Спрінклер Фейнмана

Матеріал з Вікі-знання або навчання 2.0 в ТНТУ
(відмінності між версіями)
Перейти до: навігація, пошук
(Спрінклер Фейнмана)
Рядок 12: Рядок 12:
 
У 1985 проблема залучила ще більшу увагу після опублікуванні автобографії Річарда Фейнмана ''“Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман”'' , в книзі Фейнман не пояснював своє розуміння відповідної фізики , і він не описав результатів експеременту . У статті яку написав Джон Уілер незабаром після смерті Річарда Фейнмана  , розповідалось про те що експеремент в циклотронній лабораторії показав що незвазаючи на те , що вода всмоктувалась ,ніякої реакції  не відбувалась ,спрінклер не обертався .  
 
У 1985 проблема залучила ще більшу увагу після опублікуванні автобографії Річарда Фейнмана ''“Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман”'' , в книзі Фейнман не пояснював своє розуміння відповідної фізики , і він не описав результатів експеременту . У статті яку написав Джон Уілер незабаром після смерті Річарда Фейнмана  , розповідалось про те що експеремент в циклотронній лабораторії показав що незвазаючи на те , що вода всмоктувалась ,ніякої реакції  не відбувалась ,спрінклер не обертався .  
 
У 2005 році фізик Едвард Кройц розповів у для статті у пресі про те , що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В публікації йшлося проте , що хоч Фейнман і змінював тиск для збільшеня потоку води більш як п'ять разів але спрінклер не обертався , проте після чергової зміни тиску бутель вибухнув через великий внутрішній тиск .''“Я не знаю що очікував Фейнман ,але мої смутні думки про розворот спрінклера були зруйновані разом із бутлем ”''
 
У 2005 році фізик Едвард Кройц розповів у для статті у пресі про те , що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В публікації йшлося проте , що хоч Фейнман і змінював тиск для збільшеня потоку води більш як п'ять разів але спрінклер не обертався , проте після чергової зміни тиску бутель вибухнув через великий внутрішній тиск .''“Я не знаю що очікував Фейнман ,але мої смутні думки про розворот спрінклера були зруйновані разом із бутлем ”''
 +
 +
 +
== Вирішення ==
 +
 +
 +
Поведінка реверсивного спрінклера різко відрізняється від звичайного спрінклера . Більшість опублікованих теоретичних і експериментальних методів вирішення цієї проблеми , стверджують, що розприскувач не обернеться при всмоктуванні навколишньої рідини . В даний час відомо, що ідеальний реверсивний спринклер (тобто такий що може обертатися без тертя в оточенні ідеальної рідини ) буде дійсно обертатись назад по відношенню до рідини , що всмоктується . Ідеальний реверсивний спринклер не буде  відчувати ніякого моменту сили в стаціонарному стані . Таку поведіку можна пояснити завдяки закону збереження моменту імпульсу : в стаціонарному стані значення моменту  рідини яка надходить є сталою ,із чого випливає що на спринклері не виникає  моменту сили .
 +
Експериментальні установки не в змозі виявити обертання реверсивного спринклера , тому що  крутний момент недостатньо великий щоб подолати тертя спринклера . Величина тертя запобігає спринклеру повертатись назад , хоч і в цьому напрямку виникає сила яка діє “назад” .
 +
Проте експерименти із підшипниками з низьким коефіцієнтом тертя , виявили  утворення невеликого  значення  моменту сили  який діє на спрінклер  у стаціонарному стані . Зараз це розуміється як наслідок в’язкозті рідини яка всмоктується і призводить до розпорошення деякої частини енергії рідини яка надходить і певна частина моменту імпульсупоглинається навколишнім середовищем. Цей момент сили  спричинений  в’язкістю , примушує реверсивний спрінклер слабо повернутись в напрямку руху рідини .
 +
  
 
== Посилання ==
 
== Посилання ==

Версія за 22:36, 30 листопада 2015

Зміст

Спрінклер Фейнмана

Спрінклер Фейнмана ,також згадується як зворотній спрінклер Фейнмана або реверсивний спрінклер , це прилад який потрібно помістити в резервуар із рідиною ,де він повинен втягувати рідину. Питання щодо того в який бік буде обертатись даний прилад при втягуванні рідини , було предметом інтенсивної і довготривалої дискусії . На даному спрінклері на вільно обертаючомуся колесі під певним кутом , в результаті того що , вода за рахунок реактивної тяги виходячи із сопел буде обертати колесо , саме за таким принципом працює еолопіл Геро́на Александрі́йського . Зворотній спрінклер працює як аспірація навколишньої рідини .Дана проблема в даний час асоціюється із фізиком-теоретиком Річардом Фейнманом , який згадує його в своїй автобіографії “Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман”, проте він не опублікував рішення до неї .

