yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Эффект Магнуса и уравнение Бернулли


3m read
·Nov 3, 2024

Всем привет! С вами Дмитрий Побединский и вы на канале qwerty. Как летает самолет? Почему крученый мяч летит по дуге? И чем опасен поезд Сапсан? В этом выпуске мы ответим на все эти вопросы и проведем зрелищный эксперимент.

И давайте начнем с эксперимента. Будем использовать то, что доступно, пожалуй, каждому: воздух и бумагу. С их помощью можно проиллюстрировать удивительное уравнение Бернулли. Итак, у меня есть два изогнутых листа бумаги.

Что будет, если я подую между ними? Казалось бы, они должны разойтись, но они наоборот сходятся. Как такое может быть? Дело в том, что согласно уравнению Бернулли, чем больше скорость потока, тем меньше давление в нем. Можно образно сказать, что чем быстрее движутся молекулы, тем меньше времени у них для того, чтобы нормально удариться о поверхность и создать должное давление. Вот и получается, что между листов бумаги давление уменьшается, а снаружи остается прежнее атмосферное давление. И под действием разности давления листы прижимаются друг к другу.

Но можно сделать еще круче! Для этого нужна бумага полегче, да и скорость воздуха побольше. Принцип тот же: когда воздух дует над поверхностью бумаги, там возникает область пониженного давления, и под действием разности давления она поднимается. Так вообще можно создать настоящую туалетную пушку!

Так, хватит, хватит! Давайте серьезно! На самом деле этот принцип может приводить к более трагическим последствиям, чем просто быстрый расход туалетной бумаги. Если мимо вас проезжает скоростной поезд, он увлекает за собой много воздуха, и его скорость может быть настолько высока, что полученное разряжение может затянуть под поезд, если стоять слишком близко.

Тот же эффект можно почувствовать в припаркованном на трассе автомобиле, когда мимо проезжает многотонная фура: он резко притягивается к ней. Отчасти из-за этого на автострадах запрещено парковаться на обочине.

Незнание уравнения Бернулли сыграло злую шутку с трансатлантическим лайнером Олимпик, близнецом Титаника. В 1911 году он столкнулся с небольшим крейсером и не утонул, но все же получил серьезные повреждения. Так при чем же тут Бернулли? Когда корабли идут параллельным курсом, между ними как бы образуется водяной канал. Он сужается, соответственно, скорость потока в нем увеличивается, и давление уменьшается. По сути, это похоже на два листа бумаги, которые я показывал раньше.

Корабли начинают притягиваться. И чем больше разница в размерах кораблей, тем сильнее действует это притяжение на меньший из них. Он просто-напросто теряет управление и начинает бесконтрольно приближаться к большему кораблю. Это и произошло в 1911 году. Но ошибки прошлого учтены, и сейчас капитаны знают, как недопустить такой ситуации.

Но неужели от этого принципа только вред? Вовсе нет! Благодаря ему возникает подъемная сила, действующая на крыло самолета. Дело в том, что по разным причинам: форма крыла, угол наклона – воздух над крылом движется чуть быстрее, чем под ним. Получается, что сверху давление меньше, и разность давлений создает силу, направленную вверх.

И кстати, заставить воздух двигаться где-то быстрее, где-то медленнее можно и по-другому: просто использовать вращающийся цилиндр. Часть молекул как бы прилипает к поверхности, и от этого набегающий поток воздуха с одной стороны тормозится, а с другой стороны разгоняется. Возникает разность давлений и вместе с ней подъемная сила. Такой самолет был даже создан, однако только в качестве эксперимента, ведь в таком случае лобовое сопротивление очень велико, и это, конечно, не практично.

Возникновение такой силы при вращении в набегающем потоке воздуха называют эффектом Магнуса, и на самом деле в некоторых областях техники его применение очень даже оправдано. Посмотрите на этот корабль. Вот эти торчащие штуки – это не трубы, это вращающиеся цилиндры, которые помогают сэкономить топливо. Представляете? Если дует боковой ветер, то согласно эффекту Магнуса возникает сила, которая может двигать корабль вперед и помогать основному двигателю.

Используя эффект Магнуса, можно построить ветряные электростанции, которые будут работать и при очень тихом ветре. И, конечно же, крученые мячи летят по дуге также из-за этого эффекта. Как видите, инженерная мысль порой бывает очень необычной.

А на этом – все! Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, оставляйте в комментариях пожелания по темам для следующих видео. И спасибо за просмотр!

More Articles

View All
An overview of the Crusades (part 2)
Where we left off in the last video, we had seen what would eventually be called the First Crusades. From a European point of view, it seemed successful; they were able to take back much of the Holy Land from Muslim rule. The Byzantine Empire was able to …
Brave New Words - Ethan Mollick & Sal Khan
Hi everyone, it’s here from Khan Academy, and as some of you all know, I have released my second book, “Brave New Words,” about the future of AI in education and work. It’s available wherever you might buy your books. But as part of the research for that …
This Is A Light-Nanosecond!
I trimmed my beard yesterday, so I’m feeling a bit like a baby today. But look at the trimmings! Specifically this one that is 2.4 fortnits worth of beard growth. How do I know? Well, because of this tool I made. This about 5 years ago to free people from…
Extraneous solutions of radical equations | Mathematics III | High School Math | Khan Academy
Let’s say we have the radical equation (2x - 1 = \sqrt{8 - x}). So we already have the radical isolated on one side of the equation. We might say, “Well, let’s just get rid of the radical; let’s square both sides of this equation.” So we might say that …
Making $1,000 Per Day Washing Windows | Undercover Millionaire
What’s up, you guys? It’s Graham here. So, a few months ago my security system caught this guy showing up at the house. At first, I had no idea what he was doing. He honestly looked to be up to no good. But the next day, my neighbor told me that he was go…
Citizens United v. Federal Election Commission | US government and civics | Khan Academy
This is Sal here with Rick Hassan, who’s a professor of law at UC Irvine School of Law specializing in election law. I’m here with Bradley Smith, who’s former chairman of the Federal Election Commission. He’s also a professor of law at Capital University …