Engineering

Парусная лодка: движение поперёк ветра

Меняйте шкот и руль, наблюдая совместное действие кажущегося ветра, паруса и киля.

Изображение из программы

Что попробовать

Меняйте направление ветра и угол шкота. Сравнивайте тягу паруса с сопротивлением киля, затем задайте поворот рулём.

Модель и её ограничения

Плоская модель давления на парус с боковым сопротивлением киля. Сцена следует за лодкой. Калиброванные поляры яхты, крен и морское волнение не моделируются.

Уравнения модуля

Уравнения
F_n = 0.5 rho A C_n v_n |v_n|
m dv/dt = F_sail + F_keel + F_drag

Другие эксперименты

К каталогу

Engineering

Судно на воздушной подушке

Запустите вентилятор подъёма и смотрите, как судно поднимается с юбки, пока подушка не понесёт его вес, а воздух не станет уходить через зазор в несколько сантиметров — ровно там, где характеристика вентилятора встречает утечку. Откройте дроссель над морем: собственные волны судна тормозят сильнее всего на горбе около sqrt(gL/pi), где след длиной в один корпус, — слабый винт застревает под ним на замкнутой скорости, сильный прорывается и выходит на максимальную. Попробуйте пляж, где волн нет; замедлите вентилятор, пока подушка не перестанет отрывать судно от юбки.

Engineering

Подводный планер

Отправьте жёлтый подводный планер с научного судна через три километра открытого океана вовсе без винта: масляный баллон в его носу раздувается и сжимается на четверть литра, аккумулятор сдвигается на сантиметр вперёд или назад, а стреловидные крылья превращают слабое погружение или всплытие в долгое планирование. Он идёт пилообразной траекторией вниз сквозь освещённую солнцем воду и термоклин во тьму, где в его следе вспыхивает планктон, и каждое установившееся погружение и всплытие совпадает со своей замкнутой формулой — tan γ = CD/CL, скорость из результирующей плавучести, тангаж из баланса моментов. Откачка масла на 150 м стоит 2ΔV·p; сравните мелкие и глубокие циклы, сбалансируйте аккумулятор, дайте планеру слишком малый баллон — и смотрите, как погружение останавливается на глубине нейтральной плавучести в термоклине, сделайте корпус мягче или летите против течения; дальность на одном аккумуляторе оценивается по каждому циклу, и каждый джоуль прослеживается в воду.

Engineering

Железнодорожная тележка

Пустите колёсную пару с коническими поверхностями катания по испытательному пути и смотрите, как её траектория рисуется на балласте, увеличенная в тридцать раз. Свободная пара катится по синусоиде Клингеля длиной 2 pi sqrt(b r0/lambda); связанная с тележкой поперечной и угловой пружинами, она устойчива до критической скорости по критерию Рауса–Гурвица, и толчок затухает — на десять процентов быстрее тот же толчок перерастает в виляние от гребня к гребню. Износите колёса до более крутого конуса — критическая скорость упадёт, ужесточите угловую пружину — вырастет; введите путь в кривую — и пара встанет на смещении, где крип и подвеска уравновешены.