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.




Коментирай

За да добавите коментар, трябва да ползвате браузър с поддръжка на JavaScript или да позволите използването на JavaScript в браузъра си, ако то е спряно.
Впишете се с профила си, за да използвате разширените възможности при писане на коментари!
Captcha изображение
Екипът на Perunik.COM ви благодари, че използвате кирилица. Отговорността за коментарите е на коментиращите. Сайтът не носи отговорност за коментарите, тъй като модераторите нямат техническа възможност да проверяват коментари 24 часа в денонощието. В случай, че коментарът Ви съдържа нецензурни квалификации и лични нападки, или обида на расова, сексуална, етническа или верска основа, той ще бъде изтрит от редакторите на сайта при установяването на този факт. Можете да докладвате за нередности и неподходящи коментари с иконата след "Отговор" - "Докладвай за нередност"

Хороскоп за 22.08.2019

Хороскоп за Овен

Овен
Изведете на предна позиция дисциплинираността си в службата. Находка за всеки работодател е да има такъв човек като вас в екипа си. Посветете се на кариерата си, тя е вашата стихия днес. Обърнете внимание и на здравето си, в последно време ви създава притеснения. Нужно е да бъдете по-отговорни и към семейството си.
22.08.2019

Хороскоп за Телец

Телец
Многото ви ангажименти днес може да ви направят раздразнителни и нетърпеливи в очакванията ви. За да е по-спокойно около вас не взимайте спонтанни решения, с бързата си мисъл ще изпреварвате околните и това може да ви противопостави на тях. Свършете предвиденото и си дайте малко отдих.
22.08.2019

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Ще разпределите времето си така, че да е достатъчно и за работата, която има да свършите, и за общуване с близки хора. Ще получите ценни съвети, които до голяма степен ще улеснят задачите ви и ще ви направят водещ в делото ви, стига да се вслушате в тях. Доверието ви е оценено и се връща многократно.
22.08.2019

Хороскоп за Рак

Рак
За успеха трябва да се работи. Ако съумеете да извлечете поука от предишни грешки и не допускате повторението им – вече сте постигнали много. Любовта и вниманието на любимия човек ви дават кураж и вдъхновение. На отдавна започнат проект вече му се вижда има края, нужно е още съвсем малко.
22.08.2019

Хороскоп за Лъв

Лъв
Днес ще постигнете голям делови успех, който ще затвърди положението ви на работното ви място. Имате основания за радост, но не бива да забравяте и за следващата си стъпка, която може да се окаже решаваща. Харчете разумно, не купувайте излишни вещи.
22.08.2019

Хороскоп за Дева

Дева
Занимаващите се с творческа дейност ще имат интересни изяви пред широката публика. Търсещите предизвикателства ще имат вълнуващи преживявания, които ще ги зареждат с енергия и вдъхновят да разкриват повече от добрите си страни. Ако се поддадете на чужди внушения, рискувате да влезете в конфликт с близък на сърцето ви човек.
22.08.2019

Хороскоп за Везни

Везни
Ще се чувствате натоварени с работа, но резултатите си заслужават. Ако се занимавате с бизнес, бъдете предпазливи при работа с пари и други ценни предмети. Личните си проблеми не споделяте с всеки, бъдете дискретни към себе си и към хората от обкръжението ви. Очаровани ще останете от нечие внимание и това ще ви накара да се почувствате чудесно.
22.08.2019

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
В личния ви живот ще настъпи объркване, породено от разминаването между очаквано и действително случващо се. Проявете разбиране и търпеливо изчакайте момента за решителни действия.
22.08.2019

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Контактите ви с деловите партньори днес са на ниво и резултатите няма да закъснеят. Ако стихията ви е търговията имайте предвид, че начинанията свързани с чуждестранни фирми през днешният ден са доста рисковани. Сега е момента да разведрите климата в семейството.
22.08.2019

Хороскоп за Козирог

Козирог
Ще бъдете обладани от съмнения към всичко, с което се сблъсквате днес. Но така ще загубите от очарованието на изненадата. Правете неща, което ви се харесват. Организирайте си среща с хора, които обичате, и които ви обичат. Това ще ви зареди с енергия и желания за повече развлечения.
22.08.2019

Хороскоп за Водолей

Водолей
Този ден ще ви зарадва с много приятни емоции и добро настроение. Приемате леко нещата, които се случват около вас, като предпочитате да отговаряте позитивно на всичко. Отношенията ви с любимия човек са прекрасни, за което можете да сте благодарни и на собствените си усилия. Ще останете очаровани от предложението, което получавате днес.
22.08.2019

Хороскоп за Риби

Риби
Днешният ден е много ползотворен за вас в творческо отношение. Имате доста интересни идеи, които трябва да разработите и дооформите. Не пренебрегвайте съветите на вашите близки и не мислете, че чуждото мнение непременно е погрешно. Добри новини свързани с предстоящи бизнес-сделки.
22.08.2019
Последни новини