Ist die stationäre Geschwindigkeit gleich der Windgeschwindigkeit?

„Das Blackbird-Problem“ macht im Internet die Runde, seit Derek Muller im Veritasium-Kanal ein Video des Blackbird hochgeladen hat (ein mit einem Propeller befestigtes Auto, das schneller als der Wind in Windrichtung fahren kann). Ich habe einige sehr spezifische Zweifel bezüglich der stationären Geschwindigkeit beim Segeln an Land, die ich durch keine Diskussion in der PSE auf der Blackbird klären konnte.

  1. Ist die stationäre Geschwindigkeit eines Segelautos (nicht Blackbird, keine Propeller, nur ein Segel und 4 Räder) die gleiche wie die Windgeschwindigkeit beim Fahren gegen den Wind?
  2. Erfährt die Amsel aerodynamischen Widerstand, wenn sie langsamer als der Wind in Windrichtung fährt? Oder ist es so, dass „der Luftwiderstand erst ins Spiel kommt, wenn die Geschwindigkeit der Amsel höher als die Windgeschwindigkeit wird“?
  3. Die Blackbird-Besitzer behaupten, dass ihr Fahrzeug 2,8-mal schneller fuhr als der Wind in Windrichtung. Sind das 2,8 V in diesem speziellen Fall die stationäre Geschwindigkeit der Blackbird in Windrichtung? (v ist die Windgeschwindigkeit)
Ich kann nicht alle Fragen beantworten, aber zumindest für Nr. 3) lautet die Antwort nein, es handelt sich nicht um eine stationäre Geschwindigkeit. Es ist der maximale Rekorder über einen Lauf von etwa 30 Sekunden Länge, wenn ich mich richtig erinnere. Sehen Sie sich das aktualisierte Veritasium-Video an, um eine Erwähnung zu finden, in der das Geschwindigkeitsdiagramm des Rekordlaufs gezeigt wird.
Wenn Sie für (1) verschiedene Reibungseffekte einbeziehen, ist das Auto etwas langsamer als die Windgeschwindigkeit.
@MariusLadegårdMeyer Irgendeine Idee, was genau mit der stationären Geschwindigkeit der Amsel gemeint ist? Weil ich sehe, dass sich diese Maschine bei keiner Geschwindigkeit einpendelt, wenn wir den Luftwiderstand ignorieren. Andernfalls muss der Wind aufhören zu wehen, damit der Vorwärtsschub durch den Propeller durch die Reibungskraft am Boden ausgeglichen wird.
Ich denke, Sie haben Recht, dass die Reibung zwischen der Luft und dem Körper der Amsel relevant wird, wenn die Geschwindigkeit die Windgeschwindigkeit übersteigt. An diesem Punkt bewegt es sich relativ zur Luft nicht mehr gegen den Wind, obwohl es immer noch beschleunigen kann, indem es Luft nach hinten drückt.

Antworten (1)

Die Antwort auf Nr. 1 hängt stark von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ab.

Wenn es direkt gegen den Wind fährt, wird die stationäre Geschwindigkeit aufgrund von realen Reibungsverlusten in Lagern, Reifen usw. niemals die des Windes erreichen. Wenn es jedoch auf großer Reichweite im richtigen Winkel zum Wind gesegelt wird, beides Seine Geschwindigkeit über dem Boden und sein VMG in Windrichtung können im stationären Zustand größer sein als der Wind. (VMG ist Velocity Made Good oder die Gegenwindkomponente Ihrer Bodenspur).

http://static1.1.sqspcdn.com/static/f/572109/24503675/1394724903587/Sailing+Yacht+Design+for+Maximum+Speed.pdf?token=5pzNaaWIFu%2F7e3pN5RiQ2e6MmmM%3D

https://www.nalsa.org/Articles/Cetus/Iceboat%20Sailing%20Performance-Cetus.pdf

#2 ist ziemlich geradlinig:

Jedes Mal, wenn relativer Wind über das Fahrgestell eines Fahrzeugs weht, ist ein Luftwiderstand verbunden. Wenn Sie langsamer als der Wind fahren, bewirkt dieser Widerstand am Chassis, dass der Blackbird gegen den Wind bewegt wird. Einst schneller als der Wind unterwegs, verlangsamt jetzt der Luftwiderstand des Fahrgestells, der jetzt ein relativer Gegenwind ist, das Fahrzeug.

#3: Bei einem Rückenwind von 10-15mph kann der Blackbird auf die ~3-fache Windgeschwindigkeit beschleunigen und diese Geschwindigkeit konstant halten, bis Ihnen der Wind, der Raum oder das Interesse ausgehen.

https://youtu.be/5CcgmpBGSCI

Ist die stationäre Geschwindigkeit gleich der Windgeschwindigkeit?
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