Celine Dion : Just walk away / Menj csak el (magyar felirattal)
Ez nem történt mindenkivel? Egy barátja esküvőjében vagy, és ez a te feladatod, hogy nyissa meg az ünnepi üveg pezsgőt. Ez minden rendben és jó, azt mondod magadnak, de csak anélkül, hogy megmagyarázhatnád. Ehelyett, megragad a palackot a nyakán, és csavarja a falat. Mi, ez nem történt veled? Nos, ez a fickóval történt:
Jól van a csípőn? Talán az autós kulcsokban vagy az iPhone-ban? Ez fájni fog.
De mennyire fájt? A kérdésben segítségért fordultam Dr. Gabriel Xu-hoz, a plazmafizikushoz a Huntsville-i Alabama Egyetem Propulziós Kutatóközpontjában. Miért kérdeztem egy rakéta-tudósot, hogy segítsen nekem fordítottja házi feladat? Tegyük fel, hogy egy rakéta-tudós a helyes fickó, aki a pezsgőjétől a palack-hajtóanyagig folytatódik.
Az azonnali pillanat, amikor a palack eléri a falat, rakéta lesz.Ez nagyszerűnek tűnik, de teljesen - ha pedantikusan - helyes. Mivel a NASA elmagyarázza:
„A rakéták olyan tudományos szabály szerint működnek, amelyet Newton harmadik mozgásjogának neveznek. Az angol tudós Sir Isaac Newton három mozgási törvényt sorolt fel. Ezt több mint 300 éve tette. Harmadik törvénye szerint minden cselekvés esetében egyenlő és ellentétes reakció van. A rakéta kinyomja a kipufogót. A kipufogó a rakétát is megnyomja. A rakéta visszahúzza a kipufogót. A kipufogó a rakétát előre halad.
Esetünkben a szén-dioxid és a folyékony bátorság keveréke kipattan a palackból, és a palackot előre mozgatja. A palackra kifejtett erő és a hajtóanyagra gyakorolt erő egy fizikai reakciópárt alkot. A tipikus fizikai divatban itt elhanyagoljuk a gravitáció és a levegő ellenállását.
Az érintett matematika csak kissé kifinomultabb:
Rockets engedelmeskedik a Rocket egyenletnek, amely így néz ki
Hol F az erő, v a sebesség, és dm / dt a tömeg időbeli változását jelenti. Az egyenlet csak azt mondja, hogy a rakéta erője megegyezik a kipufogógáz sebességének tömegtömegében bekövetkező változásával - a mi esetünkben, a szén-dioxiddal.
Itt van, ahol elakadtam. Nem volt azonnal nyilvánvaló számomra, hogyan kell kiszámítani v és dm / dt. De Dr. Xu a pénzen volt. Kiszámítjuk v Bernoulli egyenletével, amely egyszerűen kifejezi az áramló folyadékok energia megőrzésének törvényét. A Bernoulli egyenlet egyik legelterjedtebb felhasználási módja az, hogy elmagyarázzuk, hogyan működnek a repülőgépek - amelyeknek van néhány problémája.
A Bernoulli egyenlet így néz ki, ahol a bal oldalon lévő kifejezések a palackban lévő szén-dioxidra vonatkoznak, és a jobb oldalon lévő kifejezések az alkoholos rakétamártásra utalnak:
Ez csúnyanak tűnik, de tényleg nagyon egyszerű. Mindkét oldalon az első kifejezés csak a nyomás. A második kifejezés a folyadék kinetikai energiája. A bal oldalon hagyjuk, hogy ez nulla legyen, mivel a palackban lévő folyadék nem mozog a palackhoz képest. Ez lehetővé teszi, hogy megoldjuk a kilépési sebességet, v, pezsgőnkből.
Val vel v kiszámíthatjuk dm / dt. Csak annyit kell tudnunk, hogy mennyi tömeg halad egy adott ponton a palack nyílásánál. Ez csak a gáz sűrűsége, amikor a szűk keresztmetszet területe nagyobb v. Gyors.
