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
Why the gradient is the direction of steepest ascent
So far, when I’ve talked about the gradient of a function, and you know, let’s think about this as a multivariable function with just two inputs. Those are the easiest to think about, uh, so maybe it’s something like x² + y². A very friendly function. Wh…
The World isn't Nearly as Terrible as We Think (or is it?)
As soon as we turn on the radio or television, or scroll through our social media feeds, a rush of tragic events scourges our minds. From pandemics to street violence, from clashes between countries to changes in climate: if we immerse ourselves in these …
Why you are perfect #Shorts
There is someone out there who has described your physical appearance and personality as their ideal partner. Now, if only I could find them. These are shower thoughts. There is an optimal head turn speed when looking at someone. Too fast, and it’s too a…
How I got 100k subscribers in 3 months (step-by-step)
This is how to create a killer YouTube video to blow up your channel. Because one or two killer YouTube videos have the potential to significantly transform your channel permanently. Pay close attention because many creators, including myself, achieve the…
LearnStorm Growth Mindset Livestream
Ask your kid, “What’d you do today?” or “What’d you do today at school?” “Nothing.” “How was it?” “Fine.” You know you always hear that, but if parents can be intentional about how they talk to their kids after school. I always ask my kids, and we hav…
Charlie Munger: How to Invest Small Amounts of Money
Guess what! I just came across a long lost clip of Charlie Munger explaining the three things he would do to generate 50% annual returns investing small amounts of money. This clip looks like it was shot on an iPhone 4, but it is Munger at his absolute be…