Доброго вечера, товарищи, дамы и господа!
Многим задача, наверное, уже знакома. Остальных прошу не искать ответ в интернете (задача разбиралась на канале Veritasium)

Вертолёт летит на постоянной высоте, с постоянной скоростью в постоянном направлении. К вертолёту прикреплен абсолютно гибкий канат. Сопротивлением воздуха пренебрегать нельзя.
Какую форму примет канат?

http://pics.rsh.ru/img/0001_dlzl0nt5.png

Тут вспоминается фраза из Жванецкого, оканчивающаяся на "... в общем, ушёл от ответа".

Ты ешё спроси - взлетит самолёт или нет...

(0) Между D и B будет болтыхаться

Д.

(2) и C
в зависимости от ветра

Зачем таскать пустой канат? Видимо, на нем был груз, который потеряли по дороге. Значит, он смачивается слезами пилота с постоянной скоростью сверху и одновременно высыхает. То есть масса каната равномерно уменьшается от вертолета к свободному концу. Тогда дуга.

(4)+ Гм хотя и A теоретически может быть, при попутном ветре равном скорости вертолета (фактически вертолет висит но его несет втром)

А если канат очень длинный и ветер на разной высоте разный то будет E !

что значит абсолютно гибкий? какая масса/плотность каната, какое давление оказывает воздух, какова его плотность, есть ли ветер и еще много вопросов. поэтому надо обозначить только значимые факторы и сказать, что остальным надо пренебречь

(8) Ну если все так, то тогда точно Д )))

(0) Загнется назад.

(0) > Сопротивлением воздуха пренебрегать нельзя.
Какова высота полета, длина каната, климатичсекие условия теста?

Это называется "я нашел задачу, но вам искать запрещаю"

(5) что за дуга? Парабола!

https://www.youtube.com/watch?v=vjWvHO6hZgA

(10) причем до горизонтального положения, если "давления" воздуха хватит, что бы поднять канат до такого состояния

(5) > слезами пилота
Слезами?

..

(14) Вы еще до гиперзвука вертолет разгоните

Думаю ответ С, потому что лопасти вертолета дуют сверху вниз потоком воздуха, который возле вертолета сильнее, и там более вертикально должен висеть канат, чем в нижней части.

+18 забыл голосовалку

для "сферичечского коня в вакууме" будет вариант С

(18) может он несется со скоростью 100500 и встречный воздух дует сильнее, чем лопасти?

те вариант B

(21) Встречный воздух не может дуть сильнее чем лопасти, потому что вертолет должен держать свой вес в воздухе + преодолевать сопротивление воздуха, это две составляющих. Вторая составляющая не меньше чем скорость встречного воздуха, а первая дает сумму еще больше.

Сначала думал, что В, но теперь С.
На точку каната действует сопротивление воздуха и сила тяжести. Сопротивление, можно считать, везде постоянное, а сила тяжести уменьшается по мере приближения к нижнему концу.

(23) для этого такие задачи и делаются, что бы началась словесная вакханалия в виде предположений и догадок, должно быть как в школе - Дано: 1. 2. 3. Подразумевается, что все остальное не учитывается.
но тем не менее))

тогда не забыть, что бы двигаться вперед, корпус вместе с лопастями должен быть наклонен вперед, то есть не перпендикулярно к земле

+ 25 тяга должна быть не перпендикулярна земле

что приведет к смещению потока воздуха от лопастей ОТ каната и кто его знает, как будет выглядеть схема обозначения/распределения действующих сил

канат висит или по земле волочится?

(28) висит

(25) Это я учел. Направление воздуха от лопастей вертолета не совпадает с направлением движения, потому что вертикальная составляющая сопротивляется силе притяжения земли. Обычно она на много больше чем горизонтальная составляющая, хотя тут это не важно. Вертолет может лететь вперед с приличной скоростью, при относительно маленьком наклое, потому что он много весит.

Эээээ, ну С-же... и ещё бухет кончик каната в воздухе матать

д

Д

Условие задачи это то же самое, что подвешен канат на который дует ветер.

