Şampanya Şişesi atan ve rokete çeviren adamı açıklamak

$config[ads_kvadrat] not found

How to check all open ports on an ip address

How to check all open ports on an ip address
Anonim

Bu herkesin başına gelmedi mi? Bir arkadaşınızın düğünü içindesiniz ve kutlama şarabı şampanyayı açmak sizin işiniz. Bunların hepsi iyi ve güzel, kendinize söylüyorsunuz, ama sadece eşini temizlemek çok pasif. Bunun yerine, şişeyi boynundan tutup bir duvara fırlatıyorsunuz. Bu senin başına gelmedi mi? Peki bu adam oldu:

Kalçanın tam içinde miydi? Belki de arabanın anahtarları veya iPhone? Bu acitacak.

Ama ne kadar acıttı? Bu soruya yardım için Huntsville'deki Alabama Üniversitesi Tahrik Araştırma Merkezi'nde bir plazma fizikçi olan Dr. Gabriel Xu'ya döndüm. Neden bir roket bilimcisinden bana yardım etmelerini istedim? Ters ödev? Diyelim ki bir roket bilimcisi, şarabınız parti yakıtından şişe yakıtına geçene kadar gidilecek en doğru kişi.

Şişenin duvara çarptığı anda bir roket haline gelir. Bu görkemli gelebilir, ancak tamamen - bilerek - doğru ise. NASA'nın açıkladığı gibi:

“Roketler, Newton’un üçüncü hareket yasası denilen bilimsel bir kuralla çalışır. İngiliz bilim adamı Sir Isaac Newton, üç Hareket Yasasını listeledi. Bunu 300 yıldan daha önce yaptı. Üçüncü kanunu, her eylem için eşit ve zıt bir tepki olduğunu söylüyor. Roket egzozuna doğru iter. Egzoz roketi de itiyor. Roket egzozu geriye doğru iter. Egzoz roketin ilerlemesini sağlar. ”

Bizim durumumuzda, bir karbondioksit ve sıvı cesaret karışımı şişeden ileri doğru akar ve şişeden dışarı çıkar. Şişe üzerindeki kuvvet ve itici gaz üzerindeki kuvvet, fizik parlıkta bir "aksiyon-reaksiyon çifti" oluşturur. Ve tipik fizik tarzında, bundan sonra yerçekimi ve hava direncini ihmal ediyoruz.

İlgili matematik, bundan sadece biraz daha karmaşıktır:

Roketler buna benzeyen Roket Denklemine uymaktadır.

Nerede F güç anlamına gelir, v hız anlamına gelir ve dm / dt zamanla kütlesindeki değişimi ifade eder. Denklem sadece roket üzerindeki gücün kütle katındaki egzoz hızının değişmesine eşit olduğunu söylüyor - bizim durumumuzda, karbondioksit.

Burada sıkışıp kaldım. Nasıl hesaplanacağım açıkça belli değildi. v ve dm / dt. Ama Dr. Xu paradaydı. Hesaplayacağız v Bernoulli’nin Denklemiyle, sadece akan sıvılar için enerjinin korunum yasasını ifade eder. Bir yana, Bernoulli Denkleminin yaygın kullanımlarından biri, kanatların nasıl çalıştığını açıklamaktır - ki bazı problemleri vardır.

Bernoulli Denklemi, sol taraftaki terimlerin şişedeki karbondioksiti ve sağ taraftaki terimleri şişeden ayrılan alkollü roket sosu ile ilgilidir.

Bu kötü görünüyor, ama gerçekten çok basit. Her iki tarafta da ilk terim sadece baskı. İkinci terim, sıvının kinetik enerjisidir. Sol tarafta, şişedeki sıvı şişeye göre hareket etmediğinden dolayı sıfır olmasına izin vereceğiz. Bu çıkış hızını çözmemize olanak sağlar, v Şampanyamızdan.

İle v hesaplayabiliriz dm / dt. Bilmemiz gereken tek şey, herhangi bir zamanda şişenin açılışında ne kadar kütlenin geçtiği. Bu sadece gazın yoğunluğunun, darboğaz zamanlarının kesit alanını doldurmasıdır. v. Presto.

Bazı varsayımlar yaparsak, hesaplayabiliriz. F sorun değil. Xu'nun önerdiği rakamlar. Şişe Şampanya altı atmosfer basınç altındayken, atmosfer (şaşırtıcı olmayan bir şekilde) bir atmosfer altındadır. Şampanya yoğunluğu suya yakın - metreküp başına 1.000 kilogram. Ve şişe boynunun çapı 25 milimetredir.

Xu, bir e-postada, “Bu varsayılan sayıları kullanarak, 15.6 Newton'luk bir itiş kuvveti alıyorum” dedi. Lise fiziğini hatırlıyorsanız, Newton'un saniyede 1 metrede 1 kilogram kütleyi hızlandırmak için gereken kuvvet olduğunu biliyorsunuzdur. Ancak, Xu, “Bu, düşünmek için gerçekten yararlı bir miktar değildir. Bunun yerine şişenin çarpma anında taşıdığı momentuma bakabiliriz. ”

Momentum, amaçlarımız için hoş ve somut bir niceliktir çünkü kuvvetten daha iyi bir etkinin “cazibesini” ve “ahisini” yakalar. Ancak gücün aksine, momentumun uygun bir adlandırılmış birimi yoktur; saniye başına kilogram-metre veya kgm / s olarak ölçülür. Momentumun sadece kütle çarpı hızına eşit olduğu birimlerden görebilirsiniz.

Xu'dan daha fazla sayı: “750 mililitrelik bir şarap şişesi yaklaşık 0.9 kilogram ve 750 mililitre su / Şampanya 0.75 kilogramdır.” Bundan ondan daha iyi ol 'Newton’un ikinci yasasını uygulayabiliriz. F = ma saniyede 9.45 metre olan ivmeyi hesaplamak için.

Xu, “Videodan, şişe, nesneye çarptıktan ve bir rokete döndükten yaklaşık 0,5 saniye sonra adamı vuruyor gibi görünüyor” dedi. İlk hızın sıfır olduğu varsayılarak “0,5 saniye sonra şişe 4.73 m / s hıza ulaşır. Diyelim ki, şişe o zaman bir miktar sıvı kaybediyor ve sadece 1,5 kilogram kaldı. Darbeli momentum bu yüzden… 7.1 kgm / sn. ”

Bunların hepsi çok iyi ve iyi söylüyorsun, ama bunu nasıl anlarım? Endişelenme, Dr. Xu senin arkanı aldı.

“Karşılaştırma için” diye yazdı, “bir beyzbolun 0.145 kilogramlık bir kütlesi var ve 90 mil hızındaki bir top topu ~ 40 m / s. Böylece 90 mil beyzbol topu 5.8 kg / sn'lik bir momentumla vuracaktı. Böylece şişe adama 110 mil fastball gibi vurdu. ”

Bu acitacak.

Kısaltılmış birim adlarını tam sürümleriyle değiştirmek için teklifler düzenlendi

$config[ads_kvadrat] not found