< Return to Video

מערבולות אויר: אחת התעלומות הגדולות הלא פתורות של הפיזיקה - תומאס צ'ור

  • 0:07 - 0:11
    אתם במטוס כשאתם מרגישים טלטול פתאומי.
  • 0:11 - 0:13
    מחוץ לחלון לא נראה שמשהו מתרחש,
  • 0:13 - 0:17
    ועדיין המטוס ממשיך לטלטל אתכם
    ואת שאר הנוסעים
  • 0:17 - 0:21
    כשהוא עובר דרך מערבולת אויר באטמוספירה.
  • 0:21 - 0:24
    למרות שזה לא ינחם אתכם לשמוע,
  • 0:24 - 0:28
    התופעה היא אחת מהתעלומות המתמשכות בפיזיקה.
  • 0:28 - 0:31
    אחרי יותר ממאה שנה של חקר מערבולות,
  • 0:31 - 0:34
    העלנו רק מספר קטן של תשובות
    לאיך הן עובדות
  • 0:34 - 0:37
    ומשפיעות על העולם סביבנו.
  • 0:37 - 0:39
    ועדיין, מערבולות מאוד נפוצות,
  • 0:39 - 0:44
    ומופיעות כמעט בכל מערכת
    שיש בה נוזלים נעים.
  • 0:44 - 0:47
    זה כולל את הזרימה במערכת הנשימה שלכם.
  • 0:47 - 0:50
    הדם שנע דרך העורקים שלכם.
  • 0:50 - 0:53
    והקפה בכוס שלכם, כשאתם מערבבים אותו.
  • 0:53 - 0:55
    עננים נשלטים על ידי מערבולות,
  • 0:55 - 1:01
    כמו גם גלים שמתרסקים לאורך החוף
    ומשבי הפלאזמה בשמש שלנו.
  • 1:01 - 1:04
    הבנה בדיוק איך התופעה הזו עובדת
  • 1:04 - 1:08
    תתן כיוון לכל כך הרבה פנים בחיינו.
  • 1:08 - 1:09
    הנה מה שאנחנו יודעים.
  • 1:09 - 1:13
    לנוזלים וגזים יש בדרך כלל שני סוגי תנועה:
  • 1:13 - 1:16
    זרימה למינרית, שהיא יציבה וחלקה;
  • 1:16 - 1:21
    וזרימה מערבולתית,
    שמורכבת ממערבולות שנראות לא מאורגנות.
  • 1:21 - 1:24
    דמיינו מקל קטורת.
  • 1:24 - 1:30
    הזרימה הלמינרית של עשן לא מופרע בבסיס
    היא קבועה וקלה לחיזוי.
  • 1:30 - 1:31
    קרוב יותר לחלק העליון עם זאת,
  • 1:31 - 1:34
    העשן מאיץ, הופך ללא יציב,
  • 1:34 - 1:38
    ותבנית התנועה משתנה למשהו כאוטי.
  • 1:38 - 1:40
    זו מערבולת בפעולה,
  • 1:40 - 1:45
    ולזרמים מערבלותיים יש מספר תכונות במשותף.
  • 1:45 - 1:49
    ראשית, מערבולת היא תמיד כאוטית.
  • 1:49 - 1:51
    זה שונה מלהיות אקראי.
  • 1:51 - 1:55
    במקום, זה אומר שמערבולת
    מאוד רגישה להפרעות.
  • 1:55 - 1:58
    דחיפה קלה לכיוון כלשהו
  • 1:58 - 2:02
    תיתן לבסוף תוצאה שונה לגמרי.
  • 2:02 - 2:05
    זה הופך את זה לכמעט בלתי אפשרי
    לחזות מה יקרה,
  • 2:05 - 2:10
    אפילו עם הרבה מידע
    בנוגע למצב הנוכחי של המערכת.
  • 2:10 - 2:12
    תכונה חשובה נוספת של מערבולת
  • 2:12 - 2:17
    היא קני המידה השונים
    של התנועה שהזרמים האלה מציגים.
  • 2:17 - 2:21
    לזרמים מערבולתיים
    יש הרבה גדלים שונים של מערבולות,
  • 2:21 - 2:26
    שהן כמו מערבולות בגדלים וצורות שונות.
  • 2:26 - 2:29
    כל המערבולות בגדלים שונים האלו
    משפיעות אחת על השניה,
  • 2:29 - 2:31
    נשברות והופכות לקטנות יותר ויותר
  • 2:31 - 2:35
    עד שהתנועה הזו הופכת לחום,
  • 2:35 - 2:38
    בתהליך שנקרא "מפל אנרגיה."
  • 2:38 - 2:41
    אז כך אנחנו מזהים מערבולות --
  • 2:41 - 2:43
    אבל למה הן מתרחשות?
  • 2:43 - 2:47
    בכל נוזל זורם או גז יש שני כוחות מנוגדים:
  • 2:47 - 2:49
    אינרציה וצמיגות.
  • 2:49 - 2:52
    אינרציה היא הנטיה של נוזלים להמשיך לנוע,
  • 2:52 - 2:54
    מה שגורם לחוסר יציבות.
