Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

по наклонной плоскости, и угол его наклона остается постоянным. Присмотритесь, как падают листья с деревьев. Постарайтесь объяснить увиденное.- Ред.)

788-790.

Аэродинамический спутный след

4.79. Гоночные машины в хвосте друг у друга. Почему гоншики часто стараются пристроиться вплотную к впереди идущей машине (как говорят, сесть на хвост )? Как это влияет на переднюю машину? Почему идущая на обгон задняя машина, выходя из-за передней, получает резкий толчок вперед?

789.

Спутный след вихри

4.80. Взаимодействие тонущих предметов. Когда несколько предметов одновременно погружаются в вязкую жидкость, например в масло или сахарный раствор, между ними могут возникать весьма странные взаимодействия. Приведем примеры.

1) Опустите в вязкую жидкость один за другим два цилиндра. При определенных значениях вязкости жидкости, размеров и скоростей цилиндров второй цилиндр может догнать первый и обойти вокруг него так, что они расположатся на одном уровне. Затем они начинают вращаться и, погружаясь, расходятся в разные стороны (рис. 4.80,а).

2) Бросьте в жидкость один диск, а следом за ним еще два. Вы увидите, что они догонят первый диск, и все три образуют устойчивую конфигурацию бабочки (рис. 4.80,6).

3) Теперь бросьте в вязкую жидкость кучкой три- шесть шариков; они разойдутся таким образом, что окажутся в вершинах горизонтально расположенного правильного многоугольника, который при погружении будет увеличиваться в размерах.

Не вдаваясь в подробности, постарайтесь объяснить увиденное.

789-793.

Рис. 4.80,а. Два цилиндра, тону-ш,ие в вязкой жидкости.

Рис. 4.80,6. Три диска, тонуиие в жидкости, образуют бабочку . [Jayweera К. О. L. F., Mason В. J. Journ. Fluid Mech. 22, 709 (1965).I

Плавучесть

лобовое сопротивление спутный след вихри

4.81. Странные пузырьки в воде. Присмотритесь к пузырькам, поднимающимся в стакане воды. Самые маленькие из них (радиусом меньше примерно 0,7 мм) - сферические; они поднимаются на поверхность, как и можно было предполагать, по прямой. Пузырьки чуть побольше (радиусом до 3 мм) тоже сферические, но они движутся вверх зигзагами или по спирали. Пузырьки

Рис. 4.81. Большой пузырек, всплывая в жидкости, принимает форму шарового сегмента.

еще большего радиуса (выше 3 мм) опять поднимаются по прямой, но если радиус пузырька превышает 1 см, то такой пузырек сплюснут снизу и по форме напоминает зонтик (рис, 4.81).

Почему форма всплывающего пузырька зависит от его размера? Почему пузырьки среднего размера всплывают загзагами или по спирали и чем определяется период этого движения?

776; 474-477; 796-801; 70д. с. 59-63, 70.

Вихри

лобовое сопротивление

4.82. Косяки рыб. Косяки рыб, несомненно, свидетельствуют об их групповом поведении, которое, помимо всего прочего, обеспечивает рыбам определенное практическое преимущество: когда рыба плывет в косяке, ее выносливость увеличивается раз в шесть. Почему рыбам примерно одинакового размера и вида более удобно плыть упорядоченно и синхронно? Чем определяется расстояние между отдельны-

Рис. 4.82. Все началось с невинной игры в паровозик .

ми рыбами в косяке? Должны ли рыбы плыть строго друг за другом? Почему рыбы не плывут клином , как летят птицы?

1095.

Вихри

4.83. Порывы ветра у зданий.

Почему при сильном и порывистом ветре с наветренной стороны здания оказывается значительно тише , чем с противоположной? Казалось бы, должно быть совсем наоборот.

453.

Вынужденный резонанс гармонические колебания

4.84. Крушение моста через Такдма Нэрроуз. Возможно, вам приходилось слышать о крушении подвесного моста через Такома Нэрроуз - на физических факультетах ряда университетов США нередко показывают весьма впечатляющий фильм [1562], где засняты колебания моста, приведшие в конце концов к его разрушению.

Эти колебания возникли еще в период строительства моста; от непрерывного раскачивания конструкции рабочие испытывали тошноту и головокружение. Когда по мосту началось движение, он качался столь сильно, что автомобилисты ради острых

Такома Нэрроуз - узкое место залива вблизи города Такома (штат Вашингтон) на Тихоокеанском побережье США.- Прим. перев.

