Эжекторы как усилители реактивной тяги

[cross-track]

но на практике по-моему реазизуется прилипание и стекание. ну и - капля не упруга, даже если поверхность гидрофобна - она сначала расплющится о шарик. разве что совсем маленькие, где пов. натяжение совсем уж значительная сила

Если учесть прилипание, то весы должны показать еще большую разницу, верно? Чудес ведь не бывает, шарик не может висеть без опоры.

[cross-track]

В цилиндрической прямой 3-х дюймовой трубе с постоянной скоростью 10 м/с течет несжимаемая жидкость (вода). Труба длинная, трение пренебрежимо мало, и вода свободно вытекает из трубки через открытый конец. Уцелеет ли труба, если она рассчитана на избыточное давление не выше трети атмосферы?

Движение установившееся, ТК скорость на входе и выходе постоянна, те перепада давления нет. Отсюда, статическое давление жидкости равно атмосферному, труба выдержит. Если заткнуть выход, то лопнет, ТК динамическое давление будет 50кПа, а полное давление заторможенного потока 150кПа, те 1,5атм.
Имху

Не будем затыкать выход, вода свободно вытекает. Несмотря на то, что избыточное динамическое давление в 0.5атм превышает предельные треть атмосферы, на трубе это не как не скажется. И на тяге тоже)

[ExDi]

капли откакивают от него, как от стенки, не прилипая.

Если учесть прилипание, то весы должны показать еще большую разницу, верно? Чудес ведь не бывает, шарик не может висеть без опоры.

по-моему абсолютно полная аналогия по балансу импульса и энергии - уберите поток, оставьте просто два шарика, в один из них вы периодически стреляете из рогатки снизу вторым, так ловко что первый никогда не падает на землю, а второй возвращается к вам для следующего выстрела. первый находится в воздухе без опоры или нет?
..кажется эта аналогия проясняет дело; если стрелять достаточно редко - то очевидно, что второй шарик будет падать на землю с бОльшей скоростью и импульсом, получая их от падающего первого; если часто - то же самое, только "..интегрировай!". я был неправ, каплям через шарик передается сила тяжести, согласен.

[cross-track]

каплям через шарик передается сила тяжести, согласен.

Думается, что шарик в среднем висит, а так он должен мелко дрожать, чтобы физически обеспечивать нужный дисбаланс приходящего и уходящего потока импульса. Это в каком-то смысле аналогично физике прецессии гироскопа, описанной Фейнманом в его лекциях. Там тоже конец оси гироскопа мелко дрожит, что наряду с вращением не дает гироскопу упасть.

[ExDi]

Думается, что шарик в среднем висит, а так он должен мелко дрожать, чтобы физически обеспечивать нужный дисбаланс приходящего и уходящего потока импульса.

в меру моего понимания - это совершенно избыточная сущность; ну или можете считать что он мелко вздрагивает от удара каждой капли (если это струя воды) или каждой молекулы (если это поток газа). вполне достаточно того, что если бы не было силы тяжести - при каждом ударе шарик бы приобретал (очень малую, но требуемую законом сохранения импульса и соответствующую соотношению масс) дельту скорости вверх, отнимая ее от потока, а в ее присутствии - не приобретает, что и сводит баланс

[telekast]

В цилиндрической прямой 3-х дюймовой трубе с постоянной скоростью 10 м/с течет несжимаемая жидкость (вода). Труба длинная, трение пренебрежимо мало, и вода свободно вытекает из трубки через открытый конец. Уцелеет ли труба, если она рассчитана на избыточное давление не выше трети атмосферы?

Движение установившееся, ТК скорость на входе и выходе постоянна, те перепада давления нет. Отсюда, статическое давление жидкости равно атмосферному, труба выдержит. Если заткнуть выход, то лопнет, ТК динамическое давление будет 50кПа, а полное давление заторможенного потока 150кПа, те 1,5атм.
Имху

Не будем затыкать выход, вода свободно вытекает. Несмотря на то, что избыточное динамическое давление в 0.5атм превышает предельные треть атмосферы, на трубе это не как не скажется. И на тяге тоже)

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

[cross-track]

Думается, что шарик в среднем висит, а так он должен мелко дрожать, чтобы физически обеспечивать нужный дисбаланс приходящего и уходящего потока импульса.

в меру моего понимания - это совершенно избыточная сущность; ну или можете считать что он мелко вздрагивает от удара каждой капли (если это струя воды) или каждой молекулы (если это поток газа). вполне достаточно того, что если бы не было силы тяжести - при каждом ударе шарик бы приобретал (очень малую, но требуемую законом сохранения импульса и соответствующую соотношению масс) дельту скорости вверх, отнимая ее от потока, а в ее присутствии - не приобретает, что и сводит баланс

Падающие на платформу капли должны иметь бОльший поток импульса в случае фонтана с шариком, чем без него. Отражение от абсолютно неподвижного шарика вряд ли этому способствует. Единственным механизмом такого дополнительного разгона капель я вижу в существовании определенно сформированного дрожания шарика.

[cross-track]

Хотя есть еще один механизм, объясняющий парение шарика, но без дрожания. Сила - это изменение импульса за некоторое время. Так вот, если изменение импульса не меняется, а промежуток времени уменьшается, то и сила растет. А этот промежуток времени разный у полета капли без шарика (на бОльшую высоту), и у капли, которая отскакивает от шарика, и летит вниз.

[cross-track]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

[ExDi]

Отражение от абсолютно неподвижного шарика вряд ли этому способствует.

чегойто. закрепите шарик на штанге штатива. теперь его вес перераспределяется на землю через оных. включите воду. вес исчез, шарик получает импульс от капель, они от него (по-прежнему неподвижного)

[telekast]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

Да. И по скорости. Жидкость считаем водой с уд.плотностью 1000кг/м3

[cross-track]

Отражение от абсолютно неподвижного шарика вряд ли этому способствует.

чегойто. закрепите шарик на штанге штатива. теперь его вес перераспределяется на землю через оных. включите воду. вес исчез, шарик получает импульс от капель, они от него (по-прежнему неподвижного)

дада, я вот только что хотел написать про закрепленный шарик. Больше, чем дрожание, я придумать ничего не могу. Дрожание (как и у оси гироскопа) должно быть, имхо.

[cross-track]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

Да. И по скорости. Жидкость считаем водой с уд.плотностью 1000кг/м3

Не, скорость для гладкой трубы без выступов и поворотов никак не влияет. Вот если рассмотреть почти горизонтальный прямолинейный канал с постоянным сечением - какая там тяга будет?

[telekast]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

Да. И по скорости. Жидкость считаем водой с уд.плотностью 1000кг/м3

Не, скорость для гладкой трубы без выступов и поворотов никак не влияет. Вот если рассмотреть почти горизонтальный прямолинейный канал с постоянным сечением - какая там тяга будет?

Такая и будет. Тяга = массовый расход * скорость потока на выходе. Массовый расход = объемный расход * уд.плотность. Объемный расход = Площадь сечения потока/трубы * скорость потока. Итого:
Пи * Д^2 / 4 * Ро * V^2;

[cross-track]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

Да. И по скорости. Жидкость считаем водой с уд.плотностью 1000кг/м3

Не, скорость для гладкой трубы без выступов и поворотов никак не влияет. Вот если рассмотреть почти горизонтальный прямолинейный канал с постоянным сечением - какая там тяга будет?

Такая и будет. Тяга = массовый расход * скорость потока на выходе. Массовый расход = объемный расход * уд.плотность. Объемный расход = Площадь сечения потока/трубы * скорость потока. Итого:
Пи * Д^2 / 4 * Ро * V^2;

Тогда можно рассмотреть идеальную автостраду, по которой едут идеальные машины прямолинейно и равномерно с одинаковой скоростью, и все на нейтралке. Трением пренебрегаем, и находим "тягу" с учетом кин.энергии машин. Формулы все стерпят)

[telekast]

Скажется. Прямо. 456 Н тяги на дороге не валяются

Ого! Это если по сечению считать?

Да. И по скорости. Жидкость считаем водой с уд.плотностью 1000кг/м3

Не, скорость для гладкой трубы без выступов и поворотов никак не влияет. Вот если рассмотреть почти горизонтальный прямолинейный канал с постоянным сечением - какая там тяга будет?

Такая и будет. Тяга = массовый расход * скорость потока на выходе. Массовый расход = объемный расход * уд.плотность. Объемный расход = Площадь сечения потока/трубы * скорость потока. Итого:
Пи * Д^2 / 4 * Ро * V^2;

Тогда можно рассмотреть идеальную автостраду, по которой едут идеальные машины прямолинейно и равномерно с одинаковой скоростью, и все на нейтралке. Трением пренебрегаем, и находим "тягу" с учетом кин.энергии машин. Формулы все стерпят)

Пока они едут по автостраде тяги нет, а как в конце улетают с обрыва, так и появляется. Тяги без расхода не бывает. Точнее бывает, в инерцоидах.

[cross-track]

Пока они едут по автостраде тяги нет, а как в конце улетают с обрыва, так и появляется. Тяги без расхода не бывает.

Так пусть они переезжают через горизонтальный мост на другую дорогу. А тяга пусть относится к первой

[telekast]

Пока они едут по автостраде тяги нет, а как в конце улетают с обрыва, так и появляется. Тяги без расхода не бывает.

Так пусть они переезжают через горизонтальный мост на другую дорогу. А тяга пусть относится к первой

Нипалучится. Нет расхода - нету тяги.

[ExDi]

дада, я вот только что хотел написать про закрепленный шарик. Больше, чем дрожание, я придумать ничего не могу.

