211service.com
Virpuļa pārbaude
Sešdesmitajos gados, galvenokārt pateicoties MIT mašīnbūves profesoram Ascher Shapiro '38, PhD '46, pasauli valdzināja jautājums par to, kā vanna notecina.
Harolds Edgertons iemūžināja šo ūdens virpuļa skatu no sāniem 1939. gadā. Vairāk nekā divas desmitgades vēlāk Ašers Šapiro demonstrēs Koriolisa efektu vannas mērogā.
Zinātnieki apzinājās, ka Zemes rotācija maina kustīgo objektu trajektoriju. Šī parādība liek zema spiediena laikapstākļiem griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam ziemeļu puslodē un pulksteņrādītāja virzienam dienvidu puslodē. Kā zināms, Koriolisa efekts jau sen bija labi dokumentēts tik lielos mērogos.
Taču, neskatoties uz iepriekšējiem mēģinājumiem, neviens nebija pierādījis, ka efekts, ko 1835. gadā pirmo reizi aprakstīja franču inženieris un matemātiķis Gustavs-Gaspards Koriolis, darbojas arī ļoti mazos mērogos. Lai gan teorētiski tam vajadzētu ietekmēt vannas ūdens izeju caur kanalizāciju, tika uzskatīts, ka Koriolisa efekts ir pārāk mazs, lai to redzētu.
1962. gadā, tajā pašā gadā, kad Vatsons un Kriks saņēma Nobela prēmiju par dubultās spirāles atklāšanu, Šapiro izveidoja sarežģītu testu, lai mēģinātu vienreiz un uz visiem laikiem pierādīt, ka Koriolisa efekts patiešām ir redzams mērogā. parasta mājsaimniecības vannas istaba.
Savam eksperimentam Šapiro izmantoja apļveida, plakanu dibenu vannu ar centrētu kanalizācijas caurumu trīs astotdaļas collas diametrā, kuram viņš pievienoja 20 pēdu garu šļūteni, kas aizbāzta ar aizbāzni. Viņš piepildīja tvertni sešu collu dziļumā ar tīru, istabas temperatūras ūdeni.
Nelielas variācijas — gaisa kustība, temperatūras izmaiņas, virsmas traucējumi — rada peldspējas straumes, kas aizēno Koriolisa efektu. Tāpēc Šapiro veica daudz pūļu, lai novērstu šos iespējamos traucējumu avotus, piemēram, pārklāja tvertni ar plastmasas loksni, lai novērstu gaisa straumes, un rūpīgi kontrolēja telpas temperatūru. Viņš arī piepildīja tvertni, virpot ūdeni pulksteņrādītāja virzienā, lai, ja ūdens iztukšots pretēji pulksteņrādītāja virzienam, tvertnes uzpildīšanas veids neietekmētu virzienu.
Pēc 24 stundām, ļāvis ūdenim nosēsties, Šapiro uzmanīgi izvilka aizbāzni no šļūtenes gala, viegli novietojot virs notekas nelielu pludiņu, kas izgatavots no divām sakrustotām koka šķembām collas garumā. Pagāja apmēram 20 minūtes, līdz vanna pilnībā notecēja. Pirmās 12 līdz 15 minūtes pludiņš palika nekustīgs. Pēc tam tas gandrīz nemanāmi sāka griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam, sasniedzot maksimālo ātrumu aptuveni vienu apgriezienu ik pēc trim līdz četrām sekundēm.
Pierādīt, ka Koriolisa efektu var noteikt vannas izmēra tvertnē, kaut arī rūpīgi kontrolētos apstākļos, bija ievērojams sasniegums. MIT 42° platuma grādos efekts bija tikai trīsdesmit miljonās no gravitācijas efekta, kas ir tik mazs, ka to pārvarēs pildījums un pat temperatūras atšķirības un ūdens piemaisījumi, ziņoja viens no daudzajiem laikrakstiem un periodiskajiem izdevumiem, kas atspoguļo eksperimentu.
Šapiro rezultāti tika publicēti Nature, un tos pārbaudīja kolēģi, kuri izmantoja viņa tehniku, lai demonstrētu plūsmu pulksteņrādītāja virzienā dienvidu puslodē. Atklājumi fascinēja visu vecumu ziņkārīgo sabiedrību. Šapiro arī kļūtu pazīstams ar golfa bumbiņu bedrīšu aerodinamikas skaidrošanu un uzlabošanu, kā arī palīdzot izstrādāt intraaortas balonu sirds slimniekiem un ierīces asins recekļu, astmas, emfizēmas un glaukomas ārstēšanai. Taču vairāk nekā desmit gadus pēc vannas pārbaudes viņš saņēma vēstules un avīžu izgriezumus no visas pasaules par to, kas tika nodēvēts par vannu virpuļa strīdu.
Vairāki skolēni jautāja, kā atkārtot eksperimentu klases projektiem, savukārt Kalifornijas skolotājs, kurš bija apmeklējis 87 valstis, atzinās, ka vannas aizbāžņu vilkšana viņai ir kļuvusi par hobiju: esmu tos vilkusi no Ugunszemes uz Barrovu, Aļaskā un Narvikā. Norvēģija, uz Keiptaunu un Tasmāniju. Mulsinošā vēstulē no Pensilvānijas izdevēja tika aprakstīti mēģinājumi izmantot Šapiro darbu eksperimentos ar augiem: es cenšos dublēt rezultātus tagad savā siltumnīcā ar ģerānijām. Vīrietis no Lozannas, Šveice, vairākas reizes rakstīja, uzstājot, ka vannas drenāžas rotācija ir saistīta ar barometrisko spiedienu. Viņa trešā vēstule Šapiro, kurš bija laipni atbildējis uz pirmajām divām, beidzās. Ceru, ka jūs tas neiebilstat; Es to izbaudu.
Šķietami nenozīmīgas problēmas dēļ vannas problēma viņa karjerā bija liela. Kad viņš 2004. gadā nomira, viņa Boston Globe nekrologa pirmajā rindā bija rakstīts: Dr. Ašers Šapiro vēlējās uzzināt, kā šķidrumi pārvietojas neatkarīgi no tā, vai tie virpuļo pa vannas kanalizāciju vai plūst cauri cilvēka ķermenim.