Ha néhány feltételezést készítünk, kiszámíthatjuk F nem probléma. Íme a Dr. Xu által javasolt számok. A palackozott pezsgő hat légköri nyomás alatt van, míg a légkör (nem meglepő) egy légkörben. A pezsgő sűrűsége közel áll a vízéhoz - 1000 kg / köbméter. A palack nyakának pedig 25 mm átmérőjű.
„Ezeket a feltételezett számokat használva 15,6 Newton-os tolóerőt kapok” - írta Xu e-mailben. Ha emlékszel a középiskolai fizikára, tudod, hogy egy Newton az az erő, amely 1 kilométer másodpercenként másodpercenként 1 kg tömeg gyorsításához szükséges. Xu azonban azt mondja: „Ez nem igazán hasznos mennyiség. Ehelyett megnézhetjük az impulzusos palack által hordozott lendületet. ”
A Momentum egy szép és konkrét mennyiség a mi célunkhoz, mert az „oomph” - és az „ouch” - hatását jobban rögzíti, mint az erő. Az erővel ellentétben azonban a lendület nem rendelkezik kényelmesen nevezett egységgel; ez csak kilogramm / másodperc vagy kgm / s. Az egységekből láthatjuk, hogy a lendület csak a tömegek sebességével egyenlő.
További számok Dr. Xu-tól: „A 750 ml-es borosüveg körülbelül 0,9 kilogramm, és 750 milliliter víz / pezsgő 0,75 kilogramm. F = ma, hogy kiszámítsa a gyorsulást, amely másodpercenként másodpercenként 9,45 méter.
„A videóból úgy tűnik, hogy a palack ~ 0,5 másodperccel az objektumba ütötte és rakétává válik” - írta Xu. Feltételezve, hogy a kezdeti sebesség nulla, „0,5 másodperc múlva a palack 4,73 m / s sebességgel ütközik. Tegyük fel, hogy az üveg elveszít folyadékot ebben az időben, és csak 1,5 kilogramm maradt. Az ütközés hatása tehát… 7,1 kg / s. ”
Nos, ez nagyon jó és jó, amit mondasz, de hogyan értem ezt? Ne aggódj, Dr. Xu megkapta a hátadat.
- Összehasonlításképpen - írta -, a baseball tömege 0,145 kilogramm, és egy 90 mph-es gyorslabda ~ 40 m / s. Tehát egy 90 mph-es baseball 5,8 kg / s-os lendületet érne el. Így a palack megütötte a fickót, mint egy 110 mph-os gyorslabda.
Ez fájni fog.
Az idézeteket szerkesztettük, hogy a rövidített egységneveket teljes verziójukkal helyettesítsék
Hogyan lehet menekülni egy gyilkosval, aki egy láncfűrészt kerget: egy tudós elmagyarázza
A legtöbb horrorfilmes gyilkosai lassan mozognak, de mégis be tudnak zárni az áldozataikat. Ugyanakkor egy gyakorlati fiziológus azt sugallja, hogy van mód arra, hogy megtanítsuk magunkat, hogy elkerüljék a bizonyos halálokat, és túljutjanak még a legfélelmetesebb gazemberekkel is.
Kutyája utálja Önt? Egy állat-viselkedő elmagyarázza, miért
Mindenki úgy gondolja, hogy a kutyák imádják a tulajdonosaikat - néha valamilyen istenként tekintik őket. Bár ez az esetek többségében igaz lehet, nem mindig így van. Az állati viselkedésmester elmagyarázza, hogy miért néha, bármit is, egy kutya és az ő személye csak nem fog menni.
Egy algoritmus elmagyarázza: hogyan kell kezelni a tavaszi időjárást, amikor tudod, hogy nem fog véget érni
Az Inverse a tanácsadóoszlop helyett egy Python-szkriptet és néhány könnyű matematikát használ, hogy átlátja a sok, sok-sok véleményt, melyet az internet egy adott témában tartalmaz. Ez továbbra is hiányos tudomány. Kedves algoritmus, meleg és március. Egy része boldog vagyok, egy részem aggasztja a globális felmelegedést. ...