  • 2:54 - 2:57
    צמיגות עובדת נגד ההפרעה,
  • 2:57 - 3:00
    מה שהופך את הזרימה ללמינרית במקום.
  • 3:00 - 3:02
    בנוזלים סמיכים כמו דבש,
  • 3:02 - 3:05
    צמיגות כמעט תמיד מנצחת.
  • 3:05 - 3:10
    חומרים פחות סמיכים כמו מים או אויר
    יותר מועדים לאינרציה,
  • 3:10 - 3:14
    מה שיוצר חוסר יציבות שמתפתחת למערבולת.
  • 3:14 - 3:17
    אנחנו מודדים לאן נוזל מתאים במנעד הזה
  • 3:17 - 3:20
    עם משהו שנקרא מספר ריינולדס.
  • 3:20 - 3:24
    שהוא היחס בין האינרציה של זרימה
    והצמיגות שלה.
  • 3:24 - 3:26
    ככל שמספר ריינולדס גבוה יותר,
  • 3:26 - 3:29
    יש סבירות גבוהה יותר שמערבולות יתרחשו.
  • 3:29 - 3:32
    לדבש שנשפך לתוך כוס, לדוגמה,
  • 3:32 - 3:35
    יש מספר ריינולדס של בערך 1.
  • 3:35 - 3:40
    אותו מצב עם מים נותן מספר ריינולדס
    קרוב יותר ל 10,000.
  • 3:40 - 3:43
    מספר ריינולדס מועיל להבנת תרחישים פשוטים,
  • 3:43 - 3:47
    אבל הוא לא אפקטיבי בהרבה מצבים.
  • 3:47 - 3:51
    לדוגמה, התנועה של האטמוספירה
    מושפעת משמעותית
  • 3:51 - 3:55
    על ידי גורמים שכוללים
    כבידה וסיבוב כדור הארץ.
  • 3:55 - 4:00
    או קחו דברים פשוטים יחסית
    כמו גרר על בניינים ומכוניות.
  • 4:00 - 4:04
    אנחנו יכולים למדל את אלה תודות
    להרבה ניסויים ועדויות אמפיריות.
  • 4:04 - 4:09
    אבל פיזיקאים רוצים להיות מסגלים לחזות אותם
    דרך חוקים פיזיקלים ומשוואות
  • 4:09 - 4:14
    כמו שאנחנו יכולים למדל את המסלולים
    של פלנטות או שדות אלקטרומגטיים.
  • 4:14 - 4:18
    רוב המדענים חושבים שלהגיע לשם
    יצריך הסתמכות על סטטיסטיקה
  • 4:18 - 4:20
    וכוח מחשוב גדול יותר.
  • 4:20 - 4:24
    סימולציות במחשבים ממש מהירים
    של זרמים מערבולתיים
  • 4:24 - 4:28
    יכולים לעזור לנו לזהות
    תבניות שיכולות להוביל לתאוריה
  • 4:28 - 4:33
    שמארגנת ומאחדת תחזיות לרוחב מצבים שונים.
  • 4:33 - 4:37
    מדענים אחרים חושבים שהתופעה כה מורכבת
  • 4:37 - 4:42
    שתאוריות מקיפות כאלו
    לעולם לא יהיו אפשריות.
  • 4:42 - 4:44
    אנו מקווים להגיע לפריצת דרך,
  • 4:44 - 4:48
    בגלל שלהבנה אמיתית של מערבולות
    יוכלו להיות השפעות חיוביות אדירות.
  • 4:48 - 4:51
    זה יכלול חוות רוח יעילות יותר;
  • 4:51 - 4:54
    היכולת להתכונן טוב יותר
    לארועי מזג אויר קטסטרופליים;
  • 4:54 - 4:58
    או אפילו הכוח להשפיע על הוריקנים
    ולהרחיק אותם.
  • 4:58 - 5:03
    וכמובן, טיסות חלקות יותר
    למליוני נוסעים במטוסים.
Title:
מערבולות אויר: אחת התעלומות הגדולות הלא פתורות של הפיזיקה - תומאס צ'ור
Speaker:
תומאס צ'ור
Description:

צפו בשיעור המלא: https://ed.ted.com/lessons/turbulence-one-of-the-great-unsolved-mysteries-of-physics-tomas-chor

אתם על מטוס כשאתם מרגישים טלטול פתאומי. מחוץ לחלון לא נראה שמשהו מתרחש, ועדיין המטוס ממשיך לטלטל אתכם ואת האנשים האחרים במטוס כשהוא עובר במערבולות אויר, ולמה זה קורה? תומאס צ'ור צולל לאחת התעלומות מתמשכות בפיזיקה : התופעה המורכבת של מערבולות אויר.

שיעור מאת תומאס צ'ור, בימוי של ביאנקה לבוביץ'.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:05

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.