ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 กาลิเลโอ กาลิเลอีทิ้งลูกบอลโลหะสองลูกจากหอเอนเมืองปิซา และแสดงให้เห็นว่าพวกมันตกลงมาด้วยอัตราที่เท่ากันแม้จะมีมวลต่างกันก็ตาม ในการทดลองรุ่นหลัง เดวิด สก็อตต์ นักบินอวกาศทิ้งค้อนและขนนกลงบนดวงจันทร์และเห็นว่าทั้งสองกระทบพื้นผิวพร้อมกัน เหตุใดกาลิเลโอจึงไม่เลือกการผสมวัตถุที่น่าทึ่งกว่านี้เพื่อทิ้งจากหอเอน ในขณะที่แรงต้านของอากาศนำไปสู่
การลาก
ที่ขึ้นกับรูปร่าง การทิ้งขนนกอาจเป็นทางเลือกที่แย่เป็นพิเศษสำหรับอีกเหตุผลหนึ่งที่น่าสนใจกว่า พวกเราส่วนใหญ่รู้จากประสบการณ์ว่าขนนก “กระพือปีก” จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งขณะที่มันค่อยๆ ลอยลงสู่พื้น แน่นอนพวกเขาจะไม่ตกเป็นเส้นตรง ขนนกมีคุณสมบัติพิเศษอะไร เหมือนกับแผ่นกระดาษ
ใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงและเหรียญที่พลิกเป็นบ่อน้ำขอพร ที่ช่วยให้พวกมันไม่สนใจแรงโน้มถ่วงที่ดึงลงมาบางส่วน การเคลื่อนไหวที่สง่างามและซับซ้อนที่แสดงโดยวัตถุเหล่านี้เกิดจากของไหลที่อยู่รอบๆ วัตถุ ซึ่งจับคู่การเคลื่อนไหวลงกับการเคลื่อนที่ด้านข้างหรือด้านข้าง ในทางตรงกันข้าม บนดวงจันทร์
ขนจะร่วงลงมาเหมือนก้อนหินเพราะไม่มีชั้นบรรยากาศ แม้ว่า จะพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกลงมาอย่างอิสระผ่านอากาศเป็นครั้งแรกเมื่อกว่า 150 ปีก่อน แต่สมการดังกล่าวก็ยังไม่ได้รับการแก้ในปัจจุบันสำหรับกรณีทั่วไป อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่น่าหลงใหลและบางครั้งก็มีระเบียบเรียบร้อย
ปรากฏขึ้นและขอให้เข้าใจ ในท้ายที่สุด พวกมันเกี่ยวข้องกับหนึ่งในปริศนาสุดท้ายของฟิสิกส์คลาสสิก: ความไม่เสถียรของไดนามิกของของไหล ปัญหาที่ท้าทายนี้ครอบคลุมขนาดตั้งแต่จุลินทรีย์ที่ว่ายน้ำผ่านของเหลวไปจนถึงความปั่นป่วนของบรรยากาศ ลดความซับซ้อนของการเคลื่อนไหวผลกระทบ
ของของไหลที่อยู่รอบๆ ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกลงมามีผลอย่างมากต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน ทั้งที่มนุษย์สร้างขึ้นและเป็นธรรมชาติ การบินและการว่ายน้ำได้รับการฝึกฝนภายใต้อิทธิพลของแรงเดียวกันที่ทำให้ขนนกกระพือจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง วัตถุที่ไม่ใช่ทรงกลมทุกชิ้นที่เคลื่อนที่ด้วย
ความเร็วสูง
เพียงพอจะเผชิญกับแรงที่สามารถทำให้มันพังทลายหรือกระพือได้ สังเกตว่าแรงที่กระทำโดยแรงโน้มถ่วงและของไหลไม่จำเป็นต้องกระทำที่จุดเดียวกัน ดังนั้นจึงสามารถสร้างแรงบิดได้ รายละเอียดของแรงของไหลไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการมีอยู่และตำแหน่ง
ของการเคลื่อนที่ของของไหลแบบหมุนวนที่เรียกว่า “กระแสน้ำวน” สิ่งเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละกรณี ทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายในด้านวิศวกรรมและธรรมชาติ สมการที่อธิบายปัญหาในรูปแบบสามมิติมักเกิดขึ้นบ่อยครั้งในระบบที่ซับซ้อนและไม่เชิงเส้นสูง ดังนั้นระบบจำเป็นต้องทำให้ง่ายขึ้นก่อน
