Tvarka, Kylanti Iš Chaoso, Buvo Paslėpta Pagrindinėse Skysčių Mechanikos Lygtyse.

{h1}

Tvarka kartais iškyla dėl chaotiško turbulencinio skysčio srauto. Galbūt turime matematinį paaiškinimą, kodėl.

Turbulencija kartais sudaro tvarkingą modelį.

Turbulencija kartais sudaro tvarkingą modelį.

Nors tvarka dažnai pereina į chaosą, kartais būna atvirkščiai. Turbulentiškas skystis, pavyzdžiui, turi tendenciją spontaniškai sudaryti tvarkingą modelį: lygiagrečias juosteles.

Nors fizikai šį reiškinį stebėjo eksperimentiškai, dabar jie gali paaiškinti, kodėl taip nutinka, naudodamiesi pagrindinėmis skysčių dinamikos lygtimis, priartindami juos prie žingsnio, kad suprastų, kodėl dalelės elgiasi tokiu būdu. [Didžiausios neišspręstos paslaptys fizikoje]

Laboratorijoje, kai skystis dedamas tarp dviejų lygiagrečių plokščių, kurios juda priešingomis kryptimis viena nuo kitos, jo srautas tampa neramus. Bet po truputį turbulencija pradeda išsilyginti juostele. Kokie rezultatai yra lygaus ir neramių linijų, einančių pagal srauto kampą, drobė (įsivaizduokite, kad upėje būtų nedidelės vėjo sukuriamos bangos).

„Iš chaotiško neramumų judesio jūs gaunate struktūrą ir aiškią tvarką“, - sakė vyresnysis autorius Tobiasas Schneideris, Šveicarijos federalinio technologijos instituto Lozanos inžinerijos mokyklos docentas. Toks „keistas ir labai neaiškus“ elgesys „sužavėjo mokslininkus ilgą, ilgą laiką“.

Fizikas Richardas Feynmanas numatė, kad paaiškinimas turi būti paslėptas pagrindinėse skysčių dinamikos lygtyse, vadinamose Navier-Stokes lygtimis.

Tačiau šias lygtis labai sunku išspręsti ir išanalizuoti, - Schneider pasakojo „WordsSideKick.com“. (Tai, kad Navier-Stokes'io lygtys netgi turi sklandų sprendimą kiekviename 3D skysčio taške, yra viena iš 1 mln. USD vertės Tūkstantmečio premijos problemų.) Taigi iki šio momento niekas nežinojo, kaip lygtys numatė šį modelį formuojantį elgesį. Schneideris ir jo komanda naudojo metodų derinį, apimantį kompiuterinius modeliavimus ir teorinius skaičiavimus, kad rastų šių lygčių „labai ypatingų sprendimų“ rinkinį, matematiškai apibūdinantį kiekvieną perėjimo iš chaoso į tvarką žingsnį.

Kitaip tariant, jie išskaidė chaotišką elgesį į jo nehaotinius statybinius blokus ir rado sprendimus kiekvienam mažam gabalui. „Elgesys, kurį stebime, nėra paslaptinga fizika“, - teigė Schneideris. "Tai kažkaip paslėpta standartinėse lygtyse, apibūdinančiose skysčio tekėjimą".

Šį modelį svarbu suprasti, nes jis parodo, kaip neramūs ir ramūs, kitaip dar vadinami „sluoksniniu srautu“, konkuruoja tarpusavyje, norėdami nustatyti galutinę jo būseną, teigiama pranešime. Kai įvyksta šis modelis, turbulentiniai ir sluoksniniai srautai yra vienodo stiprumo - nė viena pusė negali laimėti karo vilkiko.

Tačiau natūraliai tokiose sistemose, kaip antai turbulencija ore, šio modelio tikrai nėra. Schneideris pažymi, kad toks modelis iš tikrųjų būtų „gana blogas“ lėktuvui, nes jis turėtų skristi per iškilusias neramių, o ne bangų linijas.

Jis sakė, kad pagrindinis šio eksperimento tikslas buvo suprasti pagrindinę skysčių fiziką kontroliuojamoje aplinkoje. Jis, supratęs labai paprastus skysčių judesius, gali pradėti suprasti sudėtingesnes neramumų sistemas, egzistuojančias visur aplink mus - nuo oro srauto aplink lėktuvus iki vamzdynų vidaus.

Tyrėjai savo išvadas paskelbė gegužės 23 d. Žurnale „Nature Communications“.

  • Šauni 7 klasikinių žaislų fizika
  • Vaizdas: geriausiose pasaulio fizikos laboratorijose
  • 8 būdai, kaip galite pamatyti Einšteino reliatyvumo teoriją realiame gyvenime

Iš pradžių paskelbta Gyvasis mokslas.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


„Buzz“ Kadras! Kamera Veikia Kaip Klaidos Akis
„Buzz“ Kadras! Kamera Veikia Kaip Klaidos Akis

Štai Kaip Dega Plieninė Vilna (Ir Kodėl Ji Atrodo Kaip Kryptono Mirtis)
Štai Kaip Dega Plieninė Vilna (Ir Kodėl Ji Atrodo Kaip Kryptono Mirtis)

Mokslas Naujienos


Inžinerijos Moterys Uždirba 25% Mažiau Nei Vyrai
Inžinerijos Moterys Uždirba 25% Mažiau Nei Vyrai

Origami Robotai Tiesiog Padėjo Pastatyti Mažiausius Pasaulio Namus
Origami Robotai Tiesiog Padėjo Pastatyti Mažiausius Pasaulio Namus

Ar „Wi-Fi Pabėgėliai“ Yra Tikrai Jautrūs Radijo Bangoms?
Ar „Wi-Fi Pabėgėliai“ Yra Tikrai Jautrūs Radijo Bangoms?

7 Būdai, Kaip Turėti Laimingus Naujus Metus
7 Būdai, Kaip Turėti Laimingus Naujus Metus

Štai Kodėl Antarktidoje Yra Šimtai Senovės, Mumifikuotų Pingvinų
Štai Kodėl Antarktidoje Yra Šimtai Senovės, Mumifikuotų Pingvinų


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com