3 miesiące temu

Niesamowite wizualizacje zachowań cieczy

Oto laureaci konkursu na najlepsze wizualizacje prezentujące dynamikę płynów!

drop12-www

Zdjęcie: Dan Harris. Źródło: math.mit.edu

Coroczny konkurs, którego tradycja sięga 1983 roku, ma celebrować podwójną naturę zjawiska dynamiki płynów – wizualną oraz matematyczną. Takie konkursy tylko w świecie fizyków ;)

Filmiki są nie tylko piękne, pomagają również naukowcom w wyjaśnieniu interakcji, które są zbyt trudne, aby ująć je w matematyczne wzory. Niektóre z równań opisujących ruch płynów są bowiem tak skomplikowane, że uruchamiając symulacje, w najnowszej generacji superkomputerze potrzeba będzie miesiąca (!) aby odtworzyć zaledwie kila sekund ruchu.

Poniżej znajdziecie najciekawsze przykłady z wcześniejszych edycji. Trzy z nich zostały wyróżnione nagrodą Miltona van Dykea, fizyka zajmującego się dynamiką płynów, którego książka z wizualizacjami z 1982 roku zainspirowała środowisko do stworzenia tego konkursu.

1. Parujące bąbelki na podgrzewanym drucie.

1

Skupisko bąbelków powstaje, gdy proporcja pomiędzy średnicą drutu a temperaturą osiąga swój optymalny punkt.

2. Pęcherzyk powstały z mydła umieszczony na śliskiej powierzchni zamienia się w bańkę, mającą połowę wielkości oryginalnej banki.

2

Filmik wygrał nagrodę Miltona van Dykea. Autor Daniel M. Harris

3. Matematyczna symulacja powierzchni oceanu

3

Tak zachowuje się woda na obszarze 600 mil długości i 300 stóp głębokości. Zimne powietrzne powoduje, że powierzchnia wody staje się bardziej gęsta i w efekcie opada niżej, co wywołuje efekt rolownia się wody (zwany naukowo konwekcją).

Autor Jorn Callies American Physical Society.

4. Płyn przepuszczony przez naczynie i naturalny sposób jego oscylacji po wydobyciu się na zewnątrz

4

Film wygrał Gallery of Fluid Motion Award, autor Moritz Sieber American Physical Society.

5. Rozgrzane i płynne szkło nalewane ze specjalnej dyszy tworząc wzór

5

American Physical Society.

6. Efekt Marangoni’ego

6

Zwykle kolorowe wzory szybko rozpadają się, twórcom udało się jednak utrzymać stabilność przepływu kontrolując powstanie banki mydlanej na powierzchni.

Wideo wygrało nagrodę Miltona van Dykea. M. Saad Bhamla American Physical Society

7. Fale dźwiękowe zmuszają krople do podskakiwania na powierzchni oleju

7

Specjalnie przefiltrowane światło pozwala nam widzieć fale mikrometrowej wysokości. Technika ta jest wykorzystywana do obrazowania zachowań poszczególnych cząsteczek elementarnych.

American Physical Society

8. Kolibry latając, wykorzystują niestabilne dynamiki wirowe bardziej niż aerodynamikę

8

Ta wizualizacja pokazuje nurt powietrza wychodzący spod skrzydeł w czasie wykonywania przez ptaka zwrotu.

Video wygrało Gallery of Fluid Motion Award.

9. Na tym gifie widzimy marszczenia powstające na kropli – przykład stabilnych zakłóceń

9

Filmik należy oglądać w okularach 3D. Zwycięzca konkursu Gallery of Fluid Motion Award.

American Physical Society