В каждой точке каната сопротивление воздуха одинаковое, однако вес который тянет эту точку вниз тем больше, чем эта точка выше по канату. Поэтому вектор сил в нижней точке будет ближе к направлению ветра, а верхей к центру притяжения.

Ответы без пояснений доставляют чуть больше чем вопросы, какой плотности воздух, канат, скорости в разных слоях, из чего сделаны лопасти и т.д.)

Какие пояснения?

(30) в теории он может лететь с тягой (то есть положение лопастей), направленной практически параллельно земной (или какой там) поверхности, очень нах быстро лететь может. тогда весь поток воздуха от лопастей будет практически параллелен принявшему горизонтальное положение канату

(37) Тяга не может быть направлена практически параллельно земле, потому что тогда ничто не будет дердать вертолет в воздухе, и он упадет вниз.

(34) Вес действует так же по всей длине каната как и сопротивление воздуха. Почему у тебя они ведут себя по разному?

видео на канале верт дайдер уже было

(38) рад, что мы понимаем друг друга)))
при очень быстром вращении лопастей вот этой "микросилы" может хватить, что бы не дать вертолету упасть, т к масса вертолета постоянна, а тяга переменна. То есть тягу теоретически можно увеличивать бесконечно, до такого состояния, при котором угол, позволяющий держать его в воздухе можно снизить до такой степени, что можно будет им чуть ли не пренебречь

(34) не равносильно это ветру. при ветре будет "вращение" каната относительно точки крепления

Единственное, на самый кончик может действовать поток воздуха по другому. Какие-то аэродинамические хитрости, но это сложно. Думаю кончиком можно пренебречь. Вариант Е похож, но объяснить не могу.

(34) не равносильно, поток от винта будет сравним с горизонтальным ветром, а может даже будет сильно больше

(34) совсем нет, в (0) в условии вобще ничего не сказано, только то что есть сопротивление воздуха, а где, в каких точках - не сказано, так как и про массу каната и плотность воздуха и все все все остальное

(41) Что от этого изменится качественно? Изгиб каната будет все равно, но на столько незаметный, что его трудно будет определить.

если не учитывать поток от самого вертолета, то никакого варианта кроме B не может быть

Поток воздуха от вертолета нужно учитывать, потому что в задаче указано что это именно вертолет, а не палка с веревкой или еще что-то.

(0) Говори ответ. Уже все варианты обсудили.

(46) да, так же как и "угол тяги", Практически можно пренебрегать. Вопрос в том, куда будет попадать поток от лопастей, может у каната длина всего метр

да он сам не знает

(49) через час после публикации, 17-42 МСК

как и всегда в таких задачах, сори за спойлер если что))

(B) на элемент длина каната вниз действует сила тяжести, назад - сила сопротивления воздуха. Обе пропорциональны длине элемента. Тангенс угла элемента - отношение этих сил: постоянен. Поэтому - прямая.

(54) не-а, сила сопротивления потоку на каждый элемент каната одинаковая, а вот вес тянущий элемент каната линейно падает чем дальше от вертолёта элемент каната

(52) 17-43 мск уже...

Итак, правильный ответ
------------------------------
На каждую точку каната действуют две силы: притяжение тянет вниз, сопротивление воздуха тянет назад. Эти силы уравновешиваются натяжением каната.
Воздух, идущий от несущего винта рассеивается очень быстро и почти не оказывает влияния на канат

Правильный ответ (B)

https://youtu.be/sKbWdL9xBIE

(55) Скорее всего, Вы правы.

(55) См (39)

(57) как все просто. хотите сказать, что на скорости 100500 его не прижмет к вертолету? у вас нет корректного результирующего ответа, т к нет всех исходных условий

(57) >> Воздух, идущий от несущего винта рассеивается очень быстро и почти не оказывает влияния на канат

"Почти" не считается. Оказывает все же влияние, хоть и не большое. Я не согласен

я решил тоже неправильно. Мой вариант был (С) - не учитывал натяжение каната

(62) Без учета потока от вертолета, мой вариант был бы B, но он не полный, так как вариант С - это тот же самый B, только с учетом потока от вертолета.

