Kann ich einen Öltanker bewegen?

Nehmen wir an, ich stehe am Rand eines Beckens aus Beton. Dieses Becken ist mit Salzwasser gefüllt und ein Schiff schwimmt nahe am Rand des Beckens auf dem Wasser. Das Schiff ist weder verankert noch berührt es mit seinem Rumpf den Beckenboden. Es gibt keine Wellen, da das Becken geschlossen ist (sagen wir, das Schiff wurde mit einem Kran hereingebracht) und es keinen Wind gibt.

Meine Frage ist: Wie groß kann ich ein Schiff (in Kilogramm) bewegen, wenn ich gegen das Schiff stoße? Gehen Sie davon aus, dass meine Kraft für einen Mann Mitte zwanzig durchschnittlich ist.

Edit: Ich möchte das Schiff um zehn Zentimeter verschieben. In Bezug darauf, wie lange ich bereit bin zu pushen: zehn Minuten.

Ihre Frage lässt sich ganz einfach beantworten: „Ja, man muss nur lange genug pushen.“ Aber realistisch habe ich keine Ahnung. Vielleicht sollten Sie sagen, wie weit Sie das Schiff bewegen möchten und für Sie viel Zeit haben, um dort zu bleiben, wenn Sie eine klare Antwort wünschen.
Wie breit ist das Becken, ähnelt es einem Trockendock? Ich frage das, weil ich mich frage, wenn es nur sagen wir 10 oder 20 % breiter als das Schiff wäre, wie viele Trockendocks für große Schiffe sind, würde Ihre Nettokraft aufgrund der Reflexion von der gegenüberliegenden Wand reduziert werden und Sie zwingen, wirklich zu schieben.
@AcidJazz: Guter Punkt! Nehmen wir an, das Becken ist groß genug, um von der Wand reflektierte Wellen zu ignorieren.
Vielleicht könnten Sie das Wasser ganz wegwerfen und sich mit einem Tanker im Orbit um die Erde befassen? So können Sie sich ganz darauf konzentrieren, wie plausibel es ist, extrem schwere Dinge auch in einer reibungsfreien Umgebung zu bewegen. Tatsächlich sind die meisten Operationen, die wir im Orbit durchführen, ziemlich ähnlich – es sind ziemlich geringe Kräfte und Energien beteiligt und eine ganze Menge Wartezeit.
@Luaan Die Situation im Orbit ist etwas anders: Es gibt kein Analogon der Hafenmauer, gegen die Matthias drücken könnte.
@ DavidRicherby Nun, stellen Sie sich vor, der Tanker befindet sich in einem Trockendock. Sicher, Sie drücken gegen eine Wand, nicht gegen den Boden, was bedeutet, dass Sie erheblich mehr Kraft aufwenden können (es gibt kein Abrutschen und Sie können einen größeren Teil Ihrer Muskeln verwenden). Allerdings müssen Sie natürlich sicherstellen, dass Sie die Masse des Trockendocks berücksichtigen, da Sie ihm einen nicht zu vernachlässigenden Impuls verleihen ...

Antworten (2)

Um die zum Bewegen eines Schiffes erforderliche Kraft zu berechnen, müssen zwei Überlegungen angestellt werden:

  1. die Masse des Schiffes

  2. der hydrodynamische Widerstand aufgrund der Schiffsbewegung durch das Wasser

Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird die Kraft wahrscheinlich von der Masse des Schiffes dominiert, da der Luftwiderstand ungefähr proportional zur Geschwindigkeit ist. Newtons zweites Gesetz sagt uns, dass die Beschleunigung des Schiffs mit der Kraft zusammenhängt, die Sie anwenden, indem Sie:

a = F m

wo F ist die Kraft und m ist die Masse des Schiffes. Die Entfernung, die sich das Schiff mit der Zeit bewegt, wird durch die SUVAT-Gleichung angegeben :

s ( t ) = 1 2 a t 2

und Ersatz für a gibt:

s ( t ) = 1 2 F m t 2

Sie müssen also nur entscheiden, welche Bewegung Sie als angemessenes Minimum ansehen, was bestimmt s , wie lange Sie bereit sind zu warten, was bestimmt t , und wie viel Kraft Sie anwenden können, die bestimmt F . Dann können Sie den entsprechenden Wert von berechnen m .