ощущении съезжались сюда со всей округи. В иные дни амплитуда колебаний достигала полутора метров, и водители автомобилей прямо-таки теряли друг друга из виду.

Тем не менее крушение моста явилось полной неожиданностью. Утром того рокового дня волнообразное движение моста прекратилось, но вскоре возникли сильные крутильные колебания. Двое людей, оказавшихся в этот момент на мосту, выползли оттуда на четвереньках. Профессор, пытавшийся спасти брошенную на мосту собаку, смог выбраться с него, только двигаясь по линии узлов крутильных колебаний (его движение запечатлено в фильме) .

Через 30 мин после начала крутильных колебаний с проезжей части моста был сорван настил. Через полчаса слетело еще 200 м настила. После этого колебания ненадолго затихли, но вскоре они возобновились; прошло несколько минут - и обрушились остатки сооружения.

Во всей этой трагедии вряд ли можно винить конструктора моста (он умер вскоре после столь трагического конца своей карьеры): в то время аэродинамическое поведение подвесных мостов было еще очень мало изучено. Это крушение надолго оставило печальный след в мостостроении.

На занятиях по физике эту аварию обычно рассматривают как пример вынужденного резонанса. Хотя ветер в день крушения был не особенно сильный, колебания моста достигли катастрофического размаха. Почему это произошло и как именно ветер

раскачал мост? Как мог ровный ветер вызвать волнообразное движение моста, приведшее затем к крутильным колебаниям? Почему возникают продольные колебания? Как известно, резонанс предполагает определенное соответствие частоты вынуждающей силы и собственной частоты системы. Попытайтесь объяснить, каким образом при ветре могло возникнуть такое соответствие частот.

Как можно свести к минимуму аэродинамическую неустойчивость моста? После описанного крушения в проезжей части мостов стали делать продольные прорези, например между полосами встречного движения. Почему это повышает устойчивость конструкции?

802-812; 1556; 7д, с. 165- 169.

Неустойчивость Кельвина - Гельмгольца конвекция

4.85. Турбулентность воздуха. Чем вызваны воздушные ямы , в которые временами попадают высоко летящие самолеты? Иногда самолет просто встряхивает, но бывает, что он начинает двигаться вверх-вниз, словно корабль на волнах. Порой самолет столь резко меняет высоту, что пилот может даже потерять управление. Нередко такие возмущения атмосферы удается предсказать заранее, но иногда на высоте нескольких километров турбулентность возникает в ясную безоблачную погоду. Впервые это явление было замечено во время второй мировой войны, когда

самолеты стали подниматься на относительно большие высоты. Чем вызывается атмосферная турбулентность в ясную погоду? Почему такая турбулентность встречается преимущественно на больших высотах?

819-822.

4.86. Часы на вершине горы.

Почему часы с пружинным заводом на вершине горы идут иначе, чем на морском побережье?

9, с. 80-82.

Турбулентность

4.87. Сетка на водопроводном кране. Почему отверстие водопроводного крана часто закрывают металлической сеточкой? Она, конечно, может задержать мелкие камешки, если они случайно попадут в водопровод; однако, кроме того, утверждается, что такая сеточка делает воду мягче . Почему это так?

Турбулентность интерференция волн

4.88. Быстрые бассейны.

Почему некоторые плавательные бассейны называют быстрыми ? Могут ли глубина бассейна, различные канавки для стока воды по его краям и химические добавки к воде существенно влиять на скорость пловца?

Краевые колебания

4.89. Колебания водной струи. На некоторых плотинах поток воды, падая через

водослив, может испытывать сильные колебания (рис. 4.89), звук которых, смешиваясь с обычным гулом падающей с плотины воды, может сделать пребывание вблизи плотины просто невыносимым. Что вызывает эти колебания? Почему так усиливается шум?

813-816.

Рис. 4.89.

Вихри

вынужденные колебания маятника

4.90. Дыры в парашютах.

Почему в центре купола парашютов, особенно десантных, часто делается отверстие (рис. 4.90,а)? На первый взгляд такое отверстие кажется довольно неуместным - разве не противоречит оно самому смыслу устройства парашюта? Если отверстие призвано уменьшить сопротивление воздуха, то нельзя ли для этого просто уменьшить размеры купола?

О некоторых нестандартных парашютах следует поговорить подробнее. На серийных гоночных машинах, например, тормозной пара-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.