Более подробное объяснение из книги Эпштейна, почему банка не двигается:

Аналогия неверная: в исходной задаче нет стенок о которые разбивается поток.

центр масс системы после того, как газ войдет должен остаться на том же месте, т.е. вроде получается, что не должна таки двигаться .

Немного того газа который был слева от банки все таки перемещается влево, значит банка переместится вправо.

Зачем так сложно. Давления какие то и прочая чушь. Центр масс системы целиком будет оставаться на месте. Газ немного сдвинется влево при вхождении в банку, значит банка сместится немного вправо. Но поскольку масса банки велика по сравнению с перемещающимся газом, то и сдвинется она ненамного.

центр масс газа не сместиться вообще-то

ИМХО, банка будет двигаться вправо очень недолго, пока влетевшие молекулы не достигнут стенки. Потом остановится.

Вероятно, пока давление не выровняется. Так же, как и в случае со сжатым газом.:)

Вспомнилась давняя задачка.
Рыбак сидит на на корме лодки на озере в безветренную погоду. Потом встает и тихонько переходит на нос. Как будет двигаться лодка?

Edited at 2019-09-20 20:11 (UTC)

Кормой вперёд.

если в вагончике заполняется пустой танкер, то зависит от положения танкера, если он стоит симметрично, то вагончик не сместится, если нет, то немного сместится, чтобы центр остался на месте.

В рассуждении про центр масс есть некое лукавство, потому что сначала нужно четко сформулировать, какую _замкнутую_ систему мы рассматриваем. Предположим, что в обоих случаях все происходит внутри космического корабля. Тогда и в первом случае давление выравняется, но при этом банка, конечно, сместится. Почему она не должна смещаться во втором варианте?

На картинке с тележкой, например, понятно, что система - это тележка с грузом. А на картинке с вакуумом внешней оболочки нет.


P.S. Трудно удержаться: банка с жидким вакуумом. :)

Edited at 2019-09-20 22:31 (UTC)

// банка с жидким вакуумом. :)

Точно! Закон сохранения вакуума! В замкнутой(?) системе количество вакуума (пустоты) остается постоянным ))

Мне кажется очевидно что в исходный момент открытия дырки в банке с вакуумом, сила (от давления) на левую стенку (направленная вправо) больше силы на правую стенку (направленную влево) на величину "площадь дырки умноженная на внешнее давление". Поэтому в этот момент банка должна ускорится вправо.

Мне кажется, Эпштейн сбивает вас с толку своими "давлениями на стенку".
Причём тут вообще давление на стенку? Банка будет двигаться не из-за давления на стенку, а навстречу засасываемому воздуху.

Банка полетит вправо.
Это легко доказать экспериментом: вдыхаем воздух из бутылки и ощущаем, в какую сторону направлен вектор силы.

В строгом соответствии с Законом Бернулли, давление потока воздуха через дырку будет больше аналогичного столба вовне сосуда. Остальное уравновешивается.

Поэтому пока не заполнится, будет двигаться с ускорением (возможно сопротивление воздуха помешает ускорению,) влево.

> В строгом соответствии с Законом Бернулли, давление потока воздуха через дырку будет больше аналогичного столба вовне сосуда.

WAT?

Сильно напомнило классику:
Однажды я проводил эксперимент в циклотронной лаборатории в Принстоне и получил поразительные результаты. В одной книжке по гидродинамике была
задача, обсуждавшаяся тогда всеми студентами-физиками. Задача такая. Имеется S-образный разбрызгиватель для лужаек - S-образная труба на оси; вода бьет
струей под прямым углом к оси и заставляет трубу вращаться в определенном направлении. Каждый знает, куда она вертится - трубка убегает от уходящей
воды. Вопрос стоит так: пусть у вас есть озеро или плавательный бассейн - большой запас воды, вы помещаете разбрызгиватель целиком под воду и начинаете всасывать воду вместо того, чтобы разбрызгивать ее струей. В каком направлении будет поворачиваться трубка?
На первый взгляд ответ совершенно ясен. Беда состоит в том, что для одного было совершенно ясно, что ответ таков, а для другого - что все наоборот. Задачу все обсуждали. Я помню, как на одном семинаре или чаепитии кто-то подошел к профессору Джону Уилеру и сказал: "А вы как думаете, как она будет крутиться?"
Уилер ответил: "Вчера Фейнман убедил меня, что она пойдет назад. Сегодня он столь же хорошо убедил меня, что она будет вращаться вперед. Я не знаю, в чем он убедит меня завтра!"
Я приведу вам аргумент, который заставляет думать так, и другой аргумент, заставляющий думать наоборот. Хорошо?

