天才的挑战:一个127年历史的物理学谜题被解开


22: 56: 45科学科学

背景:他在纸上解决了一个有127年历史的物理问题,并证明了偏心的船尾可能存在。五年后,实际的实验证明他是对的。

埃里森用笔和纸挑战了1887年公认的知识并赢得了胜利。

他解决了这艘船之后所谓的开尔文号的问题,这艘船已经被提升了127年。船尾或独木舟在水中移动时形成的V形图案,您必须在某个时刻看到它。

39度

长期以来,人们一直认为,只要水不太浅,船后V形尾流的角度应始终低于39度。无论是在超级油轮后面还是在鸭子后面,这都应该是正确的。但事实证明这是错误的,或者至少并非总是如此。埃里森证明了这一点。

“对我来说,这是一个全新的领域,没有人告诉我这很难,”埃里森在他第一次发现它时解释道。

在某些情况下,尾流的角度将完全不同,甚至可能偏离船的方向。这可能发生在具有不同水流的不同水层中,称为剪切流。对于剪切流动,开尔文的船舶尾流理论不适用。

椭圆圈

在某些情况下,环形波也可以表现得很有趣。如果你在一个安静的夏日把鹅卵石扔进湖里,那么波浪的形状将是一个完美的同心圆。但是如果存在剪切流,它将不会改变,它将从同心圆变为椭圆。埃林森也预言了这一点,他在1815年扩展了柯西和泊松的理论。

“在我完成第一次计算后,我看到了荷兰海滩上的水流。我在水中画了一些圈子并拍了一些照片。后来,当我看到它时,这些圈子适合我。它是椭圆形的,我很兴奋!“

实验室研究支持计算

这就是为什么埃里森最终得到了《流体力学杂志》的封面。然而,他所有的计算都是在纸上完成的,仍然需要凭经验观察。

然而,现在有实验室研究支持他的工作,感谢能够在专门开发的研究池中进行实验的博士和硕士生,而Ellison是他们的导师。

实际应用

它们可能对开尔文研究的结果产生实际影响,例如可能有助于降低船舶的燃料消耗。船上的大部分燃料实际产生波浪。

埃里森说:“如果船舶倒塌,燃油消耗量将是逆流的两倍。”

这些计算基于来自美国俄勒冈州哥伦比亚河河口的水流量。水在这里涌来,有很多船。

因此,对有兴趣减少燃料消耗和减少排放的任何人来说,研究不同流中的船只是非常重要的。

埃里森坚持认为他们的结果并没有反驳开尔文的理论,只是延伸了它。只要表面下没有水层,开尔文号角仍然存在。

但是一旦水层之间发生移动,不同的水层就会以不同的速度移动,角度会发生变化。理论上,当非常强的水流垂直于船的方向时,尾流实际上可以在船的一侧停在船的前方。

埃里森说:“然后你应该去其他地方。”

背景:他在纸上解决了一个有127年历史的物理问题,并证明了偏心的船尾可能存在。五年后,实际的实验证明他是对的。

埃里森用笔和纸挑战了1887年公认的知识并赢得了胜利。

他解决了这艘船之后所谓的开尔文号的问题,这艘船已经被提升了127年。船尾或独木舟在水中移动时形成的V形图案,您必须在某个时刻看到它。

39度

长期以来,人们一直认为,只要水不太浅,船后V形尾流的角度应始终低于39度。无论是在超级油轮后面还是在鸭子后面,这都应该是正确的。但事实证明这是错误的,或者至少并非总是如此。埃里森证明了这一点。

“对我来说,这是一个全新的领域,没有人告诉我这很难,”埃里森在他第一次发现它时解释道。

在某些情况下,尾流的角度将完全不同,甚至可能偏离船的方向。这可能发生在具有不同水流的不同水层中,称为剪切流。对于剪切流动,开尔文的船舶尾流理论不适用。

椭圆圈

在某些情况下,环形波也可以表现得很有趣。如果你在一个安静的夏日把鹅卵石扔进湖里,那么波浪的形状将是一个完美的同心圆。但是如果存在剪切流,它将不会改变,它将从同心圆变为椭圆。埃林森也预言了这一点,他在1815年扩展了柯西和泊松的理论。

“在我完成第一次计算后,我看到了荷兰海滩上的水流。我在水中画了一些圈子并拍了一些照片。后来,当我看到它时,这些圈子适合我。它是椭圆形的,我很兴奋!“

实验室研究支持计算

这就是为什么埃里森最终得到了《流体力学杂志》的封面。然而,他所有的计算都是在纸上完成的,仍然需要凭经验观察。

然而,现在有实验室研究支持他的工作,感谢能够在专门开发的研究池中进行实验的博士和硕士生,而Ellison是他们的导师。

实际应用

它们可能对开尔文研究的结果产生实际影响,例如可能有助于降低船舶的燃料消耗。船上的大部分燃料实际产生波浪。

埃里森说:“如果船舶倒塌,燃油消耗量将是逆流的两倍。”

这些计算基于来自美国俄勒冈州哥伦比亚河河口的水流量。水在这里涌来,有很多船。

因此,对有兴趣减少燃料消耗和减少排放的任何人来说,研究不同流中的船只是非常重要的。

埃里森坚持认为他们的结果并没有反驳开尔文的理论,只是延伸了它。只要表面下没有水层,开尔文号角仍然存在。

但是一旦水层之间发生移动,不同的水层就会以不同的速度移动,角度会发生变化。理论上,当非常强的水流垂直于船的方向时,尾流实际上可以在船的一侧停在船的前方。

埃里森说:“然后你应该去其他地方。”

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