Почему летает самолёт? По воздуху.

Ответ тупой, но тем не менее правдивый, ведь именно воздух держит самолёт. Правда, до того, чтобы этим пользоваться, люди дошли не сразу, хоть и очень хотелось.

Первые упоминания механических птиц попадаются ещё до нашей эры (Архит Тарентский), а Леонардо да Винчи оставил нам вполне рабочие чертежи планеров и даже геликоптера (штука, похожая на вертолет). Постепенно количество знаний и опыта росло, появлялись вполне хорошие планеры, а в 1783 году уже и воздушный шар братьев Монгольфье полетел, но все это было не то. Воздушные шары хоть и имели хороший потенциал, но из них не получалось извлечь достаточно практической пользы, чтобы широкая общественность заинтересовалась ими. А век коммерческого использования дирижаблей завершился довольно скоро катастрофой Гинденбурга в 1937 году.

Но время шло, и уже в 1880 году Можайский запатентовал свой "воздухоплавательный снаряд", имевший все основные элементы компоновки современного самолёта. Для своего времени это было чудо инженерной мысли, но без содействия внешних факторов взлететь он все ещё не мог. Все изменили знаменитые братья Райт, 17.12.1903 поднявшие в воздух собранный ими самолёт.

Они почти наугад нашли два важнейших конструкторских решения, которые используются до сих пор. Первым решением был принцип управления самолётом в воздухе. Это те самые руль высоты, руль направления и элероны, которые и сейчас в том или ином виде есть на всех самолётах. А вторым решением было крыло. А точнее, его профиль, который впервые не был плоским.

А перед тем, как читать дальше, небольшое предупреждение: никогда, слышите, НИКОГДА не лезьте в аэродинамику без серьезной теоретической подготовки. Уровень происходящего в воздухе математического кошмара экспоненциально зависит от скорости, и даже самолётов времён Первой Мировой хватит, чтобы перегреть мозги неподготовленного, а чем ближе к скорости звука, тем слышнее загадочный шепот, манящий вас заглянуть ещё чуть глубже в эту бездну. Вознесите молитву Богу-Императору и продолжим.

Попробуем провести один из самых известных опытов для детей: взять фен, направить струю воздуха вверх и положить на струю мячик для пинг-понга. Вуаля - мячик летает в струе и при этом держится ближе к центру струи, и даже если его толкнуть, он вернётся в центр. Вы только что посмотрели, как работает закон Бернулли: в движущемся газе или жидкости давление уменьшается с ростом скорости. В центре струи скорость воздуха наибольшая, а давление наименьшее.

А теперь представьте себе форму капли, положенную на бок и выпрямленную снизу. Если не получается, посмотрите на эмблему ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт, колыбель всей русской авиации и просто шикарное место, заслуживающее отдельного рассказа). Именно так выглядит простейший дозвуковой профиль крыла, то есть тот вид, когда вы смотрите на крыло как бы сбоку, в разрезе. Передняя часть закругленная, задняя заострённая, верхняя выпуклая, нижняя плоская.

Когда воздух обтекает крыло, под нижней частью он проходит свободно, почти не меняя скорости. А вот верхнюю выпуклую часть воздуху приходится огибать, он ускоряется и давление в нем падает. Теперь вспоминаем закон Бернулли. Получается, воздух как бы толкает крыло снизу. Осталось разогнаться до той скорости, когда давление воздуха снизу превысит вес самолёта, и можно взлетать. В первом и самом простом приближении (помните предупреждение выше?) так и летает самолёт. По воздуху.

Небольшое дополнение для тех, кого аэродинамика (пока что) не пугает. Закон Бернулли является скорее очень наглядной иллюстрацией реального принципа полета. Разница давлений, создающая подъемную силу крыла, возникает несколько иным образом, но это уже требует погружения в учебники.

Это было самое начало, все намного сложнее. Величина подъемной силы зависит от положения самолёта по отношению к потоку (здравствуйте, углы Эйлера), за скоростью звука и на критических режимах начинается обитель Хаоса, где привычные законы уже не работают, а над моделированием обтекания лопастей вертолета работают целые лаборатории. Аэродинамика необъятна, и вы только что к ней слегка прикоснулись.

#физика
#Гладышева

КОНЕЦ ЭПОХИ ЧУДЕС

Какие бы катаклизмы ни сотрясали сегодня мир, мы всё ещё живём в эпоху чудес, самый краешек которой нам чудом удалось застать. Последние двести лет истории человечества - это уникальное время, когда научно-технический прогресс развивался столь стремительно, что каждое новое поколение входило во взрослую жизнь уже в совсем ином мире, нежели их родители. Бурный прогресс охватил буквально все аспекты жизнедеятельности и привёл к тому, что мы сегодня живём в мире, который всего-то 50 лет назад считался фантастикой.

