Neden "vahşi geçiş insansız teknesi kibirli"?
İster ılık güneş ister ilkbahar yağmuru olsun, uzun çim ve ötleğenlerle müreffeh bir bahar günü canlandırıcıdır. Kadim insanların bahar sahnesini anlatan birçok şiiri vardır ve Wei Yingwu'nun "Chuzhou Batı Akışı" şüphesiz ünlü denemelerinden biridir:
Yalnız acıma Youcaojian,
Ağaçların derinliklerinde orioller var.
Bahar gelgiti yağmuru geç ve acil getiriyor
Vahşi feribottaki insansız tekne kendi içinden geçer.
Çimlerin, derin ağaçların, kuş cıvıltısının ve bahar yağmurunun güzel havasında dolaşırken, doğal durumdaki küçük teknenin neden "dikey" (dolgunun paralelinde) yerine "yatay" (dolgunun dik) olduğunu hiç merak ettiniz mi? ?
Vahşi feribottaki insansız tekne kendi içinden geçiyor (Resim kaynağı: lig.artron.net)
Aslında, bu fenomen akışkanlar mekaniği ile yakından ilgilidir ve bunu Bernoulli prensibi ve akışkan kararlılığı perspektiflerinden açıklayabiliriz.
Açıklama 1: Bernoulli ilkesi
Şimdi, lütfen iki kağıt parçasını çıkarın, bunları paralel olarak birbirine yaklaştırın ve ardından iki kağıt parçasının ortasına sertçe üfleyin, iki kağıt parçasının çok uzakta olmadığını, ancak ortaya yaklaştığını göreceksiniz. Uçak uçuşu prensibini açıkladığımızda sık sık Bernoulli prensibinden bahsediyoruz: Akışkan bir sistemde, daha hızlı akış oranına sahip taraftaki basınç küçüktür. Yukarıdaki küçük deneydeki fenomen, Bernoulli prensibinden kaynaklanmıştır ve aynı prensip "kendi başına bir tekne" için de geçerlidir.
Küçük teknenin her iki yanından akan nehrin şematik diyagramı (yazar tarafından çizilen resim)
Yukarıdaki şekilde, teknenin yatağa dik belirli bir açıdan saptığını varsayıyoruz. Küçük tekne ile set arasındaki nehir rotasının dardan genişliğe doğru değiştiği görülmektedir, içinden nehir aktığında nehrin daha geniş kesiminde yavaşlayacaktır. Teknenin diğer tarafında ise nehrin genişlemesi nedeniyle su akışı hızlandı. Bernoulli prensibine göre, küçük teknenin sete yakın tarafındaki su basıncı diğer taraftakinden daha büyüktür Bu yanal basınç farkının etkisi altında küçük tekne, sete dik, yani "tekne yatay" durumuna dönecektir. Fenomen.
Açıklama 2: Sıvının kararlılığı
Yukarıdaki Bernoulli ilkesine ek olarak, soruna başka bir açıdan da bakabiliriz. Küçük tekne sürekli olarak nehir suyunda yatabilir, aslında denge durumuna ulaşmıştır, bu da küçük teknede oluşan kuvvetin sıfır olduğu anlamına gelir.Bunu basitçe akışkanlar mekaniği bilgisiyle analiz edebiliriz.
Xiaozhou'nun basitleştirilmiş modeli (yazar tarafından çizilen resim)
Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi küçük tekneyi bir elips olarak görüyoruz, basitleştirmeden sonra akışkanlar mekaniğinde yaygın bir mekanik model haline geliyor. Tianjin Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bir sıvının içindeki bir elipsin kuvvetini hesapladılar.Yalnızca nehir akış yönü ile elipsin uzun ekseni arasındaki açı (yani yukarıdaki şekilde ) 0 ° veya 90 ° olduğunda, teknenin Ortaya çıkan moment sıfıra eşittir. Tork nedir? Ortaokul fiziğinde herkes kaldıraç prensibini öğrenmiştir, burada "kuvvet kolu ile çarpılan kuvvet" tork anlamına gelir. Tork, kuvvetin bir nesnenin bir nokta veya eksen etrafında dönmesini sağladığı dereceyi ölçmek için kullanılabilir. Tork ne kadar büyükse, nesne o kadar kolay döner. Tork sıfır olduğunda, nesne sabit kalacaktır.
Eve yaklaştıkça, araştırmacıların sonuçları, teknenin hem dikey hem de sete paralel olarak sabit olabileceğini ima ediyor gibi görünüyor, ama gerçekten durum bu mu?
Burada, ilk olarak aşağıdaki resmi mekanikte "kararlı" kavramını yaygınlaştırmak için kullanıyoruz. Yaşam deneyimi bize, topa elinizle hafifçe vurursanız, soldaki topun sonunda orijinal konumuna döneceğini, ortadaki topun yeni bir yatay konumda duracağını ve sağdaki topun her yöne yuvarlanacağını söyler. Sekiz Issızlık dışında, orijinal konumuna dönemez. Mekanikte, soldaki topun durumuna "sabit", sağdakine "kararsız" ve ortadaki durum "nötr kararlı" olarak adlandırılır.
Mekanikte istikrar ve istikrarsızlık (resim kaynağı: Zhihu)
"İlkbahar gelgiti yağmuru geç getirir" ayeti, geç gelgit ve ilkbahar yağmurunun nehrin çalkantılı akmasına neden olduğunu, bu da teknenin hareket ettiği anlamına gelir. Küçük tekne değiştirildikten sonra, ortaya çıkan torku da değişecektir. Araştırmacılar, sete paralel bir tekne için, ortaya çıkan moment değişikliğinin yönünün, teknenin sapmasının yönüyle aynı olduğunu ve kuvvetin, teknenin orijinal konumundan gittikçe daha fazla sapmasına neden olacağını; Teknenin yönü ve saptığı yön zıttır ve kuvvet teknenin orijinal konumuna geri dönmesini sağlar. Bu da gösteriyor ki, küçük teknenin dengesinin ancak sete dik olduğunda stabil olduğunu, bu da "vahşi vapurdaki insansız tekne" nin sebebidir.
Yukarıdaki iki açıklama açısının mekaniği aynıdır: Sıradan görünen ancak zengin bilimsel ilkeler içeren eski bir şiir. Son zamanlarda, bir şiir programı tarafından yönlendirilen, toplumda bir şiir çılgınlığı dalgası yaşandı. Şiirlerin güzelliğini takdir ederken, onun içerdiği doğa kanunlarını bilimsel bir bakış açısıyla keşfetmeye de çalışabilirsiniz!
---------------------------------
Referanslar:
Zhou Daoxiang "Wild Crossing İnsansız Tekneler" den "Muz Topu" Teknolojisine Mekanik ve Uygulama, 2005,27 (3): 94-95.
Wang Zhendong, Poetry and Painting, On Mechanics. Beijing: Higher Education Press, 2008.
