Турбулентность — одна из величайших тайн физики — Томас Хор.
-
0:07 - 0:11Вы летите на самолёте,
как вдруг ощущаете внезапный толчок. -
0:11 - 0:13За окном вроде бы ничего не происходит,
-
0:13 - 0:17но самолёт, а вместе с ним вас
и других пассажиров начинает трясти, -
0:17 - 0:21ведь он пролетает через зону
турбулентности в атмосфере. -
0:21 - 0:24Вряд ли вас это успокоит,
-
0:24 - 0:28но данное явление — одна
из неразгаданных тайн физики. -
0:28 - 0:31Спустя почти век
с начала изучения турбулентности -
0:31 - 0:34нам удалось получить лишь
немного ответов на вопрос о природе -
0:34 - 0:37и влиянии этого явления
на окружающий нас мир. -
0:37 - 0:40И тем не менее, турбулентность
можно повстречать повсюду, -
0:40 - 0:44и возникает она практически в любой
системе, содержащей движущиеся жидкости. -
0:44 - 0:47К ним относятся и поток воздуха
в дыхательных путях, -
0:47 - 0:50и циркуляция крови в артериях,
-
0:50 - 0:53и даже кофе в чашке,
когда вы размешиваете там сахар. -
0:53 - 0:55Турбулентность не только
управляет облаками, -
0:55 - 1:01волнами, бьющими о берег,
но даже потоками плазмы солнечного ветра. -
1:01 - 1:04Понимание, что в точности
представляет собой данное явление, -
1:04 - 1:08будет иметь практическое значение
для очень многих аспектов нашей жизни. -
1:08 - 1:10Вот что известно на данный момент.
-
1:10 - 1:13Жидкости и газы обычно способны
перемещаться двумя способами: -
1:13 - 1:16устойчивым и плавным ламинарным течением
-
1:16 - 1:21и турбулентным течением, состоящим
из, казалось бы, неупорядоченных вихрей. -
1:21 - 1:24Представьте себе дымящуюся
ароматическую палочку. -
1:24 - 1:29Ламинарное течение дыма
у его основания плавно и предсказуемо. -
1:29 - 1:31Однако ближе к его верхней части
-
1:31 - 1:34дым ускоряется и становится неустойчивым,
-
1:34 - 1:38а его движения — хаотичными.
-
1:38 - 1:40Это и есть турбулентность в действии,
-
1:40 - 1:45и у любого турбулентного движения
имеются характерные черты. -
1:45 - 1:49Во-первых, турбулентность всегда хаотична.
-
1:49 - 1:51Это не означает, что она случайна.
-
1:51 - 1:55Скорее, это значит, что турбулентность
чрезвычайно чувствительна к помехам. -
1:55 - 1:58Любое воздействие на неё
-
1:58 - 2:02так или иначе в итоге приводит
к совершенно различным результатам. -
2:02 - 2:05Поэтому, даже обладая большим объёмом
данных о текущем состоянии системы, -
2:05 - 2:10совершенно невозможно
предсказать, что в ней произойдёт. -
2:10 - 2:12Ещё одним важным свойством турбулентности
-
2:12 - 2:17является различие в масштабах движения,
обнаруживаемого в этих потоках. -
2:17 - 2:21В турбулентных потоках существует
много течений, называемых вихрями, -
2:21 - 2:26которые похожи на воронки
различных размеров и форм. -
2:26 - 2:29Все эти различной величины вихри
взаимодействуют друг с другом, -
2:29 - 2:31постепенно распадаясь
и уменьшаясь в размерах, -
2:31 - 2:35пока вся кинетическая энергия
не перейдёт в тепловую -
2:35 - 2:38в ходе процесса
под названием энергетический каскад. -
2:38 - 2:41Так турбулентность проявляется,
-
2:41 - 2:43но почему же она происходит?
-
2:43 - 2:47На каждую текучую жидкость или газ
действуют две противоположные силы — -
2:47 - 2:49инерция и вязкость.
