Физици изчислиха от какъв двигател се нуждае шейната на Дядо Коледа

Ваня Милева Последна промяна на 22 декември 2022 в 00:01 2125 0

Представата на невронна мрежа за темата на статията. Илюстрация, създадена с помощта на AI Dream от НаукаOFFNews

Студентите по физика от Университета в Лестър по традиция всяка година по това време отговарят на фундаментални въпроси относно задачата на Дядо Коледа да зарадва милиони деца. През 2018 например те изчисляват колко бързо трябва да пътува добрият старец, за да достави всички подаръци навреме - 0,5% от скоростта на светлината.

Тази година те публикуват ново изследване, което със сигурност ще убеди децат, които не вярват в Дядо Коледа, че мисията му е възможна. Студентите сега доказват, че шейната на Дядо Коледа би могла потенциално да лети, ако има няколко големи модификации, включително чифт крила, подобни на тези на самолет. 

Те изчисляват, че шейната на Дядо Коледа ще се нуждае от двигател с еквивалентна тяга на тази, произвеждана от ракетата Saturn V на НАСА или 150 самолета Boeing 747-400.

Изследването е вдъхновено от сцената във филма "Елф" от 2003 г., в която Дядо Коледа заменя отслабващия коледен дух с реактивен двигател. Студентите изчисляват необходимата тяга, за да може шейната на Дядо Коледа да остане в полет по време на пътуванията му на Бъдни вечер, и колко мощен трябва да бъде този реактивен двигател.

Заключенията им са публикувани в университетското списание Journal of Physics Special Topics, което дава възможност на студентите по физика от бакалавърска степен да се запознаят с процеса на рецензиране, като пишат и рецензират статии, прилагайки теоретични концепции към по-несериозни теми.

Статията на студентите по физика от Университета в Лестър има за цел да създаде прост модел, който прилага някои основни физични понятия към проблема за поддържане на шейна в полет.

За да може шейната на Дядо Коледа да остане в хоризонтален полет, теглото на шейната трябва да се балансира от подемната сила, която се получава, когато въздухът преминава над крило с по-ниско налягане от въздуха, преминаващ под него. Ако приемем, че шейната има чифт прикрепени крила, и отчетем теглото на всички подаръци за децата по света, те изчисляват, че шейната трябва да се движи със скорост 5500 м/сек, около 10 пъти по-голяма от скоростта на звука, за да генерира достатъчно подемна сила.

Двигателят, който задвижва шейната с тази скорост, трябва да осигурява достатъчно тяга, за да може не само да се задържи на тази скорост, но и да балансира ефекта от съпротивлението на въздуха, което е по-голямо при висока скорост. Изчисленията показват, че за това са необходими 38 милиона нютона тяга - приблизително колкото 150 двигателя на Boeing 747-400 или ракетата Saturn V, използвана за мисиите Apollo през 60-те и 70-те години на миналия век.

"Стигнахме до заключението, че реактивният двигател на Дядо Коледа трябва да е изключително мощен и в резултат на това той и елфите трябва да имат достъп до модерни технологии", коментира един от авторите. "Този модул за нас беше забавен и ценен опит, тъй като успяхме да изпитаме процеса на изпращане на статия в списание. Както и да изпитаме как се управляват списанията от редакционна гледна точка."

Професор Мервин Рой, директор по образованието в Училището по физика и астрономия, заяви:

"В модула "Специални теми по физика" искаме от студентите да формулират нови проблеми, които могат да бъдат изследвани с помощта на някои от простите физични явления, които познават - и те често избират забавни и изобретателни теми", заявява професор Мервин Рой (Mervyn Roy), директор по образованието във Факултета по физика и астрономия.

"Въпреки че някои от сценариите може да са от измислени вселени или митове, студентите усвояват някои ключови умения за избор на подходящи прости модели, извършване на подходящи приближения за изследване на тези проблеми и съобщаване на резултатите. Основните физични данни, разбира се, трябва да са верни - и това се проверява от студенти рецензенти на всяка статия в процес, контролиран от студентски редакционен съвет."

"Процесът, през който преминават учениците, имитира този на истинските физици, работещи по вълнуващи теми - от черни дупки до лечение на рак. Трябва да изследваме нови проблеми и да подхождаме творчески към тяхното решаване, трябва ясно да съобщим нашите резултати, а тези резултати се проверяват от колеги учени като част от процеса на рецензиране."

През годините студентите от Университета в Лестър са предложили няколко теории, които обясняват празничните подвизи на Дядо Коледа - от изчисляването на скоростта, необходима за доставянето на всичките му подаръци за една нощ, през това колко енергия е необходима за задвижването на шейната му до коледния дух, необходим за издигането на шейната във въздуха.

Нито една теория обаче не е успяла да обясни как Дядо Коледа извършва невероятния подвиг да достави подаръци на всички деца по света в навечерието на Коледа, така че се очаква изследванията да продължат и в бъдеще.

Справка: P4_7 Santa’s Jet
Ryan Rowe, Kayleigh Byworth, James Garner, Dennis Lawrence-Morgan
Journal of Physics Special Topics, Vol 21, No 1 (2022) https://journals.le.ac.uk/ojs1/index.php/pst/article/view/4280 

Източник: Santa’s sleigh flies with the power of the Apollo mission rocket, The University of Leicester

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !