низкого давления.
Чисто интуитивно , если в режиме откачивания подсоединить пылесос не с торца а радиально, то вихрь-антициклон будет раскручивать вертушку в ту же сторону что и в случае с истекающими струями.
В Вашем опыте используется вертушка с тремя соплами. В другом опыте показана вертушка с двумя соплами. Мне кажется все дело в том, что в Вашем опыте происходит своеобразная сила компенсации связанная в массой воздуха и направлением действия гравитации. То есть суммарная сила воздействия на стенки равна нулю. Тогда как в опыте с двумя соплами данная сила действует на разные стороны стенок трубок в зависимости от их положения, как бы суммируясь по вектору направления движения.
Все же, если есть поток массы внутрь трубок, то есть связанный с этим перенос импульса. Так что нет ничего удивительного в том, что при хороших подшипниках установка вращается и при вдувании.
Можно заставить вращаться на всасывании, если внутри организовать неоднородность (например перегородка под углом к потоку у центра всасывания и оси вращения), которая преобразует энергию набегающего потока в трубке на момент вращения. Но это фокус-покус. Я считаю, что в однородной среде не получится заставить вращаться честную вертушку.
Я думаю не все знают, что у Вольфганга ещё одна камера была, но уже с другой стороны, с боку. Если бы вы Андрей посмотрели на неё, то увидели как он сам в это время усиленно дует на вертушку в обратном направлении😊
Как закрутить трубку на всасывании?
Раз она не крутиться из за того, что всасывание происходит со всех сторон, тогда давайте сделаем так, чтобы у потока было направление
Возможно, если обработать концы трубки так, чтобы стеки трубки постепенно утолщались от направления всасывания ( проще говоря сточить стенки внутри трубы. Но кажется все равно плохо объяснил), то движение получим. Разница в скоростях до и после переключения потока косвенно будет говорить об «остроте» стенок ( ведь нельзя доточить трубу до 1 атома)
Можно приделать сопла, более широкие на внешнем конце и тогда при всасывании, вертушка начнёт вертеться в сторону всасывания.
Поставил на паузу: чтобы вращаться на всасывание, вертушка должна отталкиваться от окружающего воздуха, но она не может от него отталкиваться, так как воздух на повороте уже находится внутри вертушки. Чтобы вращаться, ей придется отталкиваться от самой себя, то есть как Мюнхгаузену - вытаскивать себя за волосы из болота.
Возможно, в месте, где струи воздуха расходятся в две стороны (или в три стороны в опыте автора), установлены дифузоры, которые перенаправляют воздух таким образом, что создаётся момент пары сил, но с очень малым плечом, поэтому вертушка и раскручивается медленно
Предлагаю Вам, рассмотреть похожую конструкцию, но с коронарными разрядами, спасибо за Ваш труд)
Когда-то давно читал про другую, но, в принципе, такую же задачу: в лодке стоит насос, поднимая поршень которого можно засосать воду через направленную назад трубку, или выбросить её из этой трубки, опустив поршень. И что вопрос, будет ли лодка двигаться назад при поднимании поршня (при опускании, понятно, будет двигаться вперёд), исследовал Жуковский. Типа, сначала он немного посчитал и получилось, что сила если и есть, то маленькая, а потом посчитал много и получил, что сила будет строго равна нулю. Других подробностей там не было.
Неравные условия при вытекании и втекании. Избыточное давление в трубке может превышать атмосферное давление в несколько раз, в то время как обратный процесс имеет перепад одну атмосферу максимум ( в случае полного вакуума внутри), а фактически имеем разницу в 0,3 - 0,5 атмосфер. Сравнивать нельзя.
при всасывании, мысленно замените поток воздуха веревкой и станет очевидно , что в обратную сторону тоже будет вращение.Никакого равновесия там быть не может. Разницу в скорости дает (грубо говоря) эффект фокусировки и расфокусировки прилагаемой силы.
