Helgens fysikkproblem: Fly på en tredemølle

[Erlend Andrè Larssen]

Denne situasjonen har blitt heftig diskutert på diverse fora de siste årene:

A plane is standing on a runway that can move (some sort of band conveyer). The plane moves in one direction, while the conveyer moves in the opposite direction. This conveyer has a control system that tracks the plane speed and tunes the speed of the conveyer to be exactly the same (but in the opposite direction). Can the plane take off?

Hva mener dere? Selv er jeg sikker på at flyet vil ta av.

[Mathias Ganss]

Kan ikke skjønne hvordan dette skal kunne generere løft. Dersom flyet, i forhold til omgivelsene, står stille, vil det heller ikke strømme luft over vingene. Ergo vil ikke flyet kunne ta av. Det er nå min konklusjon.

[Martin Floor]

Kan ikke skjønne hvordan dette skal kunne generere løft. Dersom flyet' date=' i forhold til omgivelsene, står stille, vil det heller ikke strømme luft over vingene. Ergo vil ikke flyet kunne ta av. Det er nå min konklusjon. [/quote']

 

For det første må man forstå at flyet får fremgang ved å skyve luft, ergo det spiller ingen rolle hva bakken under gjør. Et fly kan ta av vertikalt i forhold til bakken, så lenge airspeeden er nok til å generere løft større enn vekten. Så lenge dekkene og hjullagre tåler farten, så kan hjulene spinne så fort de vil enten den ene eller andre veien, flyet vil fortsatt produsere kraft til å få airspeed.

 

Konklusjonen på denne diskusjonen er at det er et definisjonsproblem, spørsmålet tillater ikke å trekke noen konklusjon da man må ha mer informasjon enn det som er gitt.

[Jan Fjeld]

Klart det vil ta av.

 

Hva er det som genererer thrust på et fly? Er vel ingen her som ikke vet det?

Og hviken rolle har hjulene der? Ingen.

Så denne rulle rullebanen kan rulle så fort den vil.

Så lenge hjul-lagrene ikke skjærer vil flye gå fremover og ta av.

 

Jan

[Paul Thomas Kvam]

Ser for meg meg selv på tredemølle/løpehjul eller hva det nå heter. Løper det jeg makter, tredemøllen stanser brått og jeg flyr i veggen på andre siden av rommet uten hjul eller vinger. :grin: Mener klart dette må fungere. Først får vi thrust som så genererer lift. Tar forbehold i at tredmøllen bråstopper

[Kim Jørgen Brenna]

Det er et interresant spørsmål!

Etter som at hvis flyet står på en "tredemølle" som forklart, så vil det jo egentlig stå helt stille. Og da kan man jo lure på hva det er som skal generere lift til noe som faktisk ikke beveger seg i det hele tatt?

 

 

[Alexander Storvig]

Jeg tror ikke den kommer til å fly. Hastigheten på tredemølla kan være på 200knop, men airspeed kommer til å ligge på 0 knop. For at et fly skal fly må den ha luftstrøm over og under vingen, og viss den står helt stille på tredemølla så får den ingen luftstrøm rundt vingen, viss det ikke er noen form for vind såklart.

 

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

 

EDIT: Airspeed indikatoren på flyet kommer til å vise rundt 0 knop pga ingen luft som går inn i pitot tube.

[Martin Floor]

Fint om dere som tror at flyet ikke vil få airspeed kan forklare hvorfor det ikke får airspeed.

 

Må jeg få lov til å legge til et par ting:

 

- Flyet får lov til å bruke motor, ellers hadde det ikke tatt av uansett underlag.

- Flyet for skyvekraft ved forflytning av luftmasse, ikke som en bil som bruker hjulene som skyvekraft (en bil ville stått stille under overnevnt situasjon).

- Man må jo også anta at hjulene er frittgående, med andre ord at bremser er utelukket.