(63) ваши оправдания приняты

(0) канат бесконечной длины?

(57) А если ветер попутный?

или мы говорим про сферический вертолет в вакууме?

(66) Именно и в этом случае будет прямой канат о чем я уже писал
Вертолет по сути висит в потоке ветра вместе с канатом

(68) А еще веревка может быть вперед относительно вертолета
Если ветер очень сильный а вертолет относительно потока летит назад но относительно земли перемещается вперед

Надо привязать нитку к дрону, и посмотреть как будет. Займусь этим завтра. О результатах сообщу. Следите за обновлениями в ветке

(70) всё же уже разобрано с реальным вертолётом и канатом

(71) Там пренебрегли потоком воздуха от вертолета, потому что канат был очень толстый, и заметить было трудно как он изогнулся от этого потока. Во вторых, снимали с земли, и изгиб было трудно различить из-за этого.
Я бы хотел чтобы канат был более легкий или более длинный, чтобы было лучше видно изгиб. И снимать не с земли, а с вертолета, тогда даже слабый изгиб было бы легче разглядеть.

(72) получается, что поток от винта роли не играет. И не потому что он слабый или рассеивается. Просто направление потока вообще картину не меняет, все выводы верны для любого направления ветра, в том числе и вертикального.

(73) А если подумать? Как он может не влиять? Он 100% влияет, просто этого влияния не заметно на тяжелом канате. Он сильно натянут вблизи вертолета за счет своего веса.

Если взять более легкий канат, он во первых будет сильнее отклоняться горизонтально, во вторых будет сильнее изогнут и это будет лучше заметно.

(74) он не влияет суть: ветер и есть ветер, неважно откуда он дует, просто угол поменяется - влияние только в этом.
В случае с вертолётом может влиять кабина, обтекающий поток становится неравномерным. На дроне это влияние меньше будет.

(75) При чем тут ветер? Я говорю про поток воздуха от вертолета. Он есть, это факт. Пренебрегать им или нет - это уже другой вопрос.

Понятно что он неравномерный, но общее направление у него есть, и оно не совпадает с направлением отклонения каната, кроме частного случая когда вертолет висит ровно без наклона.

сферический вертолет, сферический канат, рыба! в общем

(13)"вот Андрей бежит с верёвкой" - Настроение поднялось на все выходные.

хорошая задачка.
думал про вариант С пока не вспомнил детство.
если взять достаточно длинную нитку - вы эксперимент получите натурный. )

упадет, если зацепится канатом за провода

(0) Думаю Е, так как флаг тоже развивается волнами.

(57) Странно, канат на конце колышется и всё таки волны по нему идут.

Поскольку он абсолютно гибкий, будет всё время провисать, как если бы натянут между неподвижным вертолётом и землёй. Сопротивление воздуха тут погоды не сделает.

Сила сопротивления набегающего воздуха пропорциональна площади, а с учетом одинаковой толщины каната - пропорционально длине. Сила притяжения к Земле пропорциональна массе, а значит пропорциональна объему.
По мере удаления от вертолета к концу каната общая сила сопротивления растет линейно, а сила притяжения к Земле - пропорционально третьей степени. Т.е. чем дальше от вертолета, тем больший вклад вносит сила тяжести, а значит угол каната(угол касательной к точке каната)  все ближе и ближе к вертикальному.
Т.е. вверху канат отклонен максимально(в сторону, обратную движению вертолета), но по мере удаления от вертолета угол все больше и больше приближается к вертикальному.
Имеем наклоненную дугу, выгнутую назад.

ты описал вариант Д а выбрал С

Если совсем гибкий, то B

(86) Ладно, уболтал)) Рассуждения вести надо не от вертолета к концу каната, а наоборот - снизу вверх. Поэтому дуга выгнута вперед

Рассуждения такие. Сначала решаем не для абсолютно гибкого каната, а для цепи с абсолютно гибкими соединениями и абсолютно жесткими звеньями. Сначала для одного сегмента, потом для двух, и т.д.

Для одного сегмента. Действуют две силы, одна параллельно земле, вторая перпендикулярно. Их равнодействующая будет направлена под углом альфа.