Вообще в объяснениях Вы всегда говорите о том куда действует сила. но почему-то не упоминаете откуда она отталкивается. Потому что для приложения какого либо усилия, нужна точка опоры. И это наиважнейший фактор.
Выдуйте "воздух" из легких через трубочку, а потом втяните, что легче?! :-) конечно ответ очевиден
Мне кажется основное различие выдувания и всасывания через трубки в самой газо/гидро-динамике вещества. В одном случае образуется ламинарный поток, в другом - очевидно нет, по крайней мере на входе в сопла.
Возникает неуравновешенная сила со стороны атмосферного давления вследствии динамического разрежения во всасываюшем сопле.Сила небольшая но при малом трении обнаруживаемая.
И здесь всё не так однозначно. А вы попробуйте прикрывать сопла на входе отводя заслонку и вертушка потянется за заслонками. Чем меньше будет зазор тем сильнее будет тянуться вертушка за заслонками. В ту же сторону что и при реактивной тяге. Вы скажете она просто присасывается, и будете правы. Но не полностью присасываться она будет по какому то закону природы. Закону разности давлений.
Что бы заставить вертушку вращаться на всасывание воздуха ,надо поток воздуха закрутить на входе(сделать его турбулентным)
Очевидно, что трубка, "подбирающая" квази-неподвижные молекулы воздуха, будет получать импульс от их разгона, и будет вращаться при всасывании в направлении сопел. А описанная сила, действующая при повороте потока в трубках, противодействует этому направлению вращения. И в конечном итоге многое будет определяться конфигурацией трубки, величиной разрежения, возможно ещё какими-то факторами.
Если мы будем рассматривать ситуацию с идеальным насосом, но давление в трубе будет иметь вид градиента, где в начале трубки давление равно 1атм, а в конце - 0. если мы изобразим этот градиент в трубке, то увидим, что давление в начале изгиба выше, чем давление у стенки в конце изгиба. на трубку снаружи действует атмосферное давление, разница давлений заставляет не только воздух спускаться по градиенту, но и воздействует на трубку с такой же силой в обратном направлении. В этом можно убедиться, если сделать серию экспериментов с разной длиной трубки. Удлинение трубки будет уменьшать силу, потому что градиент будет становиться более плавным.
А на картинке со всамыванием из разных сторон создаётся ощущение что нескопенсированный участок есть
думаю стоит увеличить диаметр входных отверстий до размеров трубок (если использовать большие насадки эффекта скорее всего не будет) тогда область пониженного давления внутри трубок исчезнет, что даст достаточно энергии для воздействия воздуха на стенки ))... моё субъективное предположение
Тут- то как раз все очевидно - перепад давления у сопел либо работает вместе с центробежной силой, либо против нее. К тому же при всасывании плотность внутри падает и это уменьшает центробежную силу до того, что внешнее давление на сгиб её таки уделывает.
На всасывание, наверное, нужно убрать сопла. Нужно максимум увеличить сечение трубок и избежать всяких ступенек, понимай, вихрей.
Нарисовал тоже необычную вертушку, но не могу сюда скинуть ссылку - ютуб удаляет. Интересно как бы она себя повела. Куда можно скинуть фото?
Всё дело в величине сил, развиваемых струями. При всасывании сила намного меньше и её недостаточно для преодоления сил трения в подшипниках и "сальнике" в вашей конструкции.
Потому что труба пылесоса имеет диаметр сечением в десятки раз больше чем выходные отверстия из за чего создаёться высокое давление на выходе. А на втягивание воздуха недостаточно диаметра трёх отверстий примерно диаметром в 4 мм в отношении трубы пылесоса диаметром 40 мм. Вертушка сможет крутиться на втягивание при условии если увеличить количество форсунок и общий диаметр отверстий приблизиться к диаметру шланга пылесоса. Металическая трубка крутилась на всасывание потому что сечение двух отверстий было не менее диаметра подающей трубки.