[Erlend Andrè Larssen]

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

[Alexander Storvig]

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

 

Samme grunn som når jeg løper på en tredemølle og den bråstopper. Viss tredemølla ikke beveger seg og jeg fortsetter å løpe, da beveger jeg meg forover.

[Hans Christian Lindgren]

Her er det et clue som jeg tror er løsningen.

 

"The plane moves in one direction, while the conveyer moves in the opposite direction."

 

Historien sier jo at flyet beveger seg i en retning, fremover, mens rullebåndet går i motsatt retning, bakover. Tilslutt, på normal tid vil flyet oppnå takeoff speed, mens rullebanen som beveger seg i motsatt retning, vil oppnå en hastighet som er lik takeoff speed. (vanlig vis har jo bakken farten v=0). For hjulene vil dette bli oppfattet som den dobbelte farten. Hadde man kunnet gjøre dette eksperimentet på virkelig, og man brukte måleinstrumenter som gir fart på fly gjennom luft, fart på hjul og fart på rullebånd, hadde man fått et betydelig avvik.

 

Hvis flyet hadde hatt en fartsmåler på hjulene ville hastigheten blitt dobbelt så stor som uten et rullebånd.

Hjulene går nok veldig fort rundt ja .

 

 

mest logisk for meg i allefall.

 

[Andreas Nysveen]

Jeg er ingen ekspert, men jeg ser ingen annen mulighet.

 

Jeg skjønner ikke hvordan flyet skal bli stående på utgangspunktet, da flyet drives framover av noe annet enn hjulene, så i teorien vil vel bare hjulene gå dobbelt så fort som flyet beveger seg, da de må kompensere for at møllen prøver å holde flyet i samme posisjon? Det kan sammenlignes med at du står på en tredemølle iført rulleskøyter. du kan la båndet gå så fort du vil, strekk frem en hånd og du vil uten særlige problemer klare å trekke deg fremover og av på andre siden dersom ingen ting blokkerer, på samme måte som flyets motorer vil bevege flyet fremover fra sitt utgangspunkt uavhengig av underlagets hastighet.

 

Jeg konkluderer med at da flyets drivverk ikke er i kontakt med møllen, vil flyet bevege seg fremover fra utgangspunktet og hvis forholdene tillater det, ta av. Som jeg alt har sagt tror jeg ikke møllen kan gjøre annet enn å la hjulene snurre i det dobbelte av flyets hastighet.

 

God helg alle sammen.

 

Edit: jeg ser at jeg brukte så lang tid på å formulere meg riktig at Hans Christian kom før meg, men det ser ut som om vi kom frem til det samme.

[Andreas Nysveen]

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

 

Samme grunn som når jeg løper på en tredemølle og den bråstopper. Viss tredemølla ikke beveger seg og jeg fortsetter å løpe' date=' da beveger jeg meg forover. [/quote']

Jeg tror ikke jeg er helt enig. dersom båndet stopper momentant, vil du vel få en gradvis akselerasjon, på lik linje med det du har når du tar av fra stillestående underlag (gitt at man har samme utgangspunkt med tanke på thrust i det båndet stopper).

[Henrik Bjørlo]

Det er riktig som mange sier her, flyet vil ta av som normalt. Hjulene man teoretisk sett tenker seg i denne oppgaven er friksjonsfrie, dvs. at flyet vil uten motorkraft stå helt stille selv om denne tredemøllen går aldri så fort. Derfor vil det ikke ha noen ting å si. Man kan tenke seg samme på is. Blir noe av det samme.

 

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

 

Samme grunn som når jeg løper på en tredemølle og den bråstopper. Viss tredemølla ikke beveger seg og jeg fortsetter å løpe' date=' da beveger jeg meg forover. [/quote']

 

Vil det samme skje hvis du har rulleskøyter på beina?

