Мы все когда-то были в такой ситуации, пытаясь отлепиться от занавески для душа, которая вдруг решила на нас налететь — что как бы поднимает вопрос: почему это всегда происходит?
Для, казалось бы, повседневной проблемы найти решение оказалось гораздо сложнее, чем вы могли подумать, и истинный ответ, вероятно, не то объяснение, которое вам давали раньше. Одним из самых популярных ответов, например, является принцип Бернулли — теорема из гидродинамики, которая связывает скорость жидкости с ее давлением и высотой.
«Эффект Бернулли — это принцип, объясняющий, как крылья самолета создают подъемную силу», — объяснил инженер-механик Дэвид Шмидт. «Он гласит, что по мере ускорения жидкости давление падает».
По сути, идея заключается в том, что вода из душа ускоряет воздух вокруг себя, уменьшая давление на внутреннюю часть занавески. Между тем, снаружи душа такого эффекта не происходит, и поэтому более высокое давление вдавливает занавеску внутрь.
Но есть одна довольно большая проблема с этим объяснением:
«Эффект Бернулли основан на балансе между силами давления и ускорением и не допускает наличия капель», — пояснил Шмидт. «И, согласно моим расчетам, он не отвечает за прогиб занавеса».
Возможно, нам поможет другое популярное объяснение? Известное как «теория плавучести», это объяснение гласит, что горячая вода из душа заставляет воздух внутри занавески нагреваться, тем самым уменьшая его плотность. Опять же, воздух снаружи душа не затронут, и поэтому этот более прохладный, более плотный воздух устремляется внутрь, толкая занавеску по мере того, как она это делает.
Но снова мы видим изъян в этом аргументе:
«Занавеска также будет засасывать внутрь к холодному душу», — указал Шмидт.
Тогда выбросьте и эту теорию в мусорное ведро.
К счастью, в распоряжении Шмидта было знания и оборудование, необходимые для того, чтобы найти настоящий ответ. Будучи профессором машиностроения и промышленной инженерии в Массачусетском университете в Амхерсте, специализирующимся на динамике струй жидкости, его основная работа включала технологию компьютерного моделирования, к которой никто другой в мире не имел доступа.
«Я понял, что все высказывают свое мнение», — сказал Шмидт. «И с помощью этих компьютерных симуляций, которые я проводил, у меня под рукой было что-то, что я мог использовать, чтобы ответить на этот вопрос».
В отличие от предыдущих объяснений эффекта занавески для душа, программа Шмидта позволила ему включить тысячи мельчайших нюансов реальной жизни — например, искажение капель дождя при их падении в воздухе и взаимодействии друг с другом; эффекты распада капель при падении и влияние сопротивления на их скорость и направление; все то, что общие ответы, такие как принцип Бернулли или эффект плавучести, просто не могли учесть.
Расчеты заняли две недели, но работа Шмидта оказалась удачной. После многих лет дебатов проблема с душевой занавеской наконец получила ответ, и за свое открытие (которое, как он клянется, не было сделано в рабочее время) Шмидт был удостоен Шнобелевской премии по физике.
«По сути, возникает вихрь», — объяснил Шмидт. «Это как ураган (воздуха), повернутый на бок, в центре которого низкое давление, и оно втягивает занавеску ближе к середине. Но из-за того, как работает натяжение в занавеске, нижняя часть движется внутрь».
К счастью, эффект довольно слабый, так что, если вас действительно беспокоит ежедневная атака занавески для душа, есть простое решение и для этой проблемы.
«Силы, создаваемые этим потоком воздуха, достаточны только для того, чтобы втянуть внутрь легкие, тонкие занавески. Это объясняет, почему люди с тяжелыми пластиковыми занавесками обычно не сталкиваются с этой проблемой», — написал Шмидт. «Кроме того, если у кого-то слабый напор воды или плохо распыляющая насадка для душа, они могут не заметить, как занавеска втягивается».
Поэтому он посоветовал:
«Самое простое — пришить грузики ко дну. Или, если у вас металлическая ванна, магниты могут удерживать занавеску на месте».
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
