गाई को समझाते हुए जिसने एक शैम्पेन की बोतल फेंकी और उसे एक रॉकेट में बदल दिया

क्या यह सबके साथ नहीं हुआ है? आप एक दोस्त की शादी में हैं और शैंपेन की उत्सव की बोतल को खोलना आपका काम है। यह सब अच्छी तरह से और अच्छा है, आप अपने आप से कहते हैं, लेकिन केवल इसे अनसर्क करना ही इतना आसान है। इसके बजाय, आप बोतल को गर्दन से पकड़ते हैं और इसे एक दीवार के खिलाफ फेंकते हैं। क्या, आपके साथ ऐसा नहीं हुआ है? खैर यह इस आदमी को हुआ:

कूल्हे में सही, था? शायद कार की चाबी में, या आईफोन में? कि चोट लगी होगी।

लेकिन इससे कितना नुकसान हुआ? उस प्रश्न के साथ मदद के लिए मैंने डॉ। गैब्रियल जू की ओर रुख किया, जो कि हंट्सविले के अलबामा विश्वविद्यालय के प्रोपल्शन रिसर्च सेंटर के एक प्लाज्मा भौतिक विज्ञानी थे। मैंने रॉकेट वैज्ञानिक से मेरी मदद करने के लिए क्यों कहा श्लोक में घर का पाठ? आइए हम बताते हैं कि एक रॉकेट वैज्ञानिक सही आदमी है जब आपका शैंपेन पार्टी ईंधन से बोतल के प्रणोदक तक जाता है।

वह बोतल जो दीवार से टकराती है, वह रॉकेट बन जाती है। यह भव्य लग सकता है, लेकिन यह पूरी तरह से है - यदि पेडेंटली - सही है। जैसा कि नासा इसकी व्याख्या करता है:

"रॉकेट न्यूटन के गति के तीसरे नियम नामक वैज्ञानिक नियम से काम करते हैं। अंग्रेजी वैज्ञानिक सर आइजक न्यूटन ने मोशन के तीन नियम सूचीबद्ध किए। उन्होंने 300 से अधिक साल पहले ऐसा किया था। उनका तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। रॉकेट अपने निकास पर जोर देता है। निकास रॉकेट को भी धकेलता है। रॉकेट निकास को पीछे की ओर धकेलता है। निकास रॉकेट को आगे बढ़ाता है।"

हमारे मामले में, बोतल से आगे बढ़ने पर कार्बन डाइऑक्साइड और तरल साहस का मिश्रण बोतल से बाहर निकलता है। बोतल पर बल और प्रॉपेलेंट पर बल एक "क्रिया-प्रतिक्रिया जोड़ी," भौतिकी समानता में रचना करता है। और विशिष्ट भौतिकी फैशन में, हम बाहर से गुरुत्वाकर्षण और वायु प्रतिरोध की उपेक्षा कर रहे हैं।

इसमें शामिल गणित केवल इससे थोड़ा अधिक परिष्कृत है:

रॉकेट रॉकेट समीकरण का पालन करते हैं, जो इस तरह दिखता है

कहा पे एफ बल के लिए खड़ा है, v वेग के लिए खड़ा है, और dm / डीटी समय के साथ बड़े पैमाने पर परिवर्तन के लिए खड़ा है। समीकरण केवल यह कहता है कि रॉकेट पर बल निकास के वेग में बड़े पैमाने पर परिवर्तन के बराबर है - हमारे मामले में, कार्बन डाइऑक्साइड।

यहाँ मैं फंस गया हूँ। यह मेरे लिए तुरंत स्पष्ट नहीं है कि कैसे गणना की जाए v तथा dm / डीटी । लेकिन डॉ। जू पैसे पर था। हम गणना करेंगे v बर्नौली के समीकरण के साथ, जो केवल प्रवाहित तरल पदार्थों के लिए ऊर्जा के संरक्षण के कानून को व्यक्त करता है। एक तरफ, बर्नौली समीकरण के सामान्य उपयोगों में से एक यह व्याख्या करना है कि एयरफॉइल कैसे काम करता है - जिसमें कुछ समस्याएं हैं।

बर्नौली समीकरण इस तरह दिखता है, जहां बाईं ओर की शर्तें बोतल में कार्बन डाइऑक्साइड को संदर्भित करती हैं, और दाईं ओर की शर्तों को बोतल छोड़ने वाले शराबी रॉकेट सॉस को संदर्भित करती हैं:

यह बुरा लग रहा है, लेकिन यह वास्तव में काफी सरल है। दोनों पक्षों पर पहला शब्द सिर्फ दबाव है। दूसरा शब्द द्रव की गतिज ऊर्जा है। बाईं ओर, हम इसे शून्य होने देंगे क्योंकि बोतल में तरल बोतल के सापेक्ष नहीं जा रहा है। यह हमें निकास वेग के लिए हल करने देता है, v हमारे शैंपेन के।

साथ में v हम भी गणना कर सकते हैं dm / डीटी । हमें केवल यह जानना चाहिए कि किसी भी समय बोतल के खुलने पर कितना द्रव्यमान गुजर रहा है। यह अड़चन समय के पार-अनुभागीय क्षेत्र में गैस के घनत्व का बस है v । Presto।

यदि हम कुछ धारणाएँ बनाते हैं, तो हम गणना कर सकते हैं एफ कोई बात नहीं। यहां डॉ। जू द्वारा सुझाए गए अंक हैं। बोतलबंद शैम्पेन दबाव के छह वायुमंडलों के अधीन है, जबकि वातावरण एक वातावरण के तहत (अनिश्चित रूप से) है। शैम्पेन का घनत्व पानी के करीब है - 1,000 किलोग्राम प्रति घन मीटर। और बोतल की गर्दन 25 मिलीमीटर व्यास की है।

जू ने एक ईमेल में लिखा है, "इन ग्रहण किए गए नंबरों का इस्तेमाल करने से मुझे 15.6 न्यूटन की ताकत मिलती है।" यदि आप हाई स्कूल भौतिकी को याद करते हैं, तो आप जानते हैं कि न्यूटन 1 मीटर प्रति सेकंड प्रति सेकंड 1 किलोग्राम द्रव्यमान को तेज करने के लिए आवश्यक बल है। लेकिन, जू कहते हैं, "यह सोचने के लिए वास्तव में उपयोगी मात्रा नहीं है। इसके बजाय हम बोतल द्वारा प्रभाव में लाए गए गति को देख सकते हैं। ”

गति हमारे उद्देश्यों के लिए एक अच्छी और ठोस मात्रा है क्योंकि यह बल से बेहतर प्रभाव के "ओम्फ" - और "थैली" को पकड़ती है। लेकिन बल के विपरीत, गति के नाम से सुविधाजनक इकाई नहीं है; यह सिर्फ किलोग्राम-मीटर प्रति सेकंड या किलोग्राम / एस में मापा जाता है। आप उन इकाइयों से देख सकते हैं जो गति बस मास टाइम वेग के बराबर होती हैं।

डॉ। जू से अधिक संख्या: "एक 750 मिलीलीटर शराब की बोतल लगभग 0.9 किलोग्राम है, और 750 मिलीलीटर पानी / शैम्पेन 0.75 किलोग्राम है।" इससे हम अच्छे ol 'न्यूटन के दूसरे कानून को तैनात कर सकते हैं। च = मा त्वरण की गणना करने के लिए, जो 9.45 मीटर प्रति सेकंड प्रति सेकंड निकलता है।

जू ने लिखा, "वीडियो से ऐसा लग रहा है कि बोतल उस आदमी से टकरा रही है जो वस्तु से टकराने और रॉकेट में तब्दील होने के बाद 0.5 सेकंड में खत्म हो गया।" प्रारंभिक वेग को शून्य मानते हुए, “फिर 0.5 सेकंड के बाद बोतल 4.73 मीटर / सेकंड के वेग से टकराती है। बता दें कि बोतल उस समय कुछ तरल खो देती है और केवल 1.5 किलोग्राम बची है। प्रभाव में गति इस प्रकार है … 7.1 kgm / s।"

ठीक है, यह सब बहुत अच्छा है और आप कहते हैं कि अच्छा है, लेकिन मैं कैसे समझ में आता है? चिंता मत करो, डॉ। जू तुम्हारी पीठ मिल गया है।

"तुलना के लिए," उन्होंने लिखा, "एक बेसबॉल में 0.145 किलोग्राम का एक द्रव्यमान होता है, और एक 90 मील प्रति घंटे वाला फास्टबॉल ~ 40 मीटर / सेकंड है। तो एक 90 मील प्रति घंटे की रफ्तार 5.8 kgm / s की गति के साथ टकराएगी। इस प्रकार बोतल ने आदमी को 110 मील प्रति घंटे की गति वालीबॉल की तरह मारा।"

कि चोट लगी होगी।

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