Return to Video

A turbulencia: a fizika máig megoldatlan rejtélye – Tomás Chor

  • 0:07 - 0:11
    A repülőben ülve hirtelen rántást érzünk.
  • 0:11 - 0:13
    Az ablakon kinézve
    kinn semmi különös sem látszik,
  • 0:13 - 0:17
    de a repülő mégis rángatja az utasokat,
  • 0:17 - 0:21
    amint turbulens légáramlaton halad át.
  • 0:21 - 0:24
    Noha ez nem megnyugtató,
  • 0:24 - 0:28
    a jelenség a fizika egyik
    régóta megoldatlan rejtélye.
  • 0:28 - 0:31
    Több mint egy évszázada
    tanulmányozzuk a turbulenciát,
  • 0:31 - 0:34
    de csak pár választ leltünk arra,
    hogyan is működik,
  • 0:34 - 0:37
    és hogyan hat környezetünkre.
  • 0:37 - 0:39
    Ám a turbulencia mindenütt jelen van,
  • 0:39 - 0:44
    bármely áramló közeget
    tartalmazó rendszerben előbukkan,
  • 0:44 - 0:47
    többek közt légútjaink levegőáramában,
  • 0:47 - 0:50
    ütőereink véráramában,
  • 0:50 - 0:53
    csészénkben kavargatott kávénkban is.
  • 0:53 - 0:55
    A felhőket turbulenciák igazgatják,
  • 0:55 - 1:01
    akárcsak partokat csapkodó hullámokat
    vagy a napszél plazmaáramát.
  • 1:01 - 1:04
    A jelenség pontos megértése
  • 1:04 - 1:08
    kihatással lenne életünk
    megannyi területére.
  • 1:08 - 1:09
    Egyelőre ezt tudjuk róla.
  • 1:09 - 1:13
    A folyadékok és gázok
    kétféleképpen mozognak:
  • 1:13 - 1:16
    lamináris áramlással,
    amely egyenletes és akadálytalan,
  • 1:16 - 1:21
    és turbulens áramlással, amely részben
    szabálytalan örvényekből áll.
  • 1:21 - 1:24
    Képzeljünk el egy füstölőpálcát.
  • 1:24 - 1:30
    A tövénél lévő háborítatlan füst lamináris
    árama nyugodt, viselkedése megjósolható.
  • 1:30 - 1:31
    Ám a csúcsához közelebb
  • 1:31 - 1:34
    a füst fölgyorsul, labilissá lesz,
  • 1:34 - 1:38
    és mozgása kaotikussá válik.
  • 1:38 - 1:40
    Ez működés közben a turbulencia.
  • 1:40 - 1:45
    A turbulens áramlásnak van pár
    jellemző tulajdonsága.
  • 1:45 - 1:49
    Először: a turbulencia mindig kaotikus.
  • 1:49 - 1:51
    Ez nem azt jelenti, hogy véletlenszerű,
  • 1:51 - 1:55
    hanem azt, hogy nagyon
    érzékeny a zavarásokra.
  • 1:55 - 1:58
    Bármilyen irányú kis ráhatás
  • 1:58 - 2:02
    a végén teljesen különböző
    eredményekre vezethet.
  • 2:02 - 2:05
    Ezért szinte kiszámíthatatlan,
    hogy mi fog történni,
  • 2:05 - 2:10
    még a rendszer jelenlegi
    állapotának ismeretében is.
  • 2:10 - 2:12
    A turbulencia másik jellemzője,
  • 2:12 - 2:17
    hogy az áramlat mozgásának léptéke eltérő.
  • 2:17 - 2:21
    A turbulens áramlatokban különböző
    nagyságú örvények és forgatagok vannak,
  • 2:21 - 2:26
    ezek más-más méretű és alakú
    tölcsérekre hasonlítanak.
  • 2:26 - 2:29
    Az örvények kölcsönhatásba
    lépnek egymással,
  • 2:29 - 2:32
    fokozatosan szétesnek,
    egyre kisebbekké válnak mindaddig,
  • 2:32 - 2:35
    míg az összes kinetikus
    energia hővé nem alakul
  • 2:35 - 2:38
    az ún. energetikai kaszkádfolyamat során.
  • 2:38 - 2:41
    Erről ismerszik meg a turbulencia.
  • 2:41 - 2:43
    De miért keletkezik?
  • 2:43 - 2:47
    Minden áramló folyadékra
    vagy gázra két ellentétes erő hat:
  • 2:47 - 2:49
    a tehetetlenség és a viszkozitás.
  • 2:49 - 2:52
    A tehetetlenség a folyadékok
    törekvése mozgásállapotuk megtartására,