ну не вижу никакой необходимости вводить дрожжание. зайдем с другой стороны - вот струя летит вверх, потом вниз, они с землей связаны гравитационно, капля вылетела - земля и она разбегаются, капля в максимуме - они обе остановились, движутся навстречу, обнулились.. а теперь кладете сверху шарик - капля ударилась в него и остановилась, падает.. земля недополучила бы импульс - если бы теперь над ней не висел, поддерживаемый струей, и не притягивал бы ее шарик. шарик - медиум между землей и струей воды, она передает импульс ему, он через гравитацию возвращает его земле

[cross-track]

дада, я вот только что хотел написать про закрепленный шарик. Больше, чем дрожание, я придумать ничего не могу.

ну не вижу никакой необходимости вводить дрожжание. зайдем с другой стороны - вот струя летит вверх, потом вниз, они с землей связаны гравитационно, капля вылетела - земля и она разбегаются, капля в максимуме - они обе остановились, движутся навстречу, обнулились.. а теперь кладете сверху шарик - капля ударилась в него и остановилась, падает.. земля недополучила бы импульс - если бы теперь над ней не висел, поддерживаемый струей, и не притягивал бы ее шарик. шарик - медиум между землей и струей воды, она передает импульс ему, он через гравитацию возвращает его земле

Модель интересная, но, на мой взгляд, довольно общая. При включении Земли в рассмотрение закон сохранения импульса, конечно, учитывается в полной мере, но как это практически влияет на решение - скорее, как качественная иллюстрация. Земля - сверхмассивное тело, и она практически не меняет свою энергию при взаимодействиях с легкими телами. а с точки зрения импульса - Земля просто меняет на противоположную нормальную составляющую импульса легкого тела при упругих столкновениях. И наша задача - объяснить, почему вес платформы с шариком увеличился, и это должно быть как-то считабельно, и желательно простыми средствами.

У меня тоже появилась новая-старая идея. Сначала скажу, что это не дрожание шарика в струе. Я не смог придумать механизм, при котором дрожание приведет к увеличению импульса отраженной струи, ток что это неверная идея. Дело совсем в другом, но начну издалека.

Как-то я решал близкую по духу задачу - горизонтальная массивная платформа установлена на пружинные весы, и по платформе упруго (без потерь) скачет стальной шарик. Найти показания весов. Понятно, что ответ должен быть (M+m)g, т.е. вес платформы плюс вес шарика. Но нужно было привести формулу для расчета, и тогда вместо mg нужно брать deltaP/T, т.е. отношение изменения импульса при отскоке шарика к периоду скакания. И какую бы максимальную высоту мы ни брали (и, соответственно, период), то всегда получается равенство deltaP/T=mg. Если, к примеру, период увеличивается, то и импульс увеличивается, т.к. высота при увеличении периода тоже увеличивается, а значит и скорость падающего шарика увеличится.

А теперь рассмотрим некоторое усложнение - пусть шарик не скачет по платформе, а вначале подбрасывается вверх с какой-то скоростью, соответствующей периоду T (т.е. через этот период свободно летящий шарик упадет на платформу). А теперь поставим сверху на пути шарика абсолютно отражающий экран, например, на опорах, врытых в землю вне платформы. Пусть высота экрана такая, что шарик упадет на платформу через полпериода Т/2. Зафиксируем шарик, и снова его подбросим вверх через Т/2 с той же скоростью, и будем повторять это так, что между бросками будет интервал равный периоду Т. В этом периодическом процессе полпериода шарик находится в полете, а полпериода покоится на платформе. Найдем средний вес, который покажут весы.
F= Mg + (mgt + deltaP)/T,
где  t<=T, и, по условию, t=T/2. Как говорилось раньше, мы выбрали период, соответствующий свободным скачкам шарика, поэтому deltaP/T =mg, и в результате мы получим:
  F= Mg + mg/2 + mg = Mg + (3/2)mg
Таким образом, при наличии отражающего экрана в этом опыте вес платформы увеличился на полтора веса шарика, а не на один вес шарика. И это дополнительное увеличение веса (на половину веса шарика) связано не с изменением импульса (изменение импульса то же!), а с тем, что шарик давит на платформу своим весом каждые полпериода, а не висит все время над платформой.

И в заключение - о фонтане). Все эти рассуждения легко проецируются на фонтан, установленный на платформе, в котором происходит кругооборот воды (струя воды падает на платформу, собирается, и снова фонтанирует). Весы показывают суммарный вес платформы, сухой массы фонтана, и воды, часть которой находится в полете. Если на струю установить шарик, то на струю (на изменение импульса) это никак не подействует, но вот соотношение масс воды на платформе и над платформой должно измениться, что и покажут весы.

Для меня результат несколько неожиданный, и все сказанное нуждается в проверке и критике)