[Erlend Andrè Larssen]

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

 

Samme grunn som når jeg løper på en tredemølle og den bråstopper. Viss tredemølla ikke beveger seg og jeg fortsetter å løpe' date=' da beveger jeg meg forover. [/quote']

Husk at flyet har hjul og drives av luften. Du har ben som skyver seg fra bakken.

 

Om mølla stopper er det eneste som skjer at friksjonen i hjullagrene blir lavere, og akselerasjonen til flyet blir høyere enn den var da mølla gikk rundt.

[Kim Jørgen Brenna]

Det som vel skjer når mølla stopper er vel at den farten som mølla produserte blir slynget opp på flyet, så med nok fart da vil nok flyet kunne ta av.

 

Men jeg tror ikke flyet vil kunne skape noe lift til å kunne løfte seg av møllen mens den er igang.

[Andreas Nysveen]

Det er riktig som mange sier her' date=' flyet vil ta av som normalt. Hjulene man teoretisk sett tenker seg i denne oppgaven er friksjonsfrie, dvs. at flyet vil uten motorkraft stå helt stille selv om denne tredemøllen går aldri så fort. Derfor vil det ikke ha noen ting å si. Man kan tenke seg samme på is. Blir noe av det samme.

 

Dermed kommer ikke flyet til å ta av.

Helt annen sak viss man bråstopper tredemølla og flyet fyker fremover i stor hastighet.

Hvorfor vil flyet plutselig fyke fremover dersom mølla stopper?

 

Samme grunn som når jeg løper på en tredemølle og den bråstopper. Viss tredemølla ikke beveger seg og jeg fortsetter å løpe' date=' da beveger jeg meg forover. [/quote']

 

Vil det samme skje hvis du har rulleskøyter på beina?

Da vil det teoretisk ikke skje noen ting, da du ikke har noen fremdrift.

[Andreas Vibeto]

 

Vifår nok snart svaret

[Andreas Nysveen]

Hvorfor ble jeg ikke overasket over at det var de to der?

har man vel svaret?

[Vidar Martinsen]

Tror ikke det flyet hadde tatt av nei....at motorkraften produserer thrust er nå en ting, men hvis hjulene beveger seg over ett underlag som en tredemølle så går jo motorkraften bare til å få hjulene i bevegelse....mao så er det ikke noe relativ vind over vingene¨å snakke om....correct me if I'm wrong

[Geir Teigo]

Hmmm. Ikke så opplagt som jeg først trodde nei.

[Rolf Arne Beck]

Har ikke Andreas Nysveen sin video vist svaret da?

Jo et fly vil kunne ta av på en slik tredmølle. Hvis du ser på videoen så kommer ikke flyet av flekken i starten av eksperimentet, men etterhvert som hastigheten stiger og hjulene kommer over et vis friksjonspunkt så slutter det å spille noen rolle hvor fort tredmøllen går, flyet står stille og det eneste som skjer når tredmøllen akselererer er at hjulene spinner fortere, men flyet blir stående. Når flyet da øker motorkraften til full starter det å bevege seg nedover tredmøllen uavhengi av hvor fort tredmøllen går. Når flyet da får nok luft til å passere over vingen, vil det skape nok løft til at flyet tar av på en normal måte.

[Martin Floor]

For å supplementere det Rolf sier, så er dette i tillegg et lite fly som har en friksjon i hjullagrene som er skyhøye i forhold til vekten på flyet, noe man ikke vil se i nærheten av på større fly.

 

For at Vidar sin teori skal fungere så må kraften for å holde igjen flyet være lik skyvekraften for at det ikke skal akselerere. Det vil si at det er kun friksjonen i hjullagrene som skal holde igjen hele flyet. Dette fungerer nok i teorien, men aldri i praksis da både tredemølle, hjullagre, dekk og det som er ville gått adundas og i tillegg får man neppe nok motstand til å hindre flyets akselerasjon. I tillegg defineres ikke spørsmålet som "tredemøllen skal gå bakover så fort som trengs for å hindre flyet å akselerere". Dermed er den teorien ute av bildet

 

Det jeg ser som et definisjonsproblem er om farten på tredemøllen skal være lik hjulfarten eller flyets fart gjennom luften.

