Twoja wyszukiwarka

BOGDAN MIŚ
SYGNAŁY - TAJEMNICE WIRTUALNEJ MONETY
Wiedza i Życie nr 7/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 7/2000

Matematyk z Cambridge wykazał, że cienka warstwa powietrza odgrywa decydującą rolę w zjawisku wirowania monety.

Kiedy nadamy monecie ruch obrotowy wokół osi, puszczając ją na powierzchni stołu jak popularnego "bączka", ruch ten wskutek tarcia po pewnym czasie raptownie ustanie i moneta upadnie.Oznacza to dziwne i trudne do wyjaśnienia zjawisko: teoretycznie szybkość obrotów powinna rosnąć do nieskończoności, w ruchu monety powinna pojawić się matematyczna "osobliwość". Jednakże jak powiadają badacze "Natura czuje wstręt do osobliwości" i na ogół nie pozwala im występować. Kręcąca się moneta kończy ruch bez osiągnięcia punktu osobliwego.

Kluczem do zrozumienia tego zjawiska jest wewnętrzne tarcie cząsteczek powietrza, czyli zjawisko nazywane lepkością powiada Keith Moffat, matematyk z Cambridge University. Jego zdaniem, w końcowym etapie ruchu monety pojawia się rodzaj pułapki, którą tworzy cienka hamująca warstwa powietrza.

Wyliczenia Moffata zostały zastosowane do zabawki zwanej "dyskiem Eulera", na cześć wielkiego matematyka, który już w XVIII wieku zajmował się wirującym bąkiem. Zabawka ta to 400-gramowy chromowany stalowy dysk, który wiruje na bardzo gładkiej tafli szklanej. Wprawiona w ruch wiruje ona coraz szybciej i szybciej, towarzyszące obrotom brzęczenie jest coraz wyższe - i nagle następuje raptowne "bum", które kończy ruch. Dokładnie tak, jak w zjawisku badanym przez Moffata.

Równania uzyskane przez Moffata bardzo dobrze przewidują moment przerwania ruchu dysku. Ruch ten - okazuje się - trwa około 100 s od momentu startu, niezależnie od sposobu puszczenia dysku.

Badania Moffata nie są bynajmniej tylko ciekawostką. Będą one miały znaczenie praktyczne w badaniu ważnego (np. w konstrukcji samolotów) zjawiska turbulencji, w którym występują podobne do opisanej osobliwości. Lepsze poznanie turbulencji to również głębsza wiedza o procesach atmosferycznych i lepsza podstawa wiarygodności prognoz pogody.