Тенденцията за появата на ред от хаоса е скрита в най-фундаменталните уравнения на механиката на флуидите

Докато редът често преминава в хаос, понякога е вярно обратното. Турбулентният флуид, например, има склонност спонтанно да образува подреден модел - паралелни ивици.

Въпреки че физиците са наблюдавали вече това явление експериментално, едва сега могат да обяснят защо това се случва с помощта на уравнения за фундаментална динамика на флуидите, което ги прави стъпка по-близо до разбирането защо частиците се държат по този начин. 

В лабораторията, когато течност се постави между две успоредни плочи, които се движат в противоположни посоки една от друга, нейният поток става турбулентен. Но след известно време турбуленцията започва да се изглажда в райе. Резултатът е повтарящи се гладки и турбулентни линии, протичащи под ъгъл към потока (представете си леките вълни при вятър в реката).

"Получавате структура и ясен ред от хаотичното движение на турбуленцията", казва старшият автор Тобиас Шнидер, асистент в инженерното училище на Швейцарския федерален технологичен институт в Лозана. Това „странно и много неясно“ поведение "очарова учените от дълго, дълго време“.

Физикът Ричард Файнман прогнозира, че обяснението трябва да се крие във фундаменталните уравнения на динамиката на флуидите, наречени уравнения на Навие-Стокс.

Но тези уравнения са много трудни за решаване и анализиране, казва Шнайдер на Live Science. Дали уравненията на Навие-Стокс имат гладко решение във всяка точка на 3D флуид, е задача, за която има награда 1 милион долара (Millennium Prize problems)

Така до този момент никой не знаеше как уравненията предсказват това образуване на подредени ивици. Шнидер и неговият екип използват комбинация от методи, включително компютърни симулации и теоретични изчисления, за да намерят набор от "много специални решения" за тези уравнения, които математически описват всяка стъпка от прехода от хаос към ред.

"Поведението, което наблюдаваме, не е мистериозна физика", каза Шнидер. "По някакъв начин е скрито в стандартните уравнения, които описват флуидния поток."

Този модел е важен за разбиране, защото показва как турбулентния и спокойният (ламинарният) поток, се конкурират помежду си за определяне на крайното състояние. Когато се появи този модел, турбулентните и ламинарните потоци са еднакви по сила без нито един да надделее.

Но този модел не се наблюдава в естествени системи кавато е турбуленцията във въздуха. Шнайдер отбелязва, че подобен модел би бил „доста лош“ за самолет, защото би трябвало да лети през последователност от неравномерни турбулентни и нетурбулентни линии.

По-скоро основната цел на този експеримент е да се разбере фундаменталната физика на флуидите в контролирана среда, казва той. Само чрез разбиране на много простите движения на течности можем да започнем да разбираме по-сложните системи на турбуленция, които съществуват навсякъде около нас, от въздушния поток около самолетите до вътрешността на тръбопроводите, пояснява той.

Изследователите са публикували своите открития в Nature Communications.

Коментари в сайта

Хороскоп за 21.09.2019

Хороскоп за Овен

Овен
Дайте възможност на любимите ви хора да се погрижат за вас. Денят не носи проблеми. Починете си. Не прибързвайте със съветите към близките ви. Без да искате ги натоварвате излишно. Занимавайте се със свои неща, които ви помагат да се откъснете от натоварващи мисли.
21.09.2019

Хороскоп за Телец

Телец
Подхождайте към решаване на проблемите делово, като се абстрахирате от емоциите. Запазете добрия тон и ведрата атмосфера около себе си, вслушвайте се в мнението и на другата страна. Помислете преди да предприемате каквото и да било. Предстои ви нещо ново, което изисква повече внимание и по-добра ориентираност.
21.09.2019

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Душевната ви хармония се отразява чудесно и на външността ви. Ако съумеете де преодолеете дребните недоразумения в отношенията с интимния партньор, денят обещава да бъде много приятен. Отделете време за приятелите си.
21.09.2019

Хороскоп за Рак

Рак
За предпочитане е да се включите в изпълнение на обща задача, отколкото да се опитвате сами да я свършите. Екипната работа ще бъде резултатна и ще ви остане време за по-приятни неща. С партньора си ще говорите за намеренията си и ще търсите мнението му по всички общи въпроси. Вечерта ви ще е различна, но и вълнуваща.
21.09.2019

Хороскоп за Лъв

Лъв
Натоварванията днес не са препоръчителни, погрижете се за здравето си. Също така не допускайте дребни сплетни да развалят настроението ви. В добро разположение на духа сте и всичко, което измислите сега ще ви се отдава с лекота за напред. Въпреки това не се надценявайте.
21.09.2019

Хороскоп за Дева

Дева
Радвате се на много добро здраве днес. Настроението ви е приповдигнато и с лекота разведрявате атмосферата у дома. Може би ще бъдете заинтригувани от плановете на ваш приятел. Предложението му ще ви се стори доста привлекателно и едва ли ще се колебаете дълго преди да приемете. Нямате много време за да довършите ангажимент, по който отдавна работите.
21.09.2019

Хороскоп за Везни

Везни
Покажете на хората, които имат очаквания към вас, че държите на обещанията си. Бъдете коректни и в отношенията си с онези, с които работите. Не всичко е бизнес, по-важни са човешките взаимоотношения, стига да го разбирате и вие така. Никой не е застрахован от грешки, важно е да ги осъзнаем и избягваме за в бъдеще.
21.09.2019

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
Работата ще ви наложи да вземете неотложни мерки, но помислете дали не пропускате важни неща. Вслушвайте се в градивната критика, полезно е. У дома ви очаква спокойствие. То все повече ви привлича и ви се иска да не ви напуска.
21.09.2019

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Не бъдете предубедени към хора, които ви предлагат партньорството си. Проверявайте собствената си информация и не предприемайте рисковани действия. Използвайте почтени средства и дайте изява на опита и авторитета си. Настроението ви ще се повиши от вниманието на скъп за вас човек. Пътуване или друго вълнуващо преживяване за някои от вас.
21.09.2019

Хороскоп за Козирог

Козирог
Заслужавате достойна почивка за усилията през седмицата. За някои от вас не е никакъв проблем да си я осигурят, но други ще трябва да се справят с опитите на близки и далечни роднини да ги ангажират. В повечето случаи можете с чиста съвест да се измъкнете без да се налага да давате обяснения. Все пак преценете дали подкрепата ви е наистина наложителна.
21.09.2019

Хороскоп за Водолей

Водолей
Ще си поставите цел и ще я следвате до края. Така ще постигнете бърз напредък и ще останете доволни от себе си. Изградили сте си авторитет на отговорен човек и това ще ви донесе поръчки и нови бизнес-взаимоотношения. Ще впечатлите някого с непрекъснатото си желание да сте интересни и загадъчни.
21.09.2019

Хороскоп за Риби

Риби
Предпочитате да сте сами днес и да размишлявате, но не се обграждайте с бариери. Приемете доброто отношение на всички и се опитайте да се впишете в обстановката. Така най-бързо ще преодолеете кризата си и ще продължите напред. И щом веднъж сте поели в правилната посока, няма да има какво да ви спре.
21.09.2019
Последни новини