-
2:49 - 2:52Инерция — это стремление
жидкости продолжать течь, -
2:52 - 2:54что вызывает неустойчивость.
-
2:54 - 2:57Вязкость сопротивляется изменениям,
-
2:57 - 3:00создавая при этом ламинарное течение.
-
3:00 - 3:02У таких густых жидкостей, как мёд,
-
3:02 - 3:05вязкость почти всегда преобладает.
-
3:05 - 3:10Менее вязкие вещества, такие как вода
или воздух, более склонны к инерции, -
3:10 - 3:14которая создаёт неустойчивости,
переходящие в турбулентность. -
3:14 - 3:17Положение этого показателя для жидкости
в широком диапазоне величин -
3:17 - 3:20называется числом Рейнольдса,
-
3:20 - 3:24которое характеризуется отношением
инерционных сил к вязким силами трения. -
3:24 - 3:26Чем выше число Рейнольдса,
-
3:26 - 3:29тем более вероятно
возникновение турбулентности. -
3:29 - 3:32Например, число Рейнольдса
-
3:32 - 3:35переливаемого в чашку мёда
равно примерно 1. -
3:35 - 3:40А в случае воды число Рейнольдса
будет порядка 10 000. -
3:40 - 3:43Число Рейнольдса полезно
для понимания простых явлений, -
3:43 - 3:47но малоэффективно
во многих других ситуациях. -
3:47 - 3:51Например, на движение воздуха
существенно влияют такие факторы, -
3:51 - 3:55как гравитация и вращение Земли.
-
3:55 - 4:00Или же возьмите относительно простую
турбулентность от зданий или автомобилей. -
4:00 - 4:04Мы можем моделировать эти условия
при помощи опытов и эмпирических данных. -
4:04 - 4:09Но физики хотят предсказывать их
посредством законов и уравнений -
4:09 - 4:14точно так же, как рассчитывать
орбиты планет или электромагнитные поля. -
4:14 - 4:18Большинство учёных считает, что для этого
потребуются статистические данные -
4:18 - 4:20и увеличение вычислительных
мощностей компьютеров. -
4:20 - 4:24Сверхскоростные компьютерные
симуляции турбулентных потоков -
4:24 - 4:28могут помочь определить закономерности,
на основании которых можно создать теорию, -
4:28 - 4:33упорядочивающую и унифицирующую прогнозы
для различных ситуаций. -
4:33 - 4:37Другие учёные полагают,
что данное явление настолько сложно, -
4:37 - 4:42что его полноценная теория
никогда не станет возможна. -
4:42 - 4:45Остаётся надеяться, что мы продвинемся
в понимании природы турбулентности, -
4:45 - 4:49потому что полное понимание окажет
огромное положительное влияние. -
4:49 - 4:52Оно позволит строить более
энергоэффективные ветряные электростанции, -
4:52 - 4:55а также лучше противостоять
катастрофическим погодным катаклизмам -
4:55 - 4:58или даже научиться отводить ураганы.
-
4:58 - 5:03Ну и, конечно же, полёты для миллионов
пассажиров станут гораздо приятнее.
- Title:
- Турбулентность — одна из величайших тайн физики — Томас Хор.
- Speaker:
- Томас Хор
- Description:
-
Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/turbulence-one-of-the-great-unsolved-mysteries-of-physics-tomas-chor
Вы летите на самолёте, как вдруг ощущаете внезапный толчок. За окном ничего не происходит, но самолёт, а вместе с ним вас и других пассажиров начинает трясти, ведь он пролетает через зону турбулентности в атмосфере. Что же такое турбулентность и почему она происходит? Томас Хор исследует одну из неразгаданных тайн современной физики — сложное явление турбулентности.
Урок — Томас Хор, мультипликация — Биляна Лабович.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:05
Retired user edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Retired user edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Retired user approved Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Retired user edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Anton Zamaraev accepted Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Anton Zamaraev edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Anton Zamaraev edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor | ||
Anton Zamaraev edited Russian subtitles for Turbulence: one of the great unsolved mysteries of physics - Tómas Chor |