Со стороны всасывания воды в сопло создаётся более низкое давление по сравнению с давлением в области изгиба (колена) магистрали. Эта разница давления как бы противодействует силе вращения (компенсирует её). Это лишь моё мнение, прошу камнями не кидаться, если в моих суждениях какие-либо смешные ошибки и невнимательность. Я совершенно не физик. Всё исключительно по наитию)))))
В вашей конструкции перед соплом угол, а в конструкции с вращением в обратную сторону нет углов. Ну будем отталкиваться от этих различий. Импульс потока в трубке до поворота упирается в стенку. Но трубка и не вращается в ту же сторону, что и при выдувании. Значит эта сила чем то компенсируется. Или, если быть точнее, она что то сама компенсирует. А компенсирует она то, что для создания потока берется воздух со всех сторон... Кроме той стороны, с которой располагается сама трубка. А рычаг этого воздействия находится на том же удалении от центра нашего "вентилятора" что и сопло. А вот в случае с изогнутой трубкой ситуация обстоит несколько иначе. Поток, как и любая движущаяся штука в физике, стремится совершить свое движение с минимальными затратами энергии. Именно поэтому поток в плавно изогнутой трубке прижимается к ее внутренней части поворота, уменьшая давление на внешнюю часть. Сюда же добавляется то, что заканчивается поворот на рычаге слегка меньше, чем удаление самого сопла. В итоге мы имеем, что у нас есть сила, которая возникает из за того, что для потока берется воздух со всех сторон, кроме той, с которой само сопло расположено, которая не компенсируется полностью столкновением со внешней стенкой на повороте на том же рычаге, а часть импульса передается на меньшем рычаге, плюс воздух стремится пойти кратчайшим путем в зону наименьшего давления, потому прижимается ко внутренней стороне поворота, оказывая давление, направленное в "обратную" в сравнении с выдуванием сторону. В общем, как то так я думаю
Мне кажется, для простоты можно соорудить упрощенную установку без сложной системы передачи воздуха, просто установив на длинной штанге (для увеличения плеча и нивелирования трения) трубку и сопло, а подводить/отводить воздух шлангом. Достаточно же в принципе, чтобы там этот рычаг двинулся в ту или иную сторону.
При всасывании воздух втекает со всех сторон, кроме стороны где находится трубка. Возможно, этого хватает, чтобы раскручивать вертушку в обратном направлении.
Недостатньо енергії для зворотного обертання. Тобто, при нагнітанні у трубку пилосмоктувач затягує повітря при постійному тиску - атмосферному, а при зворотному підключенні затягує повітря через дроселі/сопла вертушки. Таким чином, при однаковому навантаженні на двигун ( перепаді тиску) буде різна масова кількість повітря, що потягне за собою різні імпульси і відповідно енергії.
А подшипники мытые?
При давлении в трубке ниже атмосферного, атмосфера будет давить на всю поверхность трубки с одинаковой силой, так что компенсировать центробежную силу не получится. А по поводу низкой скорости при втекании, похоже скорость потока ниже (разность давления меньше), соответственно центробежная сила тоже меньше.
Мне кажеться имеет смысл сделать в сопло перегородку с маленьким отверстием, на половине расстоянии от изгиба, тогда при всасывании, давление с наружи от перегородки, будет больше чем после перегородки, что и позволит запустить вертушку в обратном направлении.
Очень интересно 👍, а вот есть такая машина генератор Шаубергера, там как раз и показан этот принцип работы, но многие говорили что она работает на всасывание через сопла, значит внутри ёмкости возможно разряжение и трубки свёрнуты определенным образом в виде вихревой воронки, вот о чем я сейчас и подумал
@@schetnikov было бы круто сделать три д модель, распечатать на принтере вставить металлические сопла и залить эту модель эпоксидной смолой, 👍, вод бы вам проделать этот эксперимент, да конечно затратный, меня не покидает эта мысль😊
@@schetnikov вы молодцы, мне нравится смотреть ваш канал👍
Сделайте такой же експеремент только с колесом маха
При всасывании некоторое давление на внутренний изгиб, в трубке разрежение и масса воздуха меньше. Уравнение Бернулли - после сопла скорость потока падает. Меньше расход массы, меньше скорость потока - меньше нескомпенсированная сила.