Einige Zahlen: F kann 1.000 Newton betragen. Ein Öltanker hat 50.000 Tonnen oder 50 Millionen kg. F/2m ist also 1.000 über 100 Millionen = 1/100.000. Dieses Mal sollte t^2 0,1 sein, also ist t^2 10.000, also ist t tatsächlich nur 100 Sekunden. Ein paar Minuten intensiver Druck sollten ausreichen, um den Öltanker um 10 cm zu bewegen. Achtung: Der Öltanker hält nicht an.
@LubošMotl Der statische Reibungskoeffizient zwischen Gummi und Beton beträgt 1,0, also F = m h u m a n g . 1000 N ist richtig, wenn man von einer schweren Person ausgeht.
@LubošMotl es bedeutet auch, dass man das schwimmende (aber sich bewegende) Schiff stoppen könnte , oder?
Hier ist ein Video von einem Mann, der tatsächlich einen 10.000-Tonnen-Liner in wenigen Minuten um über 5 Meter bewegt
Ja, Voitcus, man kann es stoppen, indem man von der anderen Seite drückt. ;-)
Ich denke, auch bei niedrigen Geschwindigkeiten muss man den Aufwand berücksichtigen, der erforderlich ist, um das Wasser hinter dem Schiff zu verdrängen. Es ist einfacher, eine Masse im Vakuum zu drücken als in Wasser.
Ja, @LubošMotl, aber pass auf, dass du deine Hände nicht zwischen das Schiff und irgendetwas anderes steckst.
DJohnM: sehr wichtige Warnung! Lieber @CarlWitthoft - denkst du, dass das Wasser einen weiteren Faktor von zwei hinzufügt, weil man etwas Schwung in das Schiff pumpen muss, und den gleichen (?) Schwung mit entgegengesetztem Vorzeichen zu dem Wasser, das es ersetzt? Ich bezweifle tatsächlich, dass das stimmen kann. Der direkteste Gedanke ist, dass der Druck auf beiden Seiten des Schiffes konstant bleibt, sodass sich die Kraft des Wassers aus beiden Richtungen aufhebt, und es ist richtig, sie so zu berechnen, als wäre das Schiff im Vakuum (auf perfekten Rädern).
@LubošMotl Nicht um den Faktor zwei, aber Sie müssen das Wasser hinter dem Schiff aus dem Weg räumen.
Es bewegt sich "automatisch" aus dem Weg, wenn sich das Schiff von einem Flugzeug zum anderen bewegt, solange Platz dafür vorhanden ist. Insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten gibt es keine Behinderung oder Nettokraft. Die einzige hinzugefügte Nettokraft wäre der Luftwiderstand, en.wikipedia.org/wiki/Drag_(physics) , aber das skaliert wie die zweite Potenz der Geschwindigkeit und ist hier völlig vernachlässigbar.

Hier in Großbritannien haben wir Kanäle, und aus Erfahrung weiß ich, dass ein Lastkahn oder ein Schleusentor einige Zeit ziemlich hart geschoben werden muss, bevor das Objekt beginnt, das Wasser von einer Seite des Objekts zur anderen zu bewegen. Der Lastkahn wiegt nichts auf dem Wasser, verdrängt aber X Tonnen Wasser, die verdrängt werden müssen, um den Lastkahn in Bewegung zu setzen. Ein Mensch von 150 Pfund kann einen 35.000 Pfund schweren Lastkahn anschieben und schließlich in Bewegung setzen, aber ihn in Bewegung zu halten, wird extrem ermüdend sein - weshalb Lastkahnpferde erfunden wurden. Das Schleusentor verdrängt Wasser nicht wirklich, bis das Tor sich zu bewegen beginnt und Wasser um die Öffnungskante des Tors drückt.

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