juli 30, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Fysikere viser at flygende ølunderlag roterer 0,45 sekunder under flyturen

Fysikere viser at flygende ølunderlag roterer 0,45 sekunder under flyturen

Forstørr / Fysikere ved Universitetet i Bonn ble inspirert til å undersøke aerodynamikken til flygende ølmatter etter å ha reist til München med et tysk fysikkdemonstrasjonsshow.

Mer enn en pubcrawler har blitt involvert i den tradisjonelle tradisjonen med å kaste ølunderlag, de runde pappunderlagene som er allestedsnærværende i barer, som om mattene var frisbeer, og konkurrerte ofte om å se hvem som kan kaste en lengst. Men i motsetning til frisbeer, har ølmatter en tendens til å snu seg i luften og fly bakover. Nå har fysikere ved Universitetet i Bonn utviklet en teoretisk modell for å forklare fenomenet, ifølge en ny jobb sendt inn til arXiv fysiske prepress-server.

Takket være deres naturlige nysgjerrighet er fysikere fascinert av ølens fysikk, og hovedforfatter Johann Ostmeyer er ikke noe unntak. For et par år siden ble han fascinert av fysikken i den såkalte “øltappingen” – en vanlig vits der gjerningsmannen, som holder en åpen ølflaske, finner et mål i baren som holder en annen åpen flaske. Spøkleren slår toppen av målflasken med bunnen av sin egen, og gir deg synet av eksplosivt skummende øl over målets hender og klær.

I 2013 presenterte Javier Rodríguez-Rodríguez, en fysiker ved Carlos III-universitetet i Madrid, og flere kolleger eksperimentelle og datasimuleringsfunn av hvorfor ølbokser skum mye etter å ha blitt rystet. De konkluderte med at skummingen skyldtes en rekke bølger. Tilsynelatende ligner fysikken utviklingen av skyen i en atombombe, selv om opprinnelsen til “eksplosjonen” er veldig annerledes.

Den første berøringen skaper en sjokkbølge som beveger seg fra toppen til bunnen av linseflasken. Energien fra den sjokkbølgen overføres til ølet, og sender en andre sjokkbølge som spretter frem og tilbake mellom bunnen av flasken og overflaten av ølet. All den aktiviteten frigjør små lommer med gass fanget i små ufullkommenheter i flaskeglasset, og skaper mindre skyer av bobler fra oppløst CO i ølet.to. Når de stiger til overflaten, blir disse boblene større og akselererer, og til slutt skaper dusjen av skum som gjør øl til en så populær pubvits.

Ostmeyer presenterte sin egen analyse om emnet brygging til arXiv i fjor, spesielt med fokus på hvorfor den nederste ølflasken skummer og den øverste ikke. Den første kranen skaper et lavt trykk i den nedre flasken og COto boblene ekspanderer og kollapser i fragmenter.

Mer gass diffunderer inn i gruppen av bobler og stiger for å skape skummet. Noe annerledes skjer i den øvre flasken. Det er et høyere initialtrykk, så det er bare moderate svingninger i boblene, og den eventuelle kollapsen av boblen oppstår ikke, eller i det minste ikke i samme grad. Så du får ikke den samme raskt voksende skyen som gjør alt ølet ditt til skum. “Jokeren forlater scenen tørr,” skrev Ostmeyer.

Nå har Ostmeyer, inspirert av 2017-turen til München for et tysk demonstrasjonsshow for fysikkoppsøkende, vendt oppmerksomheten mot det presserende spørsmålet om ølteppet. Ølmatter (i det minste den runde varianten) er i utgangspunktet tynne, flate skiver med en gitt radius og masse. TIL frisbee Det er også en tynn flat disk, og fysikken rundt flyet er velkjent.

