Сверхзвуковая скорость и ударные волны

Скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна примерно 330 м/с. Звук — это относительно малые возмущения плотности воздуха. Чтобы разобраться в данном явлении, удобно воспользоваться аналогией звуковых волн и волн на поверхности воды. Если бросить камешек в воду, от места падения кругами разбегутся волны. Движение в воздухе вызывает похожие волны, только они невидимы. Но [...]

Аэродинамический эффект и критерии подобия

В 60-х гг. XX в., когда начали активно развиваться вычислительная техника и методы вычислений,
было высказано мнение, что вскоре необходимость в эксперименте для механики сплошной среды
отпадёт — всё можно будет рассчитать на компьютере. Однако, несмотря на значительные успехи в
развитии вычислительной техники, отказываться от эксперимента ни сейчас, ни в обозримом
будущем [...]

Сила Магнуса и подъемная сила крыла

В футболе одним из коварных ударов для вратаря считается так называемый «сухой лист». Похожий
подрезанный удар — «спин» применяют в теннисе и других играх с мячом. При этом ударе мяч в
полёте быстро вращается, и его траектория становится значительно сложнее по сравнению с
траекторией мяча, посланного обычным ударом. Предвидеть, [...]

Парадокс Даламбера-Эйлера

Как это ни удивительно, но, с точки зрения физиков и математиков, занимающихся расчётами обтекания летательных аппаратов потоками воздуха, движение со сверхзвуковой скоростью проще дозвукового движения. Людям, далёким от аэродинамики, сама форма сверхзвукового самолёта кажется более естественной: заострённый нос, тонкие стреловидные крылья с острой передней кромкой — точно так же лезвие топора или гвоздь для большей эффективности [...]

Устойчивость течений

В 1883 г. Осборн Рейнольде провёл несколько простых, но эффектных опытов, которые прояснили механизм возникновения турбулентности. Они способствовали бурному развитию области гидроаэродинамики, называемой теорией устойчивости течений.
Рейнольде исследовал течение жидкости в длинной прямой трубе с постоянным поперечным сечением и гладкими стенками, куда жидкость попадала из большого бака. Из воронки в трубу вытекала такая же, но окрашенная [...]

Доверимся автопилоту?

Часто ли вам приходилось делать что-либо на автопилоте? Вряд ли найдётся человек, который никогда не употреблял такого выражения. А что вообще делает автопилот? Назначение автопилота — держать заданный курс, не позволяя воздушному судну отклониться от него. Как механическое устройство может придерживаться какого-либо направления? Это тем более странно , что все направления в пространстве абсолютно равноправны [...]

Законы сохранения и свойства симметрии пространства и времени

Законы сохранения оказались столь универсальными, что после надлежащего обобщения стали применяться не только в классической механике, но и в теории относительности и даже в квантовой физике. Причины этой универсальности были неясны до тех пор, пока не установили их связь со свойствами симметрии пространства и времени. Впервые на существование такой связи в 1904 г. указал Г. [...]

Энергия

Введённым Декартом понятием импульса (количества движения) пользовались Гюйгенс, Ньютон и другие учёные. Однако в 1686 г. неожиданно появилась статья немецкого философа и учёного Готфрида Вильгельма Лейбница (1646—1716) под названием «Краткое доказательство примечательной ошибки Декарта и других относительно закона природы, согласно которому Бог всегда сохраняет одно и то же количество движения и которым неправильно пользуются, между [...]

Параметры и переменные

Через несколько лет после смерти Эйлера в механике утвердилось представление, согласно которому скорости частиц наряду с их координатами определяют состояние механической системы, состоящей из этих частиц. Именно координаты и скорости настолько полно характеризуют изолированную систему частиц, что по их начальным значениям можно, решив соответствующие уравнения движения, определить всю эволюцию системы во времени. Как заметил известный [...]

Динамические переменные и законы сохранения

Уже на ранних этапах изучения свойств механических систем учёные поняли, что необходимо ввести физические величины, характеризующие эти свойства, и установить количественные связи между ними. Но это оказалось не так просто.
Сегодня любая научная статья по физике заполнена разнообразными математическими символами и уравнениями. Если же мы посмотрим физические труды древних авторов, то не увидим там ни одной [...]