Dårlig Astronomi

Blæsende firkantede røgringe

2024

Min ven Dianna Cowern - aka FysikPige - er en videnskabskommunikator, der laver vidunderlige videoer, der demonstrerer seje fysiske fænomener. Nogle gange er de enkle, men forvirrende hjernestrikkere, som hvad der sker med vandstanden, hvis du smider en sten ud af en båd, eller hvorfor et spejl vender til venstre og højre, men ikke op og ned (hint: Det er fordi det heller ikke gør).

Og nogle gange handler de om meget mere komplekse emner, f.eks hvirvler i puljer (seriøst, se den). Hvirvler spinder væsker, som omfatter både væsker og gasser - alt hvad der kan flyde - og fysikken bag væsker i bevægelse, kaldet hydrodynamik, er voldsomt kompleks. Det er et af de mest komplekse emner inden for fysik (tilføj magnetisme til det og se fysikerhoveder eksplodere).

ødelæggende kugle-dagbog af en tøset knægt

Men det underlige er, at kompleksiteten til tider klæder sig i vildledende enkelhed. For eksempel har du set vand spinde ned i et afløb en million gange, eller time-lapse videoer af orkaner fra rummet. Det er hvirvler, og de virker ikke så komplicerede, ikke? Ja, nej. De er latterligt svære at finde ud af matematisk.

Og det bringer mig til en vidunderlig video, Dianna lige lagde ud om røgringe. Der er en ret simpel enhed, kaldet en hvirvelkanon, der konsekvent kan puste lufthvirvler ud, og hvis du tilføjer lidt røg, får du, røg ringer. Deres bevægelse er allerede ret kompliceret, men så er hun (og matematikkommunikator Grant Sanderson fra 3Blue1Brown ) gjorde det jævnt mere så. De stiller et ret interessant spørgsmål:

Hvad sker der, hvis du sætter en firkantet blænde over kanonen? Hvad sker der med røgringene?

OK, tænk først over det et øjeblik. Derefter se videoen . Svaret er ekstremt fedt nok:

han vil have en pause, hvor lang tid skal jeg give ham

Som du kan se fra hans video, er tingene i den virkelige verden langt mere komplicerede end de enkle forklaringer, jeg giver her, især når du kaster turbulens (som er latterligt kompliceret), ændringer i luften foran ringen ( som tæthed, bevægelse, temperatur og mere) og ufuldkommenheder i hvirvelkanonåbningen. Og det får mig til at spekulere på: Ville du få mere sammenhængende, længerevarende ringe, hvis du blæste varme luftringe ind i kold omgivelsesluft eller kold i varm? Hvad hvis du brugte meget tættere luft (som f.eks svovlhexafluorid , og åh min ja gør du vil klikke på det link ) eller lettere luft (som helium)?

Det er klart, at jeg har brug for en hvirvelkanon. Og adgang til et kemikalielaboratorium. Og et godt kamera. Og flere hjerner i blandingen.

Hmmmm, Dianna? Kast mig en linje! Jeg har en idé…