Den karakteristiske buede toppflaten til en frisbee har i hovedsak samme form (sett fra siden) som en aerofolie. Kast den med nok kraft til å overvinne tyngdekraftens nedadgående trekk, og den vil generere løft. Selvfølgelig er det også luftmotstand, eller luftmotstand, som virker på frisbeen mens den flyr gjennom luften. Motstanden avhenger av angrepsvinkelen. Hvis vinkelen er negativ, skyver den luften opp og skyver frisbeen ned, mens en positiv vinkel skyver frisbeen opp. For å holde wobble til et minimum, vet profesjonelle frisbeespillere å legge til en vri når de kaster, og sørger for at frisbeene blir på et enkelt plan mens de reiser.

Men ølmatter har ikke den karakteristiske aerodynamiske kanten av frisbee, og det påvirker aerodynamikken. Ostmeyer et al. startet med å anta horisontal flyging og en rotasjonsakse vinkelrett på retningen den beveger seg i. Kast en ølmatte som en frisbee, og rotasjonen vil i utgangspunktet stabilisere den.

Imidlertid vil tyngdekraften snart føre til at matten faller, og endre vinkelen som luften slår inn i. Du vil fremdeles få heis, men den vil være fokusert nær forkanten i stedet for matts midtpunkt. Matten vil da begynne å foregå, og tvinger den til å velte på siden for å bevege seg loddrett. Forskernes modell forutsa at dette skulle skje innen omtrent 0,45 sekunder etter flyging. Modellen viste også at matten kunne ha en backspin-effekt (som er stabil) eller topspin (som er ustabil). Derfor er det mer sannsynlig at teppet har tilbakeslagseffekt.

Hver god teoretisk prediksjon må selvsagt testes eksperimentelt, og tilfeldig å kaste ølmatter på den lokale puben ville ikke være vitenskapelig streng. Utgitt for hånd, synes timingen for tiltingen å være tilfeldig, men modellen forutsier noe annet. Så Ostmeyer og teamet hans bygde sin egen midlertidige ølmattekaster med to elektriske motordrevne tredemøller. Lanseringsprogrammet tillot forskerne å kontrollere den horisontale hastigheten og rotasjonshastigheten for hver lansering.

Forskerne plasserte bæreraketten på et bord, plasserte deretter en ølmatte mellom tredemøllene og lanserte mattene i forskjellige hastigheter, og markerte hvor de landet på bakken. Flystiene ble spilt inn med høyhastighetskameraer, og teamet brukte et program kalt Tracker for å trekke ut koordinatene til ølmatten når som helst på banen. Resultatene av forskernes påfølgende analyse viste veldig god samsvar med de teoretiske spådommene.

Ostmeyer et alDen teoretiske modellen for. Kan også brukes til å forutsi flyvebanene til andre typer flygende plater. For eksempel forutsier modellen din at en CD vil snu etter 0,8 sekunder, mens en større, tyngre plate vil snu etter 16 sekunder. Et flygende kort har den korteste banen av alle, blar etter bare 0,24 sekunder. “Selv Rick Smith Jr., verdensrekordholderen for det lengste kastede brevet, eller et kort maskinpistol, kan ikke hindre at kortene hans flyr rundt en kurve og ender med en rekyl etter mye mindre enn et sekund,” skrev de. forfatterne i en fotnote.

Modellens spådom for en frisbee, uavhengig av aerodynamikk på grunn av krumning, er overraskende 0,8 sekunder. “Selvfølgelig tillater vingeformen til en frisbee at den forblir stabil i mye lenger tid når den kastes profesjonelt,” skrev de. “Årsaken er at frisbeene har sitt aerodynamiske sentrum veldig nær massesenteret og derfor opplever mye mindre dreiemoment.”

Vi løfter et glass til Ostmeyer og hans kolleger for deres underholdende og informative arbeid, som ble drevet utelukkende av vitenskapelig nysgjerrighet. “Våre oppriktigste unnskyldninger til alle de som er rammet av et krus øl,” bemerket forfatterne i erkjennelsene, “enten for et unøyaktig mål eller fordi vi anstiftet andre til å utføre tåpelige eksperimenter.”

READ  Disse eldgamle amerikanerne mumifiserte papegøyer. Ingen vet hvorfor