【notme PK mirror】《惯性阻力之第一回合》
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送交者: fan 于 2006-06-08 22:20:21
★notme ☆mirror ♬旁观者
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★送交者: notme 于 2006-06-08 02:54:10
也问米拉老师一个问题：假象有一种黏度为零的水。在这种水里有艘船在向前行驶。如果关掉发动机，这船会不会因为“惯性阻力”而停下来？
注：这个问题是“直戳”米拉老师的“横扫”
引用：
<<<如何理解这个船的“惯性力”问题？也不是很难。关键是有没有遇到过“高人”，是不是足够的“聪明”。言归正传，船要往前走，水就要“让开”个空间。而要水“让开”个空间，就要有发动机去做功，不然“扫帚不到，灰尘照例不会自己跑掉”。
♬用动量守恒就能回答这个问题了吧？ (无内容) JFF (0字节) 06/08 04:48 (33054)
★光用动量守恒是不够的。 (无内容) notme (0字节) 06/08 06:49 (33073)
♬送交者: JFF 于 2006-06-08 10:04:06
有这么复杂吗？我怎么觉得这是一个很简单的问题呢。船有一个垂直于其前进方向的横截面，这个横截面前面的流体因碰撞而被推动，被推动的流体要给船一个反作用力，这个反作用力就可以看作是对船的惯性阻力，在这个惯性阻力作用下，船要逐渐减速，直到停止。即使还有其它的惯性阻力，根本不要考虑，因为原问题问的是船是否会停下。我这解释有什么错吗？
★送交者: mirror 于 2006-06-08 13:09:17
也就是讲，能领会力学本质的人并不多。之所以“横扫”无阻力，是因为对象无“惯性”。
☆送交者: mirror 于 2006-06-08 08:15:01
看不出来哪里是“直戳”。浮力来自哪里？这个倒要反问一下了。先考考您的思维能力，再考虑如何回答吧。
★送交者: notme 于 2006-06-08 08:30:21
答曰：浮力来自重力。
浮力乃是“静力”，阻力乃是“动力”。在此能扯上浮力，倒要领教一下米老老师的“思维能力”。见了这题目还看不出“直戳”的所在，米拉老师的“常识”也有限的紧。
☆送交者: mirror 于 2006-06-08 08:43:43
看来还可以回答一哈。反过来思维一哈：一个容器里有没有摩擦（粘性）的液体。液体能否跟随容器一起移动？ 如果不能，奇迹就要发生了。如果是能够，与一般的力学法则相同，那么“直戳”的问题也就有答案了。
★送交者: notme 于 2006-06-08 08:51:09
一起移动？还记得“相对性”不？“一起移动”跟“一起静止”有区别吗？米拉老师仍然停留在“静”上。 少绕弯子了。直接回答问题：船在无黏性的液体里行驶，会不会受到阻力？
☆送交者: mirror 于 2006-06-08 09:23:40
如何定义“阻力”？如果认为是摩擦力，则是没有。如果认为可以是“惯性力”，则是有。 力学法则是“第一位”的。在没有粘性的液体里，一个物体能否永远的运动下去？如果是可以，那可真是“所向披靡”了。什么镜子之类的，立马就劈了。
♬送交者: 老秦 于 2006-06-08 09:40:17
阻力并不是从力的起因来定义的，而是从力所起的作用来定义的。不管是什么性质的力，只要是起到了阻止某物体继续前进的，对这个物体来说都是阻力。所以，船在无黏性的液体里行驶，会不会受到阻力？这个问题根本不要扯到力的性质那么远的。
★送交者: notme 于 2006-06-08 09:58:10
你管它什么性质的力。问的是：如果没有碰到别的物件儿（比如岸），只在广阔无垠没有粘性的液体里，运动物体会不会减速？
=====================http://www.rainbowplan.org/bbs/topic.php?topic=33094&select=&forum=1
★送交者: notme 于 2006-06-08 10:43:51
看来都认为在无粘性液体里行船是要受阻力的了。
可惜，正确的答案却是没有阻力。解释嘛，最简单的大概是机械能守恒。没有粘性的液体没有耗散的机制，机械能不会转化成热能，所以机械能必须守恒。
再根据动量守恒律，如果船减速了，水就会获得向前的速度。当船最终“停”下来时，其实是船和水以相同的速度运动了。由平均值的平方小于平方的平均值可知，这个过程，如果真的发生了，将发生动能损失（类比一下非弹性碰撞），这与前面要求机械能守恒矛盾。
