Задача от лауреата Нобелевки по физике
Однажды я проводил эксперимент в циклотронной лаборатории в Принстоне и получил поразительные результаты. В одной книжке по гидродинамике была задача, обсуждавшаяся тогда всеми студентами-физиками. Задача такая. Имеется S-образный разбрызгиватель для лужаек - S-образная труба на оси; вода бьет струей под прямым углом к оси и заставляет трубу вращаться в определенном направлении. Каждый знает, куда она вертится - трубка убегает от уходящей воды. Вопрос стоит так: пусть у вас есть озеро или плавательный бассейн - большой запас воды, вы помещаете разбрызгиватель целиком под воду и начинаете всасывать воду вместо того, чтобы разбрызгивать ее струей. В каком направлении будет поворачиваться трубка?
|
Да и, по секрету сказать, в ареоле нашего обитания есть множество мест, специально предназначенных для проведения опытов по разбрызгиванию струи и набору статистики об угле поворота трубки во время прохождения эксперимента. Да и экология при этом не так страдает, как в Ваших опытах, уважаемый Вентиль.
Искренне Ваш.
одного было совершенно ясно, что ответ таков, а для другого - что все
наоборот. Задачу все обсуждали. Я помню, как на одном семинаре или чаепитии
кто-то подошел к профессору Джону Уилеру и сказал:
"А вы как думаете, как она будет крутиться?"
Уилер ответил: "Вчера Фейнман убедил меня, что она пойдет назад.
Сегодня он столь же хорошо убедил меня, что она будет вращаться вперед. Я не
знаю, в чем он убедит меня завтра!"
Я приведу вам аргумент, который заставляет думать так, и другой
аргумент, заставляющий думать наоборот. Хорошо?
Одно соображение состоит в том, что, когда вы всасываете воду, она как
бы втягивается в сопло. Поэтому трубка подается вперед, по направлению к
входящей воде.
Но вот приходит кто-то другой и говорит: "Предположим, что мы
удерживаем устройство в покое и спрашиваем, какой момент вращения для этого
необходим. Мы все знаем, что, когда вода вытекает, трубку приходится держать
с внешней стороны S-образной кривой - из-за центробежной силы воды,
проходящей по контуру. Ну а если вода идет по той же кривой в обратном
направлении, центробежная сила остается той же и направлена в сторону
внешней части кривой. Поэтому оба случая одинаковы, и разбрызгиватель будет
поворачиваться в одну и ту же сторону вне зависимости от того,
выплескивается ли вода струей или всасывается внутрь".
Впрочем ни то ни другое, на мой взгляд, не имеет значения при решении задачи. Это легко понять, если представить не S-образную трубку, а Z-образную, что не меняет сути задачи, но убирает затуманивающие ясность мышления (аналогично тому божественному напитку, который автор вкушал вместо А.А.Д.) центробежно/стремительные силы.
Искренне Ваш.
Вода вытекая из устройства по пути ударят в сгиб трубки и теряет в повороте часть энергии. Половина этой энергии создает силу, "срывающую трубку с оси", а вторая половина тратится на толкание трубки по кругу (точнее по касательной к окружности).
Если вода течет в обратном направлении она в повороте опять ударяется в стенку трубы. Причем толкает трубку опять "от оси" и "вперед"
Страницы: 1 2 3 4