Dlaczego Twój chłopak pisze z INNYMI DZIEWCZYNAMI
Czy to nie stało się wszystkim? Jesteś na weselu przyjaciela i Twoim zadaniem jest otwarcie uroczej butelki szampana. To wszystko jest dobrze i dobrze, mówisz do siebie, ale tylko odkorkowanie jest tak pasywne. Zamiast tego chwytasz butelkę za szyję i ciskasz nią o ścianę. Co ci się nie stało? Tak się stało z tym facetem:
W biodrze, prawda? Może w kluczyki do samochodu lub iPhone'a? To będzie bolało.
Ale ile to bolało? Aby uzyskać pomoc w tym pytaniu, zwróciłem się do dr. Gabriela Xu, fizyka plazmy w Centrum Badań nad Napędem na Uniwersytecie Alabama w Huntsville. Dlaczego poprosiłem naukowca rakietowego o pomoc Odwrotność zadanie domowe? Powiedzmy, że naukowiec od rakiet jest właściwym facetem, do którego można się zwrócić, gdy twój szampan przechodzi z bycia partyjnym paliwem do butelkowania paliwa.
W chwili, gdy butelka uderza w ścianę, staje się rakietą.To może brzmieć wspaniale, ale jest całkowicie - jeśli pedantycznie - poprawne. Jak wyjaśnia NASA:
„Rakiety działają na podstawie naukowej reguły zwanej trzecim prawem ruchu Newtona. Angielski naukowiec Sir Isaac Newton wymienił trzy prawa ruchu. Zrobił to ponad 300 lat temu. Jego trzecie prawo mówi, że dla każdego działania istnieje równa i przeciwna reakcja. Rakieta naciska na wydech. Wydech także popycha rakietę. Rakieta popycha wylot do tyłu. Wydech sprawia, że rakieta porusza się do przodu. ”
W naszym przypadku mieszanina dwutlenku węgla i płynnej odwagi wypływa z butelki, popychając butelkę do przodu. Siła działająca na butelkę i siła na gaz pędny tworzą „parę akcji-reakcji” w żargonie fizyki. I w typowy sposób fizyki zaniedbujemy tutaj grawitację i opór powietrza.
Stosowana matematyka jest tylko nieco bardziej wyrafinowana niż ta:
Rakiety przestrzegają równania rakietowego, które wygląda tak
Gdzie fa oznacza siłę v oznacza prędkość i dm / dt oznacza zmianę masy w czasie. Równanie mówi po prostu, że siła działająca na rakietę jest równa zmianie masy razy prędkość spalin - w naszym przypadku dwutlenku węgla.
Tutaj utknąłem. Nie było dla mnie od razu jasne, jak obliczyć v i dm / dt. Ale dr Xu był na kasie. Obliczymy v z równaniem Bernoulliego, które po prostu wyraża prawo zachowania energii dla płynących płynów. Na marginesie, jednym z powszechnych zastosowań równania Bernoulliego jest wyjaśnienie, jak działają płaty - co ma pewne problemy.
Równanie Bernoulliego wygląda tak, gdzie określenia po lewej stronie odnoszą się do dwutlenku węgla w butelce, a określenia po prawej stronie odnoszą się do sosu rakietowego alkoholowego opuszczającego butelkę:
Wygląda to paskudnie, ale jest naprawdę bardzo proste. Pierwszy termin po obu stronach to tylko presja. Drugi termin to energia kinetyczna płynu. Po lewej stronie pozwolimy, aby było to zero, ponieważ ciecz w butelce nie porusza się względem butelki. To pozwala nam rozwiązać prędkość wyjścia, v naszego szampana.
Z v możemy również obliczyć dm / dt. Wszystko, co musimy wiedzieć, to ile masy przechodzi punkt w otworze butelki w danym momencie. To tylko gęstość gazu razy pole przekroju poprzecznego czasów wąskiego gardła v. Presto.
