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
Hunting for Deer | Life Below Zero
♪ ♪ ♪ ♪ Yeah, you can see that, uh, something just came down through here. All this lichen’s all rubbed off. Could be, probably more than likely an old slide, maybe a bear come down through here. Never know. Not seeing any tracks or signs. So I don’t …
Saving Animals Through Photography | Nat Geo Live
( intro music ) We’re about 5,000 species into a 12,000 species quest. Let’s just get people to look these animals in the eye on black and white backgrounds, We’re not trying to get everything on the face of the Earth, there’s millions. We’re trying to ge…
Introduction to one-dimensional motion with calculus | AP Calculus AB | Khan Academy
What we’re going to do in this video is start to think about how we describe position in one dimension as a function of time. So we could say our position, and we’re going to think about position on the x-axis as a function of time. We could define it by…
Identifying Unknown Soldiers | Ghosts of Pearl Harbor
[music playing] NARRATOR: Of the 429 men who died on the battleship “USS Oklahoma,” only 35 were identified in the years immediately following the attack. The rest were buried in graves marked “Unknown.” But almost 75 years later, one of these unknown me…
Warren Buffett: When to Sell a Stock
The question I want to answer in this video is probably the single most difficult question in all of investing: When is the perfect time to sell a stock? Countless books have been written and videos have been made on when the right time to buy a stock is.…
LearnStorm Growth Mindset: Dave Paunesku introduces growth mindset
I’m Dave Ponesku and I’m the executive director of Pertz, which is the Project for Education Research at Scale. It’s a center at Stanford University. Pertz makes a variety of resources that help educators learn about the science of motivation, and we do t…