Для второго (снизу) сегмента. Действуют три силы, первые две такие же, как выше, третья со стороны первого сегмента под углом альфа. Равнодействующая будет направлена также под углом альфа.

Для остальных сегментов аналогично второму.

Теперь устремляем длину сегмента к нулю, и в пределе получаем тот же результат.

(89) все верно, только для первого тоже 3 силы. Третья - сила реакции опоры, к которой прикреплен первый сегмент. Аналогичная как "третья со стороны первого сегмента" для второго.

(89) Я вот этот переход "первые две такие же, как выше" - не понял.
Рассмотрим, например, силу тяжести, действующую на первое звено. При удлинении цепи на dL, эта сила возрастает на dMg^2. Таким образом, если на второе звено и действуют "такие же силы", то на первое звено действует уже другая сила.

Попробовал на дроне воспроизвести эту задачу, но задел потолок и разломал дрона. Попробую завтра еще раз, когда отремонтирую.

(89) Три силы действуют. Еще же поток воздуха от вертолета.

+(92) Починил побыстрому, попробовал на улице, но дрон все равно набирает высоту, похоже что из-за веревки, которая попадает в поле зрения сенсоров, и ему кажется что он слишком низко. Улетел, короче. Придется эксперименты прекратить.

(94) Твоя веревка не абсолютно гибкая. Эксперимент тут не поможет.

(94) Тебе бы, Пашенька, книги писать... "История про то, как вертолет и канат заменили дроном и ниткой, да и те прое#али".

Ну и про воспитание детей, там целую серию выпускать можно.

(95) Почему думаешь что не поможет?

(97) Написал же

(98) Ты много чего писал. Обоснуй (95)

(99) Что обосновывать-то В своем эксперименте ты не сможешь создать условия, отвечающие постановке задачи (0).

С обычной веревкой будет вариант D.

(100) Нам и не нужно делать точные условия. Достаточно приблизительные. На результат это не повлияет. В обоих случаях будет вариант С.

(101) >На результат это не повлияет.

Теперь ты обоснуй.

Ну и ждем видео.

(102) Ты так говоришь, как будто сам обосновал, и теперь моя очередь. Обосновывай свое сначала, посмотрим

На счет видео, я уже писал, что веревка попадает в поле зрения сенсоров, и в первый раз дрон влетел в потолок, второй раз улетел на улице.
Заказал новый дрон, но на нем пока не собираюсь экспериментировать, так как сенсоры закрывать нельзя, будет нестабильно летать.
Можно попробовать еще на другом квадрокоптере, без сенсоров, но у него нет камеры, которая направлена вниз, придется на телефон с земли снимать, будет плохо видно изгиб, если он будет слабый.

С тонкой веревкой будет ветер мешать. С ветром будет С

5. (E) Тангенсоида (изогнутая кривая)
На канат действуют две силы:
-1- сила потока воздуха - суммируемая величина от встречного воздуха + вертикально вниз - от винтов вертолёта.
-2- сила притяжения каната к земле ( По мере спуска по канату уменьшается )

Соответственно чем дальше от вертолёта, тем слабее поток воздуха от винтов, и меньше вес висящего ниже каната , что приводит к неравномерному изгибу каната , так как встречный поток воздуха в каждой точке каната одинаковый.

Но это в теории.
А на практике надо знать аэродинамику - как распределяется поток от винтов вниз. Кроме того маскирующеее действие корпуса вертолёта на поток сверху - этих знаний нет у программистов 1С

Обосновал Выше

Сори  , не посмотрел картинки. По описанию понятно, что вариант С. Только это не дуга. Дуга , это окружность , а там будет сложная форма. Как же этот графиг называется ? Я что-то подумал Тангенсоида ....   формула - Корень кубический из икса

Я бы так сказал: Там где на канат действует поток от вертолета, там изогнутая кривая как вариант С, а там где не действует, там прямой, как В.

Примерно так:

https://i.ibb.co/whmpBwR/Untitled.png

Под вертолетом действует поток воздуха назад и вниз плюс сила тяжести.