+++

собственно топик это перепев этой задачи

Нету никакого смещения масс: что пустая банка, что заполненная. Наверное всех смущает что стенка с дыркой больше чем дырка и кажется что вода в дырку не "со всех сторон" идет, а имеет какое то "преимущественное направление"

Мне коллега, когда-то, здавал такой вопрос: "какой максимално возможный вакуум?".
я был молод, и не придумал подходяший ответ. а ответ, для земних условий - 1 амосфера (1 бар, 776 мм ртутного столба).
если в банку закачат 200 атмосфер, а потом пробит дирку - она полетит как ракета. и дело тут, наверное, в "реактивной тяге".
внутри банки давление распространяется равномерно на все стенки. ето упрошение принято во всех школних задачках. нет там никакой действуюшей сили изнутри.
в случае с вакуумом перепад давления будет всего 1 атмосфера, а не 200, как в нашем примере.
и ето, похоже, про динамику.
если из банки откачат воздух, а потом поместит ее в сосуд с давлением 200 бар и пробит дирку, то она, возможно, полетит вправо, за счет реактивной тяги струи входяшего в него воздуха. но не надолго, т.к. струе развиватся в банке особо некуда.
но ето не точно :)

Тут вот какая фигня.
Пусть дырка маленькая, и банка заполняется или опорожняется медленно - иначе эффект будет выражен слабо.
В случае "реактивного движения" (банки, выпускающей воздух), у нас есть постоянная нескомпенсированная сила - на левую стенку воздух изнутри давит по всей площади, на правую же - за вычетом площади дырки, поэтому банка будет ускоряться, пока не выйдет весь воздух.
В случае же банки, "выпускающей вакуум" (всасывающей воздух), всё чуть сложнее. В начальный момент внешнее давление действительно будет аналогичным образом нескомпенсировано, и возникнет сила, толкающая банку вправо. Но как только струя воздуха, входящая в банку, достигнет левой стенки, эта струя начнёт давить на стенку изнутри, толкая банку влево! В приближении идеального газа (невзаимодействующие молекулы), очевидно что сила давления этой струи будет в точности равна силе давления внешнего газа на отсутствующую стенку в месте дырки (это те же самые молекулы, под тем же углом бьющие в такую же стенку), а значит суммарная сила давления полностью скомпенсируется, а поскольку на самом деле силы определяются общим перемещением масс газа, а оно слабо зависит от его идеальности - для реального газа всё будет примерно так же (плюс-минус разница в пространственных колебаниях давления внутри банки, грубо говоря - "слегка подколбашивать" будет немного по разному). А значит банка в начальный момент коротко дёрнется, после чего ме-едленно полетит вправо, постепенно замедляясь трением о воздух (его снаружи мно-ого).

То есть разница, если на пальцах, в том, что в первом случае та струя, которая создаёт движующую силу, улетает в никуда, отдавая импульс Вселенной, а во втором случае - почти сразу упирается во внутреннюю стенку банки, толкая её в противоположную "силе всасывания" сторону.

А теперь представим, что дырка не простая, а в форме статора турбины, а на внешней поверхности банки есть винтовые рёбра (типа шнека или пропеллера)...

(Дополнительная информация к размышлению: гидротаранный насос, клапан Теслы.)