Tendencija Za Nastanak Iz Kaosa Bila Je Skrivena U Najosnovnijim Jednadžbama Mehanike Fluida

{h1}

Red ponekad nastaje iz kaosa u turbulentnom protoku tekućine. Možemo konačno imati matematičko objašnjenje zašto.

Turbulencija ponekad tvori uredan obrazac.

Turbulencija ponekad tvori uredan obrazac.

Iako se poredak često prelazi u kaos, ponekad je i obrnuto. Na primjer, turbulentna tekućina ima tendenciju da spontano oblikuje uredan uzorak: paralelne pruge.

Iako su fizičari eksperimentalno promatrali ovaj fenomen, oni sada mogu objasniti zašto se to događa primjenom temeljnih jednadžbi dinamike fluida, što ih čini korak bliže razumijevanju zašto se čestice ponašaju na taj način. [Najveće nerazriješene misterije u fizici]

U laboratoriju, kada se tekućina stavi između dvije paralelne ploče koje se kreću u suprotnim smjerovima jedna od druge, njen protok postaje turbulentan. No, nakon nekog vremena, turbulencija se počinje izglađivati ​​prugastim uzorkom. Rezultat je platno glatkih i turbulentnih linija koje vode pod kutom prema toku (zamislite lagane valove stvorene u rijeci).

"Dobivate strukturu i jasan poredak iz kaotičnog kretanja turbulencija", rekao je stariji autor Tobias Schneider, docent u tehničkoj školi švicarskog Federalnog tehnološkog instituta u Lozani. Ovo "nekako čudno i vrlo nejasno" ponašanje "dugo je dugo fasciniralo znanstvenike".

Fizičar Richard Feynman predvidio je da se objašnjenje mora skrivati ​​u temeljnim jednadžbama dinamike fluida, nazvanim Navier-Stokesovim jednadžbama.

Ali ove je jednadžbe vrlo teško riješiti i analizirati, rekao je Schneider za WordsSideKick.com. (Pokazivanje da Navier-Stokesove jednadžbe čak i glatko rješavaju u svakoj točki za 3D tekućinu jedan je od problema s tisućljećnom nagradom od milijun dolara.) Do ovog trenutka nitko nije znao kako jednadžbe predviđaju takva ponašanja koja se tvore uzoraka. Schneider i njegov tim koristili su kombinaciju metoda, uključujući računalne simulacije i teorijske proračune, kako bi pronašli skup "vrlo posebnih rješenja" za ove jednadžbe koji matematički opisuju svaki korak prijelaza iz kaosa u red.

Drugim riječima, slomili su kaotično ponašanje u njegove ne-kaotične građevne blokove i pronašli rješenja za svaki mali komad. "Ponašanje koje opažamo nije tajanstvena fizika", rekao je Schneider. "To je nekako skriveno u standardnim jednadžbama koje opisuju protok tekućine."

Ovaj je obrazac važan za razumijevanje, jer pokazuje kako se turbulentni i mirni, inače poznati kao "laminarni tok", natječu jedni s drugima kako bi odredili njegovo konačno stanje, navodi se u priopćenju. Kad se pojavi ovaj obrazac, turbulentni i laminarni tokovi su jednaki po snazi ​​- bez ijedne strane koja pobjeđuje u tegljaču.

Ali ovaj se obrazac zapravo ne primjećuje u prirodnim sustavima, poput turbulencija u zraku. Schneider napominje da bi takav model zapravo bio "prilično loš" za avion, jer bi morao letjeti skelom bumpy turbulentnih, a ne turbulentnih linija.

Umjesto toga, glavni cilj ovog eksperimenta bio je razumjeti osnovnu fiziku fluida u kontroliranom okruženju, rekao je. Tek razumijevanjem vrlo jednostavnih pokreta fluida možemo početi razumijevati složenije sustave turbulencija koji postoje svugdje oko nas, od protoka zraka oko aviona do unutrašnjosti cjevovoda, dodao je.

Istraživači su svoja otkrića objavili 23. svibnja u časopisu Nature Communications.

  • Super fizika 7 klasičnih igračaka
  • Slika: Unutar najboljih svjetskih laboratorija za fiziku
  • 8 načina na koje možete vidjeti Einsteinovu teoriju relativnosti u stvarnom životu

Izvorno objavljeno na Znanost uživo.


Video Dodatak: .




Istraživanje


Moćne Ideje: Pileća Perja Mogu Skladištiti Gorivo
Moćne Ideje: Pileća Perja Mogu Skladištiti Gorivo

Novo Stanje Svjetla Otkriveno Je Metodom Hvatanja Fotona
Novo Stanje Svjetla Otkriveno Je Metodom Hvatanja Fotona

Znanost Vijesti


4 Tajne Kreativnosti Od Pixar-Ovog Predsjednika
4 Tajne Kreativnosti Od Pixar-Ovog Predsjednika

Žučni Mjehur: Funkcija, Problemi I Zdrava Prehrana
Žučni Mjehur: Funkcija, Problemi I Zdrava Prehrana

Kako Lansirati Raketu U Svemir U 5 (... 4... 3... 2... 1) Koraka
Kako Lansirati Raketu U Svemir U 5 (... 4... 3... 2... 1) Koraka

Grafiti Pokreću Zločin I Smeće
Grafiti Pokreću Zločin I Smeće

Cunami Pošaljite Tajanstvene Valove U Zemljinu Atmosferu, Previše
Cunami Pošaljite Tajanstvene Valove U Zemljinu Atmosferu, Previše


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 HR.WordsSideKick.com