Jeśli podejmiemy pewne założenia, możemy obliczyć fa nie ma problemu. Oto liczby, które zasugerował dr Xu. Szampan butelkowany ma ciśnienie poniżej sześciu atmosfer, podczas gdy atmosfera jest (nie jest zaskoczeniem) pod jedną atmosferą. Gęstość szampana jest zbliżona do gęstości wody - 1000 kilogramów na metr sześcienny. Szyjka butelki ma średnicę 25 milimetrów.
„Korzystając z tych założonych liczb, otrzymuję siłę ciągu 15,6 niutonów”, napisał Xu w e-mailu. Jeśli pamiętasz fizykę szkoły średniej, wiesz, że Newton to siła potrzebna do przyspieszenia 1 kilograma masy na 1 metr na sekundę na sekundę. Ale Xu mówi: „To nie jest naprawdę przydatna ilość do przemyślenia. Zamiast tego możemy przyjrzeć się pędowi, jaki niesie butelka przy uderzeniu ”.
Momentum jest miłą i konkretną ilością dla naszych celów, ponieważ oddaje „oomph” - i „ouch” - uderzenia lepiej niż siłę. Ale w przeciwieństwie do siły, rozpęd nie ma jednostki o dogodnej nazwie; to tylko zmierzone w kilogramach metrów na sekundę lub kgm / s. Z jednostek widać, że pęd jest równy masie i prędkości.
Więcej liczb od dr Xu: „750-mililitrowa butelka wina ma około 0,9 kilograma, a 750 mililitrów wody / szampana wynosi 0,75 kilograma”. Z tego możemy wykorzystać dobre drugie prawo Newtona, F = ma, aby obliczyć przyspieszenie, które wynosi 9,45 metra na sekundę na sekundę.
„Z filmu wygląda na to, że butelka uderzyła faceta ~ 0,5 sekundy po uderzeniu w przedmiot i zamieniła się w rakietę” - napisał Xu. Zakładając, że prędkość początkowa wynosi zero, „po 0,5 sekundy butelka uderza z prędkością 4,73 m / s. Powiedzmy, że butelka traci w tym czasie trochę płynu i ma tylko 1,5 kilograma. Pęd przy uderzeniu wynosi zatem… 7,1 kg / s. ”
Cóż, to wszystko bardzo dobrze i dobrze, ale jak mam to zrozumieć? Nie martw się, dr Xu ma twoje plecy.
„Dla porównania”, napisał, „baseball ma masę 0,145 kilograma, a fastball 90 mph to ~ 40 m / s. Tak więc uderzenie piłki o prędkości 90 mil na godzinę uderzy z pędem 5,8 kg / s. Tak więc butelka uderzyła w faceta jak szybka piłka o prędkości 110 km / h. ”
To będzie bolało.
Cytaty zostały zredagowane, aby zastąpić skrócone nazwy jednostek ich kompletnymi wersjami
„Avengers: Endgame” Theory mówi, że Thanos rzucił się w „Infinity War”
Thanos mógł wyrwać połowę ludności Ziemi z istnienia w Zdziesiątkowaniu, ale co, jeśli też sam się wyrwał? W końcu Szalony Tytan jest transportowany do czegoś, co wygląda jak inne królestwo natychmiast po jego zatrzaśnięciu w Avengers: Infinity War. Bezczelna nowa teoria twierdzi, że na chwilę znalazł się w ...
Naukowa sprawa wymiany szampana na kawę w sylwestra
Kiedy sylwestra przejedzie, będziesz pijany, rozczarowany, a najprawdopodobniej także zmęczony. To nie tylko dlatego, że spadek o północy oznacza przebywanie poza snem. To dlatego, że picie i pozostawanie na jawie - dwie rzeczy często wykonywane w tandemie - nie mieszają się dobrze. Alkohol robi dużo zabawy ...
Jak doskonalić butelkę wody Flip That Wentiral
Internet wybrał nową sensację dla nastolatków! Michael Senatore, który jest naprawdę dobry w odwracaniu i lądowaniu butelki z wodą. Wykonując sztuczkę ze stałym wzrokiem i ręką, Senatore przekroczył swój starszy talent show i stał się bardzo znaną marką Internetu. On jest Vince Carter w 2000 roku ...