Vì sao quạt chạy tuần hoàn trong hộp kín không làm trọng tâm toàn bộ hộp và khí tự tăng tốc ngang?

Giải thích nguyên lý

Nếu chọn hệ gồm vỏ, quạt và toàn bộ khí trong hộp kín, các lực quạt đẩy khí và khí ép vỏ là tương tác bên trong. Không có xung lực ngoài ngang thì động lượng toàn hệ không tự tăng. Vỏ có thể giật tạm thời khi khí thay đổi chuyển động, nhưng không được đồng nhất chuyển động riêng của vỏ với sự tăng tốc trọng tâm cả hệ.

Ví dụ tính từng bước

Trong một trạng thái chuyển tiếp giả định, phần vỏ và cơ cấu nặng 1 kg, phần khí có tổng động lượng ngang +0,020 kg·m/s trong hệ đất. Nếu toàn hệ ban đầu nghỉ, vỏ phải có động lượng −0,020, tức vận tốc −0,020 m/s. Khi mọi phần sau đó nghỉ tương đối với nhau và không có lực ngoài ngang, vận tốc chung phải là 0. Không được cộng lực đẩy khí như một lực ngoài lên toàn hệ.

Điểm dễ hiểu sai

Hộp kín khác thiết bị phụt khí ra ngoài. Một vòng tuần hoàn khí thực còn có phân bố vận tốc phức tạp; con số trên minh họa động lượng tổng, không giả định mọi hạt khí cùng một vận tốc.

Tự kiểm tra

Pin có thể cấp năng lượng cho quạt và làm tăng nội năng, nhưng tự cấp năng lượng không tự tạo tổng động lượng ngoài.

Điều kiện áp dụng

Bỏ lực ngoài ngang, hộp không rò khí, xét cả vỏ lẫn khí và cơ cấu; mô hình không phủ nhận rung hoặc chuyển động tương đối bên trong.

Đọc hình minh họa

Hộp kín có quạt và đường khí tuần hoàn; mũi tên chỉ hai phần động lượng bù nhau trong một trạng thái chuyển tiếp, không vẽ luồng khí phụt ra ngoài. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Định luật bảo toàn động lượng xét hệ nào Động lượng là vectơ hay đại lượng vô hướng