另一种更“正规”的解释是对称性：无粘性流动的旋度一定是零。无旋场可以定义势，于是无粘性的流动又称势流。约束势流的方程有个特点，即如果这个方程有某个解F，那么 -F 也一定是同一方程的解。这个性质的带来后果就是：在无粘性的液体里开船，正着开与倒着开造成的流场完全相同（除了方向相反）。而“白努力”方程中速度只以平方的形式出现，与方向无关。把船周围的压强做个积分可得所受的总力，于是这个力大小方向与船的行驶方向
无关。也就是说，如果船正着开时这个力是阻力，倒着开时就成了推力了。船无缘无故地自己加速愈开愈快显然是不可能的。解决这个问题的唯一办法就是这个合力必定为零。
无粘性液体里行船无阻力这件事，在流体力学史上大大的有名，称为“达朗贝尔佯谬”。也该算是一条“常识”。
所以，不能简单地说因为船头推水就要受阻力。船头推水是不错，但是水也会推船尾，无粘性时结果正好抵消。只有在有粘性的时候，前后推力才会有差别。
♬送交者: 郁闷 于 2006-06-08 11:31:58
飞机与船是两嘛嘛事。差别来源于自由面。自由面可以产生波，波可以携带能量向无穷远处传播（假设水面是无边无际的话），而这些不断向外传播的能量是需要由船上的发动机提供的。注意是不断向外传播，因为水波速度是有限的，船行时产生的扰动不可能一下子传到无穷远，因此与飞机在不可压理想流体中的情形不同（那里假设声速为无穷大，飞机一运行，流场迅速建立起来），因此所谓的“达朗贝尔佯谬”在有自由面的理想流体情况下是不存在的。当然实际情况是水面不可能无穷大，粘性也不是不存在，水波的能量最终还是要靠粘性、或者靠与水底、或者靠与岸际摩擦耗散掉的。
★送交者: notme 于 2006-06-08 11:51:29
由波动“辐射”耗能那又是另外一种机制了，而且水波还跟重力场的参与有关。提这个佯谬，只是“直戳”一下米拉老师的“横扫”而已。
♬“水波还跟重力场的参与有关”是啥意思。没重力场就没水波？ (无内容) Mr.X (0字节) 06/08 12:57 (33137)
★水（面）波的弹性回复力是什么？ (无内容) notme (0字节) 06/08 13:34 (33143)
♬1）水波只有“水面波”么？2）佯谬需要假设没有重力场么？ (无内容) Mr.X (0字节)
★送交者: notme 于 2006-06-08 14:12:33
“佯谬”的条件之一是不可压缩流体，既然不可压，也就没有密度波了。那位老兄也说了，“自由面”。佯谬的导出本就没有考虑自由面和重力场。有新的元素就可能有新的现象。
☆送交者: mirror 于 2006-06-08 13:40:03
还正确回答，还有叫好的，真是热闹非凡呢。“机械能必须守恒”的原理并不涉及“分配”。船停（减速）下来与流体承担了这个能量并不矛盾。不能以为有个“方程”就拍手，思考的模型还是需要的。流体质量的问题前面言及过，这是个极为要紧的因素。一个静止的、无摩擦的流体环里，投入一个有相同截面积的、E能量的物体。就算光速为无穷大，最终的结果必须是这个流体环和物体的共同行动。即：前面的流体不能比物体的速度慢，后边的流体不能比物体快。那么整个E能量就“分配”到物体加流体环上了。当这个“复合环”趋于无穷大，质量量也就会无穷大，其速度就要趋于无穷小。
★送交者: notme 于 2006-06-08 13:57:35
再加个“动量守恒”，就涉及到“分配”了。不然弹性碰撞的结果也就不唯一的。不信你倒是找个别的分配方式出来看看（靠波抽除能量除外）。一个简单的不等式摆在那里，想要动量动能一起守恒，舍此还能怎么分配？ “最终的结果必须是这个流体环和物体的共同行动”，这又是哪家的“力学法则”？如果‘前面的流体不能比物体的速度慢，后边的流体不能比物体快，整个E能量就“分配”到物体加流体环上了’能成立，不妨看看最终的动量是多少？别是上帝的手推了一把吧？ 所谓“直戳”，也就是“指”和“点”。有人不会“脸红”，那也是无可奈何的。
☆送交者: mirror 于 2006-06-08 14:21:42
“无可奈何”是人对自然的感叹。“最终的结果必须是这个流体环和物体的共同行动”，这又是哪家的“力学法则”？有个东西叫“连续性”的法则。“力学法则”的根基在于此。请记下笔记来。“最终的结果必须是这个流体环和物体的共同行动”的推测，就是基于这个“更”基本的法则。听说过穆森堡尔效应么？没有“反跳”也有物理法则成立，根本不必借用“上帝的手推了一把”。
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(to be continued)
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