Aivars Brengulis
L. Paegles 14-23
Sigulda, LV 2150
LATVIJA
Čau Bildes Video Lietošana Izgatavošana Fizika Eseja Arheoloģija Vēl šis tas
e-mail: ABrengulis@inbox.lv
tlf. +371 28718717
Kāpēc bumerangs atgriežas?
Ar roku izmestam bumerangam ir jāatgriežas pie metēja žiroskopiskās precesijas rezultātā, kam par iemeslu ir asimetrisks cēlējspēks.
Jo īsāka definīcija, jo nesaprotamāka, vai ne? Atšifrēšana jāsāk no beigām, kur ir vieglāk sagremojamas lietas. Tātad, cēlējspēks. Ar šā vārda otro daļu viss ir skaidrs. Spēku bumerangam dod metējs metiena brīdī. Savukārt spēks par cēlējspēku pārtop spārnu dēļ. Spārni šķeļot gaisu, ne tikai notur savu svaru, bet arī ceļas uz augšu. Tas notiek tādēļ, ka tie ir nedaudz savērpti kā propellers, bez tam spārna virspuse ir vairāk izliekta. Tas nozīmē, ka gaisa plūsmas ceļš gar spārna virspusi ir garāks kā apakšpusē, kas parasti ir plakana. Tāpēc var teikt, ka bumeranga spārna virspuses ātrums attiecībā pret gaisu ir lielāks kā apakšpusei. Jocīgi, vai ne? Spārna virspuse un apakšpuse taču ir cieši un neatraujami saistītas kopā, un tomēr to ātrumi ir dažādi. Varbūt labāk ir teikt otrādi spārnam šķeļot nekustīgu gaisu, tas gaisa slānītis, kas atrodas virs spārna, ir spiests kustēties virzienā uz spārna asti, lai paspētu savienoties ar nekustīgo apakšējo gaisa slāni, kad spārns būs aizlidojis. Te nu mēs nonākam pie Bernulli likuma, kura vienkāršots variants skan: jo lielāks plūsmas ātrums, jo mazāks spiediens. Attiecībā uz spārnu tā kā gaisa plūsmas ātrums gar izliekto spārna virspusi ir lielāks, tad spiediens spārna virspusē ir mazāks spārns it kā tiek sūkts uz augšu, tas arī ir cēlējspēks. Pie tam, jo lielāks spārna ātrums, jo lielāks cēlējspēks. Tēlaini runājot, steidzīgajam gaisam spārna virspusē nav laika spiest. Starp citu, nekad nestāviet tuvu garāmejošam vilcienam citādi tas piesūks klāt! Tā. Viss augstāk minētais ir skaidrojums tikai vienam bumeranga definīcijas vārdam cēlējspēks.
Ķeramies pie nākošā asimetrisks cēlējspēks. Asimetrisks nozīmē nevienāds jeb dažāds. Iedomājies bumerangu, kas ir izmests un griezdamies lido uz priekšu. Vienā brīdī spārna griešanās virziens sakrīt ar metiena virzienu, citā brīdī tas pats spārns griežas pretēji metiena virzienam, citiem vārdiem katra apgrieziena laikā spārna ātrums attiecībā pret nekustīgo gaisu ir dažāds asimetrisks. Tā kā cēlējspēks ir atkarīgs no spārna ātruma, tad arī cēlējspēks ir asimetrisks. Kā zināms, bumerangs jāmet taisni uz priekšu, izmešanas brīdī turot to nedaudz slīpi (gandrīz vertikāli). Tātad vislielākais spārna ātrums (un tātad arī cēlējspēks) jebkurā laika brīdī tūlīt pēc izmešanas ir spārnam, kas atrodas augšpusē, jo tā griešanās virziens sakrīt ar metiena virzienu. Savukārt bumeranga griešanās plaknes apakšdaļā cēlējspēks ir krietni mazāks (dažās vietās pat nulle vai negatīvs). Tāpēc var teikt, ka attiecībā pret bumeranga rotācijas centru cēlējspēks ir asimetrisks.
Un te nu mēs beidzot nonākam pie pašas brīnišķīgākās fizikālās parādības, kas novērojama bumerangam, tā ir žiroskopiskā precesija. Asimetriskais cēlējspēks, kas ir ievērojami lielāks bumeranga rotācijas plaknes augšdaļā, precesē apsteidz pats sevi, un iedarbojas par 90° uz priekšu rotācijas virzienā. Tas ir, bumeranga rotācijas plaknes priekšējā daļā un bumerangs pats sevi velk pa apli atpakaļ. Tā notiek ar visiem rotējošiem objektiem tu pieliec spēku vienā vietā, bet šis spēks izpaužas pavisam citā. Kāpēc? Tāpēc, ka objekts ir rotējošs pieliktais spēks aizrotē par 90° uz priekšu, ja tā var teikt. Piemēram, ja iegriež rotaļu vilciņu un pabiksta to ar pirkstu aiz gala uz priekšu, tas sašķiebsies nevis uz priekšu, bet pa kreisi vai pa labi, atkarībā no griešanās virziena. Vai arī, braucot ar divriteni bez rokām pagriezienā pietiek nedaudz ar augumu sasvērties, un stūre pati pagriežas. Kāpēc? Tāpēc, ka pieliktais spēks priekšriteņa augšdaļā precesē (apsteidz pats sevi) un iedarbojas uz priekšriteņa priekšējo daļu, tādējādi pagriežot riteni ar visu stūri. Pat mūsu planēta Zeme precesē ārējo kosmisko spēku iespaidā tās griešanās ass (kas iet caur Zemes poliem un Polārzvaigzni) streipuļo apraksta konisku virsmu. Tiesa, Zemes gadījumā Polārzvaigzne pie naksnīgajām debesīm apraksta pilnu riņķi apm. 25800 gadu laikā, kamēr bumeranga lidojums ilgst dažas sekundes. Tehniski izsakoties - žiroskopiskā precesija ir cieta ķermeņa griešanās ass kustība, kurā šī ass apraksta konisku virsmu (pielikto spēku iespaidā).
Taču, ja nesaprati no rakstītā nenieka, nebēdā. Ņem būmu un ej uz pļavu pamētāt - izvēdini galvu svaigā gaisā.
Kā teikts Gētes Faustā:
Draugs, visa teorija pelēka,
Vien dzīves koks ir mūžam zaļš.