Feynmanův inversní rozprašovač FEATURE-FEYNMAN-350_tcm18-141253 Richard Phillips Feynman 11. května 1918 – 15. února 1988 •Práce v oblasti kvantové elektrodynamiky, supratekutosti kapalného hélia, částicové fyziky (partony), Feynmanova formulace kvantové mechaniky pomocí dráhových integrálů, Feynmanovy diagramy.......... •1965- Nobelova cena spolu s Julianem Schwingerem a Sin-Itiro Tomonagou za přínos ke kvanové elektrodynamice Popularizační literatura • * Feynmanovy přednášky z fyziky • * To nemyslíte vážně, pane Feynmane! • * Snad ti nedělají starosti cizí názory (ISBN 80-85974-90-8) • * O smyslu bytí (ISBN 80-7299-026-8) • * Radost z poznání (ISBN 80-7299-068-3) • * O povaze fyzikálních zákonů (ISBN 80- 85974-86-X) • * Neobyčejná teorie světla a látky: kvantová elektrodynamika (ISBN 80-7299-045-4) Feynman_and_Oppenheimer_at_Los_Alamos 5544 Richard Phillips Feynman * 11. května 1918 † 15. února 1988 Nakladatel: Mladá fronta Rok vydání: 1989 ISBN: 80-204-0023-0 Formulaci tohoto problému lze nalézt už v knize Ernsta Macha Die Mechanik in ihrer Entwicklung z roku 1883. Die Mechanik in ihrer Entwicklung , str. 276-280, ilustrace experimentálních aparatur Feynmanův inverzní rozprašovač • John Archibald Wheeler (9. července 1911 Jacksonville, USA - 13. dubna 2008) •Následovník Alberta Einsteina na Princetonu img002 jeden pohled •při nasávání tekutiny musí být v trubici podtlak. Ttlakové síly působící na vnitřní a vnější povrch jsou tedy různě velké a skládají se do výslednice otáčející rozprašovačem otvory napřed. p0 p p0 p p0 > p jiný pohled •sledujme element tekutiny v určitém místě kolena v situaci, kdy •a) tekutina tryská ven •b) je nasávána •stejnou rychlostí. •V obou případech na element působí stejná dostředivá síla • element tekutiny a) tekutina tryská ven element tekutiny a) tekutina je nasávána element tekutiny reakce na dostředivou sílu stáčející element tekutiny je síla která působí na rameno a roztáčí je velikost dostředivé síly působící na zvolený element tekutiny nezáleží na směru proudění v trubici. Tedy ani síla působící na trubici na směru proudění nezáleží zvolený element tekutiny Z tohoto hlediska, ať už je tekutina nasávána nebo vystřikována, by se měla trubice otáčet stejným směrem. img002a vzduch voda img003 shrnutí • •Trubice se otáčela •výsledek odpovídal teoretické predikci. experiment schématický pohled na otočnou část zespodu experiment co je třeba rozlišit? b) stacionární stav a = 0 a) přechodový jev, když se proudění rozbíhá a≠ 0 zrychlení proudění a Otázky •Liší se stacionární stav od nestacionárního? •závisí výsledek na tvaru a geometrii kolena a trysky? •je možné rozhodnout o výsledku bez analytického výpočtu tlakových sil? •Závisí výsledek na okolních předmětech? •Závisí výsledek na rychlostním poli okolní atmosféry? • • • schématický pohled na otočnou část zespodu ? schématický pohled na otočnou část zespodu naše analýza •Stacionární stav: •Je třeba vzít v úvahu oba vlivy, pak jsou dvě možnosti •I. Jeden převládne (který?) •II. Vzájemně se vykompenzují je možné rozhodnout o výsledku bez analytického výpočtu odpovídajících sil? • není vyloučeno, že výsledek , závisí na tvaru a geometrii kolena a trysky. •Numerický výpočet nikdy nemůže rozhodnout otázku II. 1. Zákon zachování momentu hybnosti •Nasávaný vzduch byl původně v klidu (předpoklad). Je uveden do pohybu a po průchodu rozpašovačem je tryská směrem kolmým na rovinu rozprašovače. Uvažujme stacionární stav. Moment hybnosti vzduchu vzhledem k ose se nemění. (Mění se pouze hybnost ve směru osy rotace). •Vzhledem k tomu, že rameno neinteraguje s ničím jiným, než okolním vzduchem, nepůsobí na rameno žádný momet síly. využití poznatků z předchozích experimentů •tryskový motor má statický tah dvakrát větší, než je osová složka tlakové síly působící na turbínu. •Stejná tahová síla působí na vstupní část motoru (zobecníme), nezávisle na tvaru sací části b)rameno je doplněno o obloukovou část. Tekutina je nasávána, na kterou stranu se bude trubice otáčet? 1.ve směru hodinových ručiček 2.proti směru hodinových ručiček 3.vůbec se nebude otáčet 4.bude se otáčet na obě strany Feynmanův inversní rozprašovač element tekutiny a) tekutina tryská ven Feynmanův inversní rozprašovač vlivem reaktivní síly tryskající kapaliny se trubice otáčí proti směru hodinových ručiček element tekutiny b) tekutina je nasávána, na kterou stranu se bude trubice otáčet? 1.ve směru hodinových ručiček 2.proti směru hodinových ručiček 3.vůbec se nebude otáčet 4.bude se otáčet na obě strany Feynmanův inversní rozprašovač •Am. J. Phys. 72 (2004) 1276-1282 •Alejandro Jenkins •