  • 2:52 - 2:54
    amely labilitást okoz.
  • 2:54 - 2:57
    A viszkozitás a változással
    szembeni ellenálló képesség,
  • 2:57 - 3:00
    amely eközben lamináris
    mozgást hoz létre.
  • 3:00 - 3:02
    A mézszerű sűrű folyadékokban
  • 3:02 - 3:05
    majdnem mindig a viszkozitás a döntő.
  • 3:05 - 3:10
    A kevésbé viszkózus közegek, pl. a víz
    vagy levegő esetén a tehetetlenség döntő,
  • 3:10 - 3:14
    amely turbulenciába
    forduló labilitást okoz.
  • 3:14 - 3:17
    Hogy az áramlást melyik állapot jellemzi,
  • 3:17 - 3:20
    azt a Reynolds-számmal adjuk meg;
  • 3:20 - 3:24
    ez az áramlat tehetetlenségi erőinek
    és viszkózus erőinek aránya.
  • 3:24 - 3:26
    Minél nagyobb a Reynolds-szám,
  • 3:26 - 3:29
    annál valószínűbb,
    hogy turbulens mozgás jön létre.
  • 3:29 - 3:32
    Pl. a csészébe öntött méz Reynolds-száma
  • 3:32 - 3:35
    körülbelül 1-gyel egyenlő.
  • 3:35 - 3:40
    Víz esetén a Reynolds-szám
    nagyságrendileg 10 000.
  • 3:40 - 3:43
    A Reynolds-szám egyszerű
    jelenségekre jól használható,
  • 3:43 - 3:47
    de más esetekre kevéssé hasznos.
  • 3:47 - 3:51
    Pl. a légkör mozgására jelentősen hat
  • 3:51 - 3:55
    a gravitáció és a Föld forgása.
  • 3:55 - 4:00
    Vagy pl. vegyük az épületek vagy autók
    viszonylag egyszerű légellenállását.
  • 4:00 - 4:04
    Ezek a körülmények kísérletek és empirikus
    adatok alapján modellezhetők.
  • 4:04 - 4:09
    De fizikusok törvényekkel s egyenletekkel
    szeretnék megjósolni viselkedésüket,
  • 4:09 - 4:14
    ahogy az elektromágneses tereket
    vagy a bolygók pályáját modellezzük.
  • 4:14 - 4:18
    A legtöbb kutató úgy véli,
    hogy ehhez statisztikai adatokra
  • 4:18 - 4:20
    és nagyobb teljesítményű
    számítógépekre van szükség.
  • 4:20 - 4:24
    A turbulens áramlások
    szuperszámítógépes szimulációja
  • 4:24 - 4:28
    hozzájárulhat a törvényszerűségek
    megállapításához,
  • 4:28 - 4:33
    amelyek rendszereznék s egységbe foglalnák
    az egyes helyzetek prognózisait.
  • 4:33 - 4:37
    Más tudósok szerint
    a jelenség annyira összetett,
  • 4:37 - 4:42
    hogy átfogó elméletben
    nem reménykedhetünk.
  • 4:42 - 4:44
    Remélhetőleg azért áttörést érhetünk el,
  • 4:44 - 4:48
    mert a turbulencia teljes megértése
    előnyös hatással járhat.
  • 4:48 - 4:51
    Ezek közé tartoznak
    a hatékonyabb szélerőművek,
  • 4:51 - 4:54
    a katasztrofális időjárásra
    való jobb felkészülés,
  • 4:54 - 4:58
    vagy az orkánok elhárítása is.
  • 4:58 - 5:03
    És persze, a milliónyi repülőgéputas
    simább utazása is.
Title:
A turbulencia: a fizika máig megoldatlan rejtélye – Tomás Chor
Speaker:
Tomás Chor
Description:

A teljes leckét lásd: https://ed.ted.com/lessons/turbulence-one-of-the-great-unsolved-mysteries-of-physics-tomas-chor

A repülőben ülve hirtelen rántást érzünk. Az ablakon kinézve kinn semmi különös sem látszik, de a repülő mégis rángatja az utasokat, amint turbulens légáramlaton halad át. Pontosan mi a turbulencia, és hogy keletkezik? Tomás Chor beleássa magát a fizika egyik megoldatlan rejtélyébe: a turbulencia összetett jelenségébe.

Lecke: Tomás Chor, rendezte Biljana Labovic.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:05

Hungarian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.