Halb Astronoomia

Puhuvad kandilised suitsurõngad

2024

Mu sõber Dianna Cowern - aka PhysicsGirl - on teadussuhtleja, kes teeb imelisi videoid, mis demonstreerivad lahedaid füüsilisi nähtusi. Mõnikord on need lihtsad, kuid hämmastavad ajurünnakud, näiteks see, mis juhtub veetasemega, kui paadilt kivi maha visatakse, või miks peegel pöörab vasakule ja paremale, kuid mitte üles ja alla (vihje: see on sellepärast, et see ei tee midagi).

Ja mõnikord on need palju keerulisematel teemadel, näiteks keerised basseinides (tõsiselt, vaadake seda). Keerised on pöörlevad vedelikud, mis hõlmavad nii vedelikke kui ka gaase - kõike, mis võib voolata - ning liikuvate vedelike taga olev füüsika, mida nimetatakse hüdrodünaamikaks, on raevukalt keeruline. See on üks füüsika keerulisemaid teemasid (lisage sellele magnetism ja vaadake, kuidas füüsikute pead plahvatavad).

võimatu missioon petturite rahvuse vanemate juhend

Kuid imelik on see, et keerukus varjab end mõnikord petliku lihtsusega. Näiteks olete miljon korda näinud vett, mis voolab kanalisatsiooni, või aegunud videoid orkaanidest kosmosest. Need on keerised ja need ei tundu nii keerulised, eks? Jah, ei. Neid on naeruväärselt raske matemaatiliselt välja mõelda.

Ja see toob mind imelise video juurde, mille Dianna just suitsurõngaste kohta välja pani. On olemas üsna lihtne seade, mida nimetatakse keeriskahuriks, mis võib õhupööriseid pidevalt välja puhuda ja kui lisate veidi suitsu, saate suitsurõngaid. Nende liikumine on juba üsna keeruline, kuid siis ta (ja matemaatika suhtleja Grant Sanderson firmast 3Blue1Brown ) tegi ühtlaseks rohkem nii. Nad esitavad päris huvitava küsimuse:

Mis juhtub, kui asetate suurtükile ruudukujulise ava? Mis juhtub suitsurõngastega?

OK, kõigepealt mõtle sellele hetkeks. Siis Vaata videot . Vastus on äärmiselt lahe:

Nagu näete tema videost, on reaalse maailma asjad palju keerulisemad kui siinsed lihtsad selgitused, eriti kui turbulentsi (mis on naeruväärselt keeruline), muutusi ringis ees ( nagu tihedus, liikumine, temperatuur ja palju muud) ning keeriskahuri ava puudused. Ja see paneb mind mõtlema: kas te saaksite sidusamaid ja kauem kestvaid rõngaid, kui puhuksite kuumaõhurõngaid külma välisõhku või külma kuumaks? Mis siis, kui kasutaksite palju tihedamat õhku (nt väävelheksafluoriid , ja jah, jah soovite sellel lingil klõpsata ) või kergem õhk (näiteks heelium)?