Slaba Astronomija

Pihajo kvadratni dimni obroči

2024

Moja prijateljica Dianna Cowern - aka PhysicsGirl - je znanstveni komunikator, ki snema čudovite videoposnetke, ki prikazujejo kul fizične pojave. Včasih so preproste, a zmedene dražljaje možganov, na primer, kaj se zgodi z vodno gladino, če vržeš kamen s čolna, ali zakaj se ogledalo obrne levo in desno, ne pa gor in dol (namig: to je tudi zato, ker ne dela).

In včasih se ukvarjajo z veliko bolj zapletenimi temami, na primer vrtinci v bazenih (resno, poglejte tole). Vrtinci so vrtljive tekočine, ki vključujejo tekočine in pline - vse, kar lahko teče - in fizika gibljivih tekočin, imenovana hidrodinamika, je zelo zapletena. To je ena izmed najbolj zapletenih tem v fiziki (dodajte ji magnetizem in opazujte eksplozijo glav fizikov).

peti val zdravorazumskih medijev

Čudno pa je, da se kompleksnost včasih skriva v varljivi preprostosti. Na primer, milijonkrat ste videli vodo, ki se vrti po odtoku, ali posnetke orkanov s časovnim zamikom iz vesolja. To so vrtinci in se ne zdijo tako zapleteni, kajne? Ja, ne. Matematično jih je težko razumeti.

In to me pripelje do čudovitega videa, ki ga je Dianna pravkar predstavila o dimnih obročih. Obstaja dokaj preprosta naprava, imenovana vrtinčni top, ki lahko dosledno izpihuje zračne vrtince, in če dodate malo dima, dobite dimne obroče. Njihovo gibanje je že precej zapleteno, potem pa ona (in komunikatorka matematike Grant Sanderson iz 3Blue1Brown ) se je izenačilo več torej. Postavljajo precej zanimivo vprašanje:

Kaj se zgodi, če na top postavite kvadratno odprtino? Kaj se zgodi z dimnimi obroči?

zakaj sem jaz, preden si ocenil str. 13

V redu, najprej premisli malo. Potem Poglej si posnetek . Odgovor je izjemno kul:

Kot lahko vidite iz njegovega videoposnetka, so stvari v resničnem svetu precej bolj zapletene od preprostih razlag, ki jih tukaj podajam, še posebej, če vnesete turbulenco (kar je smešno zapleteno), spremembe v zraku pred obročem ( kot so gostota, gibanje, temperatura in drugo) ter pomanjkljivosti v odprtini vrtinčnega topa. In sprašujem se: Bi dobili bolj skladne in dolgotrajne obroče, če bi pihali vroč zrak v hladen zunanji zrak ali hladen v vroč? Kaj pa, če bi uporabili veliko gostejši zrak (recimo žveplov heksafluorid , in oh moj da želite klikniti to povezavo ) ali lažji zrak (na primer helij)?

Očitno potrebujem vrtinčni top. In dostop do kemijskega laboratorija. In dober fotoaparat. In več možganov v mešanici.