Подальше от вертолета действует поток воздуха назад плюс сила тяжести.

И есть переходная зона между этими двумя.

Еще корпус вертолета вносит свою лепту, если вы понимаете о чем я.

+(110) Линии не на столько прямые, конечно. Более кривые должны быть. Просто так рисунок получился.

(106) пропускаешь силу натяжения каната

В условиях много чего недосказано
Во-первых,размеры вертолета и принцип работы винта-если он гонит воздух вниз,как пропеллер,то у нас будет поток,который смещает встречные воздушные потоки,и канат будет висеть вниз вертикально или сначала вертикально.
Также не забываем про растяжение каната,если им можно пренебречь,то мы получаем,что на каждый кусочек каната действует четыре силы: сила тяжести данного кусочка,сила сопротивления воздуха и две силы реакции,которые тянут канат.
На самый нижний кусок каната действует три силы,и они уравновешены и не трудно заметить,что сила натяжения порождаемая последним куском получается направленной строго против силы натяжения,которая опять же уравновешивает силу тяжести куска и силу сопротивления.
Другими словами,канат будет висеть прод углом,нг без всякой дуги.
Но,если есть растяжение,то верхнии части каната будут более растянуты,то есть на единицу длины иметь меньшую массу и отклоняться сильнее,что приведет к дуге с центром перед канатом.
Опять же,работа винта сверху ограничит влмяние сопротивления воздуха,и загиб будет в другую сторону.
Компенсировать они друг друга не смогут, поэтому,в общем случае,будет тангенсойда.

(113) Любой вертолет гонит воздух вниз, это и без уточнений известно.
Растяжение каната - это уже придирки к мелочам. Оно слишком мало влияет, чтобы его учитывать.

Дед мороз, ну ты наморозил с три короба.

Давай по порядку. На каждый кусочек ... в принципе направление верное, но способ выражения мысли - называется фиг поймёшь.
К первому отрезку каната сразу под вертолётом приложен весь вес каната. А к последнему - нижнему , только вес его самого. Поэтому чем ниже от вертолёта, тем меньшая сила тянет канат вниз, а значит всё  больше канат смещается назад от потока встречного ветра.
Точно так же действует и поток ветра от винта - на канат сразу под вертолётом - максимально на хвост каната внизу - минимально.
То есть горизонтальная сила назад постоянна, а вертикальная сила вниз уменьшается нелинейно из-за потока воздуха - парабола, если давление потока воздуха вниз уменьшается линейно - дуга.
Но так как мы не спецы по аэродинамике, то точно сказать не сможем.

(109) Забыл про вес и силу тяжести. Канат - штука тяжёлая, это не верёвка.

(115) вес каната никуда не приложен.
Вес действует на каждый кусок одинаково,и то,что есть куски ниже,текущий кусок узнает по силе натяжения,которая тянет его вниз под углом.

Вертолет и самолет летают по правилу бернули для снижения давления при движении потока со скоростью - поток вверху крыла и винта проходит больший путь и создаеи меньшее давление,из-за этого вертолет поднимается разностью давлений воздушных потоков,и при этом,вниз никакого потока воздуха нет.

И разница с дроном существенная,т.к.у последнего винты работают как пропеллеры и просто гонят воздух вниз.

(117) >> вертолет поднимается разностью давлений воздушных потоков,и при этом,вниз никакого потока воздуха нет

Ахаххаххахаа :)))) Ну дед Мороз! Ты даешь. Глянь видео на ютубе, что-ли, как взлетает вертолет.

Доставили новый дрон со специальными примочками для полетов в помещении. Смотрим, куда отклоняется веревка.
https://youtu.be/zPomdBpZ2yY

(118) Так же как и у первого. Винты и пропеллеры работают одинаково, не понятно зачем ты разделяешь эти понятия.
Разница давлений на лопостях создает силу, действующую на воздух, и толкает этот воздух вниз. Чтобы возникла сила, нужно массу умножить на ускорение. Понимаешь что ускоряется в данном случае? Это воздух. Он ускоряется, а значит имеет скорость.

(117) (118) поколение купленного егэ?

