Відмінності між версіями «Спрінклер Фейнмана»

(Створена сторінка: == '''Спринклер Фейнмана'' == ' ---- '''Спринклер Фейнмана''' ,також згадується як '''зворотній с...)
 
(Вирішення)
 
(Не показані 24 проміжні версії цього користувача)
Рядок 1: Рядок 1:
  
== '''Спринклер Фейнмана'' ==
+
== '''Спрінклер Фейнмана''' ==
'
 
----
 
'''Спринклер Фейнмана''' ,також згадується як '''зворотній спринклер Фейнмана''' або '''реверсивний спринклер''' , це прилад який потрібно помістити в резервуар із рідиною де прилад  повинен  втягувати рідину. Питання щодо того в який бік буде обертатись даний прилад при втягуванні рідини було предметом інтенсивної і довготривалої дискусії .
 
На даному спринклері на вільно обертаючомуся колесі під таким  кутом , в результаті того що вода за рахунок реактивної  тяги  виходячи із сопел  обертає колесо , саме за таким принципом працює еолопіл  Геро́на Александрі́йського .  а зворотній спринклер працює як аспірація навколишньої рідини .проблема в даний час асоціюється із фізиком-теоретиком  Річардом Фейнманом , який знадує йго в своїй автобіографії ''“Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман”'', проте він не опублікував рішення до неї .
 
  
== Історія ==
+
'''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 звичайному 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 ж спрінклер працює як аспірація навколишньої рідини . Дана проблема в асоціюється із фізиком-теоретиком  Річардом Фейнманом , який згадує його в своїй автобіографії ''“Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман”'', проте він не опублікував рішення до неї .
Перше доккументальне трактування проблеми в третій главі  ,третього  розділу  підручника Ернста Маха  ''"Механіка"'' вперше опублікованої в 1883 році ,там мах стверджував , що апарат не показує хворотньог оповороту , 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 . експеримент закінчився вибухом скляного резервуару , який він використовував як частину установки
+
[[Зображення:Reaction_wheel.jpg|263px|right|thumb|Якщо повітря рухається так як показують короткі стрілки , тоді спрінклер обертається в сторону довгої стрілки ]]
У 1966 році фейнман відхилив пропозицію щодо обговорення даної проблеми ,та заперечува проти того щою дану проблему називали “проблемою Фейнмана” , вказуючи замість цього пояснення даної проблеми в підручнику Маха
 
У 1985 проблема залучила ще більшу увагу після опублікуванні автобографі Річарда Фейнмана “''Ви , звичайно, жартуєте містер Фейнман'', в книзі Фенман не пояснювавсвоє розуміння відповідної фізики , і він не описав результатів експеременту . У статті яку написав Джон Уілер незабаром після смерті річарда Фейнмана  , розповідалось про те що показав експеремент в циклотронній лабораторії  а саме що незвазаючи на те що вода всмоктувалась ,ніякої реакції  не відбувалась ,спринклер не обертався .  
 
У 2005 році фізик Едвард Кройц розповів упресі про те що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В якому йшлося проте що хоч Фейнман і змінював тиск для збільшеня потоку води більш як 5 разів , спринклер не обертався проте після чергової сміни тиску бутель вибухнува через великий внутрішній тиск ''“Я не знаю що очікував Фейнман ,але мої смутні думки  про розворот спринклера були зруйновані разом із бутлем ”''
 
  
== Рішення ==
+
== Історія ==    
 +
Перше документальне трактування проблеми опубліковано в1883 році у підручнику Ернста Маха  "Наука Механіка" ,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 , що  використовувався як частина установки 
 +
 
 +
У 1966 році Фейнман відхилив пропозицію щодо опису даної проблеми ,та заперечував проти того щоб її 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  не описував 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 для  статті у пресі про те , що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В публікації йшлося про те , 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 спрінклер (тобто такий що може обертатися без тертя в оточенні ідеальної рідини ) буде дійсно обертатись назад по відношенню до рідини , що всмоктується . Ідеальний реверсивний спрінклер 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 спрінклері не виникає  моменту сили .Експериментальні установки не в змозі виявити обертання реверсивного спрінклера , тому що  крутний момент недостатньо великий щоб подолати тертя спрінклера . Величина тертя запобігає спрінклеру повертатись назад , хоч і в цьому напрямку виникає сила яка діє “назад” .
 +
З іншого боку  експерименти із підшипниками з низьким коефіцієнтом тертя , виявили  утворення невеликого  значення  моменту сили  , який діє на спрінклер  навіть у стаціонарному стані . Це відбувається в наслідок в’язкозті рідини яка всмоктується і призводить до розпорошення деякої частини енергії рідини  і певна частина моменту імпульсу поглинається 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)

Поточна версія на 17:54, 5 грудня 2015

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 звичайному 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 ж спрінклер працює як аспірація навколишньої рідини . Дана проблема в 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 в1883 році у підручнику Ернста Маха "Наука Механіка" ,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 , що використовувався як частина установки

У 1966 році Фейнман відхилив пропозицію щодо опису даної проблеми ,та заперечував проти того щоб її 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 не описував 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 для статті у пресі про те , що він допомагав Фейнману у проведені експеременту . В публікації йшлося про те , 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 спрінклер (тобто такий що може обертатися без тертя в оточенні ідеальної рідини ) буде дійсно обертатись назад по відношенню до рідини , що всмоктується . Ідеальний реверсивний спрінклер 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 спрінклері не виникає моменту сили .Експериментальні установки не в змозі виявити обертання реверсивного спрінклера , тому що крутний момент недостатньо великий щоб подолати тертя спрінклера . Величина тертя запобігає спрінклеру повертатись назад , хоч і в цьому напрямку виникає сила яка діє “назад” . З іншого боку експерименти із підшипниками з низьким коефіцієнтом тертя , виявили утворення невеликого значення моменту сили , який діє на спрінклер навіть у стаціонарному стані . Це відбувається в наслідок в’язкозті рідини яка всмоктується і призводить до розпорошення деякої частини енергії рідини і певна частина моменту імпульсу поглинається 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)