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
The procrastination cure you don't want to hear
I think one of the most common problems that people have is not that they don’t know what to do to dramatically move their life forward in a substantial way. Like, you know exactly what you need to do right now. There’s probably something that you’ve been…
Connecting f, f', and f'' graphically (another example) | AP Calculus AB | Khan Academy
We have the graph of three functions here, and we’re told that one of them is the function ( f ), one is its first derivative, and then one of them is the second derivative. We just don’t know which one is which. So, like always, pause this video and see …
Do You Know Yourself? - Mind Field (Ep 8)
[soft dramatic music] - Hi, I’m Michael Stevens, but who are you? Do you even know who you are? Are you your memories? - I don’t remember that. - I don’t remember that at all. - Are you the choices you make? The focus tester is actually a magician. - That…
Warren Buffett's Timeless Investing Wisdom – 1988 Interview
To meet the wizard of Omaha, Warren Buffett, next on Adam Smith’s Money World. He doesn’t generally do interviews, but I called on him recently to get some of the wisdom and apherisms of Warren Buffett on the record. It is characteristic of Warren that he…
Gordon Ramsay Goes Cast Net Fishing in Laos | Gordon Ramsay: Uncharted
First of all, an absolute pleasure because you’ve helped put Lao cuisine on the map. I’m dying to get to understand Lao cuisine. Food not too sweet, but we use lots of stuff that we get from the forest or swimming river. We also use more herbs. Wow, that…
Divergence intuition, part 1
All right everyone, we’ve gotten to one of my all-time favorite multivariable calculus topics: divergence. In the next few videos, I’m going to describe what it is mathematically and how you compute it and all of that. But here, I just want to give a very…