gov-civil-vilareal.ptPūš kvadrātveida dūmu gredzenus
>Mana draudzene Dianna Cowern - aka PhysicsGirl - ir zinātnes komunikators, kurš veido brīnišķīgus video, demonstrējot vēsas fiziskas parādības. Dažreiz tie ir vienkārši, bet satraucoši prāta spēles, piemēram, tas, kas notiek ar ūdens līmeni, ja no laivas metat akmeni, vai kāpēc spogulis grozās pa kreisi un pa labi, bet ne uz augšu un uz leju (mājiens: tas ir tāpēc, ka tā arī nedara).
Un dažreiz tie ir par daudz sarežģītākām tēmām, piemēram virpuļi baseinos (ja nopietni, skatieties to). Virpuļi ir vērpšanas šķidrumi, kas ietver gan šķidrumus, gan gāzes - jebko, kas var plūst -, un fizika aiz kustīgajiem šķidrumiem, ko sauc par hidrodinamiku, ir ļoti sarežģīta. Tā ir viena no sarežģītākajām fizikas tēmām (pievienojiet tai magnētismu un skatieties, kā eksplodē fiziķu galvas).
Bet dīvaini ir tas, ka sarežģītība dažreiz slēpjas maldinošā vienkāršībā. Piemēram, miljonu reižu esat redzējis ūdeni, kas tecējis kanalizācijā, vai video ar laika intervāliem, kuros redzamas viesuļvētras no kosmosa. Tie ir virpuļi, un tie nešķiet tik sarežģīti, vai ne? Jā, nē. Viņus ir smieklīgi grūti izrēķināt matemātiski.
Un tas mani noved pie brīnišķīga video, ko Dianna tikko izlika par dūmu gredzeniem. Ir diezgan vienkārša ierīce, ko sauc par virpuļplūsmas lielgabalu, kas var konsekventi izpūst gaisa virpuļus, un, ja pievienojat nedaudz dūmu, jūs iegūstat dūmu gredzenus. Viņu kustība jau ir diezgan sarežģīta, bet tad viņa (un matemātikas saziņa Grants Sandersons no 3Blue1Brown ) padarīja to vienmērīgu vairāk tātad. Viņi uzdod diezgan interesantu jautājumu:
Kas notiek, ja virs lielgabala uzliek kvadrātveida atveri? Kas notiek ar dūmu gredzeniem?
Labi, vispirms padomājiet par to vienu sekundi. Tad skatīties video . Atbilde ir ārkārtīgi forši:
Kā redzams no viņa video, reālās pasaules lietas ir daudz sarežģītākas nekā vienkāršie paskaidrojumi, ko es šeit sniedzu, it īpaši, ja jūs iemetat turbulenci (kas ir smieklīgi sarežģīti), izmaiņas gaisā pirms gredzena ( piemēram, blīvums, kustība, temperatūra un daudz kas cits), kā arī virpuļgabala atvēruma nepilnības. Un tas man liek aizdomāties: vai jūs iegūtu saskaņotākus, ilgstošākus gredzenus, ja karstā gaisa gredzenus iepūstu aukstā apkārtējā gaisā vai aukstu-karstā? Ko darīt, ja izmantotu daudz blīvāku gaisu (piemēram, teiksim sēra heksafluorīds , un ak, jā vēlaties noklikšķināt uz šīs saites ) vai vieglāks gaiss (piemēram, hēlijs)?
Acīmredzot man ir vajadzīgs virpuļlielgabals. Un piekļuve ķīmijas laboratorijai. Un laba kamera. Un vairāk smadzeņu maisījumā.
Hmmmm, Dianna? Dodiet man rindu! Man ir ideja…