 

Gjennom luften, enkelt: Flyet tar av med vanlig airspeed og dobbel hjulfart. Dette har vært nevnt.

 

Hjulfart: Det går ikke. Jo mer tredemøllen går bakover, jo mer øker hjulfarten, og igjen krever større fart av tredemøllen. Da må man sette et nullpunkt i så fall, å definere "så fort som hjulene ville gått i forhold til fast undergrunn, så fort skal tredemøllen gå motsatt vei". Da er vi tilnærmet tilbake til det første alternativet igjen.

 

Det er nesten mer fascinerende å tenke på hvor interessant og lærerrikt dette spørsmålet egentlig er. Om man interesserer seg, kan man få et bra bilde av sammenhengen mellom bakkefart, airspeed, hjulfart og hvordan dette avhenger/er individuelle av/fra hverandre.

[Andreas Nysveen]

Dette hadde vel vært riktig, dersom motorkraften hadde gått til hjulene, men det gjør den jo altså ikke. Ta på de rulleskøyter, og still deg på en tredemølle, finn noe å skyve fra i, og si at jeg tar feil.

[Nicklas Winger]

Er dette egentlig så vanskelig å se for seg da?

Så lenge flyet står stille og ikke bruker motorene som skyvekraft vil det ikke dra noen vei. (Gitt at friksjon og andre faktorer stemmer da)

Dersom det bruker motorene vil det etterhvert flytte på seg i forhold til båndet, når det når samme fart, og farten tipper over til å bli større. Men, farten må jo være enorm for å kunne ta av vil jeg anta.

[Gjest Børge Litangen]

Men' date=' farten må jo være enorm for å kunne ta av vil jeg anta. [/quote']

 

Farten i forhold til båndet, ja, som for øvrig ikke spiller noen rolle fra eller til når det gjelder løft. Husk at det er båndet som sørger for at hjulenes omdreining blir så pass stor, ikke flyets skyvekraft.

 

Farten i forhold til luftstrømmen (og resten av omgivelsene, for den saks skyld) vil fremdeles være verken mer eller mindre enn om det hadde tatt av fra en ubevegelig rullebane.

[Erlend Andrè Larssen]

Farten i forhold til båndet vil alltid være dobbelt så stor som flyets fart. Når flyet har takeoff-speed forover, vil båndet ha samme fart i motsatt retning. Hjulene spinner derfor dobbelt så fort som ved en normal takeoff. Siden det er snakk om fart og ikke krefter, vil flyet ikke ha noe problem med å ta av fra båndet.

[Nicklas Winger]

Men, iflg. problemstillingen, så skullet jo flyet og båndet ha samme hastighet. Og da kan det enkelt og greit ikke ta av

[Hans Christian Lindgren]

Hvis dere går inn på denne siden så får dere en varsel fra Discovery Channel når det sendes. http://dsc.discovery.com/tv-schedules/series.html?paid=1.13056.24704.3913.x&start=20

 

Der vil vi få svar på dette.

[Gjest Børge Litangen]

Men' date=' iflg. problemstillingen, så skullet jo flyet og båndet ha samme hastighet. Og da kan det enkelt og greit ikke ta av [/quote']

 

Du glemmer at hjulene bare fungerer som friksjonsdempere for flyet. I motsetning til en bil som "drar" seg bortover langs bakken, bruker flyet luften for å bevege seg. Derfor er det i teorien uvesentlig hvor fort dette båndet går, så lenge kulelagre og lignende ikke går ad undas. Flyet vil fremdeles benytte luften til å komme seg frem og opp, selv om båndet måtte bevege seg i samme hastighet som flyet har i forhold til luftstrømmen.