Якщо повітря рухається так як показують короткі стрілки , тоді спрінклер обертається в сторону довгої стрілки

Історія

Перше документальне трактування проблеми опубліковано в підручнику Ернста Маха "Наука Механіка" в 1883 році ,там Мах стверджував , що апарат не показує зворотнього повороту . На початку 1940-х проблема почала циркулювати серед членів відділу фізики в Прінстонському університеті створючи жваву дискусію .Річард Фейнман , у той час молодий аспірант в Прінстоні , був заінтригований цією проблемою і в кінцевому підсумку побудував імпровізований експеремент в циклотронній лабораторії ,який закінчився вибухом скляного резервуару , який він використовував як частину установки

У 1966 році Фейнман відхилив пропозицію щодо опису даної проблеми ,та заперечував проти того щоб дану проблему називали “проблемою Фейнмана” , вказуючи замість цього пояснення в підручнику Маха . У 1985 проблема залучила ще більшу увагу після опублікуванні автобографії Річарда Фейнмана “Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман” , в книзі Фейнман не пояснював своє розуміння відповідної фізики , і він не описав результатів експеременту . У статті яку написав Джон Уілер незабаром після смерті Річарда Фейнмана , розповідалось про те що експеремент в циклотронній лабораторії показав що незвазаючи на те , що вода всмоктувалась ,ніякої реакції не відбувалась ,спрінклер не обертався . У 2005 році фізик Едвард Кройц розповів у для статті у пресі про те , що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В публікації йшлося проте , що хоч Фейнман і змінював тиск для збільшеня потоку води більш як п'ять разів але спрінклер не обертався , проте після чергової зміни тиску бутель вибухнув через великий внутрішній тиск .“Я не знаю що очікував Фейнман ,але мої смутні думки про розворот спрінклера були зруйновані разом із бутлем ”


Вирішення

Поведінка реверсивного спрінклера різко відрізняється від звичайного спрінклера . Більшість опублікованих теоретичних і експериментальних методів вирішення цієї проблеми , стверджують, що розприскувач не обернеться при всмоктуванні навколишньої рідини . В даний час відомо, що ідеальний реверсивний спринклер (тобто такий що може обертатися без тертя в оточенні ідеальної рідини ) буде дійсно обертатись назад по відношенню до рідини , що всмоктується . Ідеальний реверсивний спринклер не буде відчувати ніякого моменту сили в стаціонарному стані . Таку поведіку можна пояснити завдяки закону збереження моменту імпульсу : в стаціонарному стані значення моменту рідини яка надходить є сталою ,із чого випливає що на спринклері не виникає моменту сили . Експериментальні установки не в змозі виявити обертання реверсивного спринклера , тому що крутний момент недостатньо великий щоб подолати тертя спринклера . Величина тертя запобігає спринклеру повертатись назад , хоч і в цьому напрямку виникає сила яка діє “назад” . Проте експерименти із підшипниками з низьким коефіцієнтом тертя , виявили утворення невеликого значення моменту сили який діє на спрінклер у стаціонарному стані . Зараз це розуміється як наслідок в’язкозті рідини яка всмоктується і призводить до розпорошення деякої частини енергії рідини яка надходить і певна частина моменту імпульсупоглинається навколишнім середовищем. Цей момент сили спричинений в’язкістю , примушує реверсивний спрінклер слабо повернутись в напрямку руху рідини .


Посилання

  • Ernst Mach, Die Mechanik in Ihrer Entwicklung Historisch-Kritisch Dargerstellt, (Leipzig: Brockhaus, 1883). Available in English as The Science of Mechanics: A Critical and Historical Account of its Development, (Chicago: Open Court, 1919), 4th ed., pp. 299-301.
  • Ernst Mach, The Science of Mechanics: A Critical and Historical Account of its Development, (Chicago: Open Court, 1919), 4th ed., p. 301.
  • Richard P. Feynman, Perfectly Reasonable Deviations From the Beaten Track: The Letters of Richard P. Feynman, ed. Michelle Feynman, (New York: Basic Books, 2006), pp. 209-211. ISBN 0-465-02371-1
  • Richard P. Feynman, Surely You're Joking, Mr. Feynman!, (Norton, New York, NY, 1985), pp. 63-65.
  • John A. Wheeler (1989). "The young Feynman". Physics Today 42 (2): 24–28. Bibcode:1989PhT....42b..24W. doi:10.1063/1.881189.
  • James Gleick, Genius: The Life and Science of Richard Feynman (New York: Pantheon, 1992), pp. 106-108.
  • Edward C. Creutz (2005). "Feynman’s reverse sprinkler". American Journal of Physics 73 (3): 198. Bibcode:2005AmJPh..73..198C. doi:10.1119/1.1842733.
  • Alejandro Jenkins (2004). "An elementary treatment of the reverse sprinkler". American Journal of Physics 72 (10): 1276–1282. arXiv:physics/0312087. Bibcode:2004AmJPh..72.1276J. doi:10.1119/1.1761063.
  • James B. Calvert, "Turbines," University of Denver. Retrieved April 5, 2006.
  • D3-22: Inverse Sprinkler - Metal Model, The University of Maryland Department of Physics, retrieved June 29, 2011
  • Alejandro Jenkins (2011). "Sprinkler head revisited: momentum, forces, and flows in Machian propulsion". European Journal of Physics 32 (5): 1213–1226. arXiv:0908.3190. Bibcode:2011EJPh...32.1213J. doi:10.1088/0143-0807/32/5/009.


Зовнішні посилання

  • D3-22: Inverse Sprinkler - Metal Model, University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility
  • The Edgerton Center Corridor Lab: Feynman Sprinkler
  • Physics dissertation by A. Jenkins, Caltech (see chapter 6)
Особисті інструменти
Google AdSense
реклама