ที่จะสามารถดำเนินการใดๆ ได้ ขั้นตอนแรกที่นักทฤษฎีดำเนินการคือจำกัดการเคลื่อนไหวให้เหลือสองมิติ ปัญหาจะง่ายขึ้นอีกโดยไม่สนใจ และสมมติว่าของไหลมีความหนืดเป็นศูนย์ ในปี 1870 กุสตาฟ เคิร์ชฮอฟฟ์แสดงให้เห็นว่าปัญหาสามารถทำให้ง่ายขึ้นเป็นสมการชุดหนึ่งที่สามารถแก้ไขได้
นอกจากนี้ยังมีการศึกษาในห้องปฏิบัติการจำนวนมากเกี่ยวกับวัตถุที่ “หมุนอัตโนมัติ” ในอุโมงค์ลมหรือน้ำ ความพยายามส่วนใหญ่ได้รับแรงผลักดันจากการพิจารณาเชิงปฏิบัติ เช่น พลวัตของเครื่องบินหลังจากจอดนิ่ง คำถามทางอุตุนิยมวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของลูกเห็บ และปัญหาอุตสาหกรรม
ของการตกตะกอนการทดลองเกี่ยวกับวัตถุที่ตกลงมาก่อนหน้านี้ทั้งหมดเป็นแบบสามมิติ แม้ว่าจะมีการสังเกตพฤติกรรมการกระพือ การหมุนวน และไม้ลอย แต่ก็มีรายละเอียดเชิงปริมาณของไดนามิกน้อยมาก การทดลองเมื่อเร็วๆ นี้ที่เรามีส่วนร่วมนำมาซึ่งการพลิกผันใหม่ให้กับปัญหาการตกผ่านของไหล
การทดลองของเราถูกจำกัดให้เป็นระบบสองมิติ ซึ่งทำให้สถานการณ์ง่ายขึ้นมาก ที่สำคัญไปกว่านั้น มันกำจัดโหมดการเคลื่อนไหวที่หลากหลายซึ่งมักจะทำให้วิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกลงมาไม่เสถียร
สำหรับรูปทรงง่ายๆ แม้ว่าสมการใหม่ของเขาจะมีคำศัพท์ “เพิ่มมวล” ใหม่กว่า 20 พจน์ก็ตาม
แมลงเม่า
ลูกบอล และปีกเครื่องบินสำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่จำนวนมาก ของไหลที่อยู่รอบๆ (เช่น อากาศหรือน้ำ เป็นต้น) สามารถออกแรงด้านข้างที่บอบบางกว่าแรงลาก นักขว้างลูกเบสบอลหรือนักบินเครื่องบินทุกคนสามารถยืนยันได้ว่าการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างวัตถุกับของไหลสามารถสร้างแรงยกได้
โฟลว์นี้สามารถแยกออกเป็นส่วนประกอบการแปลและการหมุนเวียน (รูปที่ 2) ในกรณีของเบสบอลหรือฟุตบอล เหตุผลของการหมุนเวียนนี้ชัดเจน: ของไหลที่สัมผัสกับลูกบอลจะหมุนไปด้วย แรงที่ตั้งฉากกับการไหลเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการหมุน และสามารถอธิบายได้ในแง่ของกฎของแบร์นูลลี
ซึ่งเกี่ยวข้องกับอัตราการไหลและความดัน ของไหลเคลื่อนที่เร็วกว่าด้านหนึ่งของวัตถุมากกว่าอีกด้าน และผลต่างของความดันทำให้เกิดแรงที่สามารถยกลูกบอลหรือทำให้หักเลี้ยวได้ แม้ว่าปีกเครื่องบินหรือแอโรฟอยล์จะไม่หมุน แต่รูปร่างหรือมุมเอียงของมันในการไหลก็มีผลเช่นเดียวกันกับของไหล
เพื่อระบุการยกที่เกิดจากของไหลในแบบจำลองของกระดาษที่ตกลงมา เราออกแบบและสร้างการทดลองในห้องปฏิบัติการกึ่ง 2 มิติที่มีความแม่นยำเพียงพอที่จะตรวจสอบแบบจำลองนี้โดยใช้วัตถุจริง ด้วยการหย่อนแผ่นพลาสติกแบนบาง ๆ ของพลาสติก อลูมิเนียม หรือเหล็กลงในของเหลวต่าง ๆ
ระหว่างแผ่นกระจกสองแผ่นที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด เราสังเกตเห็นการเคลื่อนไหวพื้นฐานสองอย่าง: การสั่นจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง (การกระพือ) และการหมุนจากจุดสิ้นสุด (การกลิ้ง) การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่าการแกว่งของแถบที่ตกลงมานั้นสม่ำเสมออย่างน่าทึ่งและมาพร้อมกับการไหล
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
