许多酒吧爬行者从事扔啤酒垫的历史悠久的传统 - 那些圆形的纸板杯杯,这是无处不在的酒吧 - 好像垫子是飞碟,经常竞争看到谁可以抛出最远的谁。但与飞轮不同,啤酒垫往往会在空中翻转并用后塑料飞行。现在,波恩大学的物理学家已经提出了一个理论模型来解释现象,根据提交给物理arxiv预印刷服务器的新纸张。
由于他们的自然好奇心,物理学家被啤酒的物理着迷,而领导作者约翰·奥斯迈尔也不例外。几年前,他变得令人着迷于所谓的和#34;啤酒攻丝&#34 ;:一个普通的恶作剧,占领瓶啤酒,在酒吧里拿着另一个开放瓶找到一个目标。 Prankster袭击了目标的顶部和#39;瓶子,他们自己的底部,那么拯救者的啤酒爆炸地泡沫爆炸着目标'手和衣服。
返回2013年,马德里卡洛斯三世大学的物理学家javierRodríguez-Rodríguez和若干同事呈现了啤酒可以在被摇摇欲坠之后如此多地泡沫的实验和计算机模拟结果。他们得出结论,发泡源于一系列波浪。显然,物理学类似于原子弹中云的发展,尽管&#34的来源;爆炸"是非常不同的。
初始挖掘创建一个冲击波从目标' s瓶的顶部行进。 Shockwave' S能量转移到啤酒中,发送第二冲击波在瓶子底部和啤酒和#39之间来回弹跳。所有这些活动都释放了瓶子里的小瑕疵的微小的气体' S玻璃,从啤酒中创造较小的气泡的云' S溶解的CO 2。当它们上升到表面时,那些气泡会变得更大和速度Up,最终创造了泡沫的淋浴,使啤酒挖掘这种受欢迎的酒吧恶作剧。
Ostmeyer去年对Arxiv的啤酒攻丝问题提交了他自己的分析,专注于为什么下啤酒瓶泡沫结束,上部泡沫泡沫不存在。初始挖掘在下瓶中产生低压,CO 2气泡膨胀并塌陷成碎片。
更多的气体被扩散到气泡簇中,升起以产生泡沫。在顶部瓶子里发生了不同的事情。初始压力较高,所以气泡中只有中等振荡,最终泡沫塌陷不会发生 - 或至少在相同程度上发生。因此,你没有得到同样的快速增长云,将整个啤酒变成泡沫。 "帕克斯特离开了场景干," Ostmeyer写道。
现在,由2017年到慕尼黑为德国物理外展示范表演的启发,引起了对啤酒席飞行轨迹的紧迫问题的启发。啤酒垫(至少圆形)基本上薄,扁平盘,具有给定的半径和质量。飞盘也是一个薄的扁平盘,其飞行的物理是众所周知的。
FISBEE' S独特的弯曲上表面基本上是相同的形状(从侧面观察时)作为翼型。用足够的力抛出它来克服向下的重力,它会产生升力。当然,当它通过空气中飞行时,也存在空气阻力或阻力,在飞盘上行动。电阻取决于攻击角度。如果角度为负,它会推动空气并迫使飞盘下来,而正角度将推动飞行器。为了保持最低限度,专业的飞盘玩家知道当他们投掷时添加旋转,确保他们的飞碟在旅行时停留在一个平面上。
但是啤酒垫Don' t有飞轮' s独特的翼型状边缘,影响它们的空气动力学。 Ostmeyer等。通过假设水平飞行和垂直于它移动方向的旋转轴来开始。像飞盘一样扔啤酒垫,旋转将稳定它。
然而,重力将很快导致垫子下降,这将改变它攻击空气的角度。你' ll仍然可以升降机,但它将靠近前沿而不是垫子和#39; s的质量中心。所以垫子将开始生效,强迫它翻转它,使其垂直行进。研究人员'模型预测,这应该发生在飞行中的约0.45秒。此外,该模型表明垫子可以具有止回阀(稳定)或TOPSPIN(这是不稳定的)。因此,垫子更有可能有一个后塑料。
每一个良好的理论预测必须在实验测试,当然,当然,随机折腾当地的酒吧内的啤酒垫WORN'DOURN NU'N'T科学严格。用手抛出,倾斜的时序似乎是随机的,但模型否则预测。因此,Ostmeyer和他的团队用两个电动机动力跑步机建造了自己的展示啤酒垫发射器。启动器使研究人员能够控制每个发射的水平速度和旋转速率。
研究人员将发射器放在桌子上,然后在跑步机之间放置啤酒垫,并以各种速度发射垫子,标记在地板上的地方。飞行轨迹被高速摄像机记录,该团队使用称为跟踪器的程序,以沿其轨迹的任何点提取啤酒垫的坐标。研究人员的结果'随后的分析表现出与理论预测非常好的协议。
OSTMEYER等人。' S理论模型也可用于预测其他类型的飞碟的飞行轨迹。例如,它们的模型预测CD将在0.8秒后翻转,而较大且较重的铁饼在16秒后将翻转。飞行扑克牌具有最短的轨迹,在仅0.24秒后翻转。 "即使是Rick Smith Jr.,世界纪录持有人抛出的世界纪录持有人,或者扑克牌机枪,不能避免他们的卡片在远远不到秒之后逃避曲线并以背光结束,"作者写在一个脚注中。
模型' S FRISBEE的预测 - 没有考虑到由于其曲率导致的任何空气动力学 - 令人惊讶的0.8秒。 "当然,飞盘的机翼形式允许它在专业投掷时保持稳定的时间更长的时间,"他们写。 "原因是飞盘的空气动力学中心非常接近他们的质量中心,因此,体验更少的扭矩。"
我们向Ostmeyer和他的同事们向Ostmeyer和他的同事们养一块玻璃,纯粹是由科学好奇心推动的。"我们对每个人的啤酒垫击中的人道歉," 作者在他们的致谢中注意到,"通过不准确的目标,或者由于我们煽动其他人来表演愚蠢的实验。"