Перед соплом на всасывание разрежение - атмосферное давление тоже стремится повернуть.
Такое устройство изобрёл Герон Александрийский ещё на заре цивилизации
Количество трубок разное.
Разница давлений на срезе сопла трубки и внутри трубки уравновешивает центробежную силу однако в случае с импортным вариантом получается так что за счёт правильной геометрии разница давлений всё же немного больше центробежной силы вот и получается вращение.
Я не физик, но напишу) а что если основная проблема действительно в том что воздух всасывается с разных сторон... я бы попробовал сделать так что бы воздух выдувался не из одной трубочки, а из большого количества вплотную расположенных тонких трубочек(возможно даже разной длины). По моему некомпетентному мнению тогда воздух с краёв будет поступать только в крайние трубочки, а остальные будут сосать воздух в правильном направлении и это увеличит силу или импульс или что то там ещё) готов выслушать почему я ошибаюсь
При всасывании воздуха перед соплом должна образовываться область низкого давления. Тогда как за ним давление равно атмосферному. Но площадь стенок сопла маленькая, отсюда разница сил совсем небольшая. Поэтому необходимы подшипники с низким сопротивлением и отсюда же низкая скорость. Это так, от интуиции. Не считал
В Вашей конструкции выходные сопла меньшего диаметра по сравнению с основными воздухопроводами.
Если сопла будут одного диаметра с воздухопроводами или будут организованы в виде конусных раструбов, то со скоростью вращения при всасывании проблем не будет, подшипники не помешают. Попробуйте - убедитесь!
С уважением...
Не будет вращаться. И вот почему. При выталкивании газа из сопла, он покидает систему и система теряет импульс и движется в противоположную сторону. Это есть принцип реактивного движения.
Но в случае с всасыванием ситуация полностью другая. И хоть интуитивно кажется, что вертушка должна двигаться в противоположную сторону, это не так. Она должна оставаться на месте. Здесь газ (или вода) не покидает систему, а наоборот поступает в неё, передавая ей импульс, но движение газа здесь обусловлено тем, что в сопло его как бы затягивает. То есть и газ тянется к соплу и сопло к газу. И импульс у них получается равный но противоположно направленный. И он компенсирует друг друга. То есть в этом месте (у сопла) система ничего не теряет и не приобретает. Как два шарика на резинке. Если растянуть резинку между двумя шариками и потом оба шарика отпустить, то после неупругого соударения они останутся на месте. Так и эта вертушка.
Прошу не судить меня строго, я повар, а не физик.
Уберите тонкие штуцерочки на концах. Объём всасывания увеличится и возможно закрутится
Сопла открутите с вашей вертушки и посмотрите на результат, при всасывании и нагнетании.
7:20 скорее всего это связано с сечением трубки, для этого эффекта нужно однородное сечение, в связи с чем воздух будет дросселировать на протяжении всего пути прохождения по трубке. Дальше дело математики)
При всасывании, создается пониженное давление на срезе трубки соответственно сила внешнего давления которая толкает трубку в сторону зоны пониженного давления, но эта сила компенсируется давлением входящего воздуха на трубку при повороте потока, что приводит к взаимной компенсации. На сколько я понял из статьи, они добавили еще одно препятствие для воздуха которое создает противонаправленную силу, компенсирующую силу создаваемую при первом повороте трубки, если смотреть по направлению всасывания воздуха. Т.е. можно попробовать использовать Z-образную трубку входящую в некоторый объем из которого уже отсасывается воздух.
В трубке все силы будут компенсироваться. Всегда.