(121) причем здесь ускорение?
Ускорение появляется,если сила действует на массу.
Сама по себе сила никакого ускорения не дает.
То,что и самолет и вертолет в процессе полета отталкивается от воздуха и из-за этого воздух отправляется вниз,никто не оспаривает,но в силу того,что вертолет не висит в одной точке,а летит с определенной скоростью,как раз означает,что итоговый поток воздуха направлен не прямо вниз,а под углом в сторону,противоположную полету.

Ну и самое главное,что для полета нужно обеспечить закон сохранения импульса,чтобы поток молекул воздуха,отбрасываемый винтами,компенсировал импульс,создаваемый силой тяжести вертолета.
И тут все зависит от плотности воздуха и от площади винтов.

(123) >> Сама по себе сила никакого ускорения не дает.

Тогда нарушится какой-то там закон Ньютона.

>> из-за этого воздух отправляется вниз,никто не оспаривает

Ну хорошо что ты это понял.

А что там про дрон ты писал в (118), с этим разобрался?

"вертолет поднимается разностью давлений воздушных потоков,и при этом,вниз никакого потока воздуха нет"
"из-за этого воздух отправляется вниз"

Но это другое, это ж надо понимать!

(117) "Вертолет и самолет летают по правилу бернули для снижения давления при движении потока со скоростью - поток вверху крыла и винта проходит больший путь и создаеи меньшее давление,из-за этого вертолет поднимается разностью давлений воздушных потоков,и при этом,вниз никакого потока воздуха нет."

Это товариСчи звиздетц. Окончательный и безповоротный. ТовариСч Ньютон со всеми своими началами механики бьется на том свете в истерике.
1. Согласно его третьему началу : если что-то летит вперед то значит что-то летит назад. Ну или вверх-вниз. ТовариСч из (117) говорит что это все фигня. И да здравствует товариСч Бернулли.
2. За вращение винта, вязкость воздуха что в результате дает еще и центробежную составляющую потока воздуха видимо сильно сложно.
3. Понятие за автомат перекоса, придуманный более ста лет назад,  видимо вообще будет типа неведомого колдунства. А он тоже стсуко не добавит понимания в процессы воздушного потока.

+ (126) По сути вопроса в (0)

(126) Отставить гнобить недоуча!
Пусть развлекает нас.

(128) Сорри. Вот это еще : "компенсировал импульс,создаваемый силой тяжести вертолета."
закон сохранения импульса : m1 * v1 = m2 * v2. Если не ошибаюсь это учат примерно в шестом...седьмом классе. Где там СИЛА? Сила не создает импульс. Сила создает ускорение. И только так. Это вот перл из (123) "Сама по себе сила никакого ускорения не дает." Импульс существует у движущейся массы. Все.
ЗЫ. Больше не буду.

(120) погоняйте его с бОльшей скоростью и меньшей, интересно что будет

(129) физику,видимо,только в рамках школы учили
m * v = F * t
Не забываем,что вертолет движется горизонтально,то есть вертикальной скорости у него нет,а движение воздуха компенсирует силу тяжести.

(130) Гонял с разной скоростью, ага. Суть от этоно не менялась, изгиб все равно присутствовал, более или менее заметный. Вот с той скоростью которая на видео, наиболее хорошо все видно. Там еще возможности камеры влияют, что когда быстро летит, то картинка получается размазанная, плохо видно веревку. Но можете на слово поверить, все так же, я проверял.

(131) Примерно так. Только слева дифференциал. И вместо t тоже. Что как бы при постоянной скорости превращается в полную тыкву. ЧереПатамуЧто dv = 0. И dm кстати тоже. Более того. Если вертолет движется с постоянной скоростью то и F (которая есть равнодействующая силы тяги и лобового сопротивления) по определению = 0. Так нам говорит второе начало им. товарисча Исаака нашего Ньютона.

Да и сам по себе дифференциал абсолютно не равен значению функции.

(131) антиваксер? короной переболел?

(134) Пропагандирешь ваксу? Тебе заплатили за рекламу?

(0) Вот классное видео по теме: https://youtu.be/sKbWdL9xBIE

(136) см (57)