Даже одно перечисление технологий, изменивших мир до неузнаваемости займёт десятки страниц. За эти двести лет мы произвели несколько энергетических революций: если в начале 19 века основными источниками энергии были дрова и животная тяга, то позже ими стали уголь, нефть и газ, ядерная энергия и сила ветра и воды, обузданные человеком. Лошадь сменили паровые двигатели, которые уступили ДВС и электродвигателям. Железные дороги и автотрассы связали города скоростными сообщениями, авиация связала континенты. Путь, который ранее занимал месяцы, теперь занимает часы.

Но ещё более ускорилась передача информации - в начале 19 века единственным способом её передачи было письмо, передвигавшееся со скоростью курьера, а значит и почти не отличавшееся по скорости доставки от перевозки грузов или людей. Но теперь можно за секунды отправить своё послание, хоть на другой конец Земли. А уж то, что у каждого из нас в кармане лежит устройство с вычислительной мощью большей, чем вся, что была на Земле на начало 20 века, и вовсе должно поражать (а также то, как бездарно мы её используем).

И весь этот прогресс со стороны выглядит просто невероятным. Если до 19 века он еле полз, то потом устремился вперёд, как ракета. Но загадки в такой стремительности нет. На самом деле научно-технический прогресс больше похож на пружину. Сумма технологий и знаний, описывающих их и окружающий мир, сжимают эту пружину до того момента, пока она не разожмётся с изобретением чего-то революционного. Ведь в чём парадокс. Большая часть "открытий", которые сопровождали первую научно-техническую революцию на поверку не были таковыми.

Значительная часть технологий и идей уже давно были "открыты", например простейшие паровые движители умели делать ещё в античность. Но сама по себе идея не стоит ломаного гроша, если ты не можешь понять почему она работает. Только у техножречества Марса может тысячелетиями тиражироваться техника в устройстве которой мало кто разбирается. Реальность гораздо прозаичнее - без понимания физических принципов успех в развитии технологии может быть получен либо случайно, либо с длительным накоплением опыта. И бОльшую часть истории человечества так и было - медленно, но неуклонно копился огромный багаж разрозненных знаний, который требовал своего осмысления.

Все изменило появление науки. Учёные ещё с эпохи Возрождения этот багаж знаний пытались осмыслить, выстроить в логичную и непротиворечивую картину. Кирпичик за кирпичиком знания складывались в теории, а те, в свою очередь - в законы природы. Увеличивалась не только сумма знаний, но и уровень их понимания. А если ты что-то понимаешь, то можешь это использовать себе на благо. Как круги на воде от камешка, каждое новое открытие вызывало целый каскад новых, которые сами пускали круги. Паровые машины позволили увеличить производительность фабрик, создать железные дороги, что ускорило доставку грузов, а после открытия магнетизма привело к появлению электрических машин, питаемых от паровых турбин и т.д. и т.п.

Стремительное развитие прогресса создавало иллюзию, что теперь его не остановить, что границ познания для человечества нет. Закон Мура про удвоение числа транзисторов в микрочипах - эталонный пример такого технического оптимизма. Этот оптимизм наблюдался почти везде, охватив даже общество, повально увлёкшееся фантастикой. Но постепенно прогресс стал замедляться, пока многим незаметно, но процесс этот идёт.

Бурный прогресс предыдущих двух столетий создал проблему, что человечество открыло всё, что было легко открыть. Каждый новый уровень знаний и технологий стоил дороже и по трудозатратам, и по времени, чем предыдущий. Например стоимость разработки микрочипа на техпроцессе 28 нм стоит от $10 млн до $35 млн, а на 7 нм - от $120 млн до $420 млн из-за кратно выросших затрат. При этом между 28 нм и 7 нм лежит ещё с десяток разных техпроцессов стоимость каждого из которых увеличивалась по мере увеличения плотности размещения транзисторов.

Сейчас речь уже идёт о техпроцессах в 3, 2 и даже 1 нм, стоимость которых настолько астрономическая, что освоить их могут лишь самые крупные производители. Да, повышение плотности размещения транзисторов дало многократный рост вычислительной мощности. Но при этом сама возможность уплотнения подошла к пределу из-за физических ограничений - сделать транзистор меньше 0,5 нм просто не выйдет из-за атомарных эффектов. А значит рано или поздно рост мощности микрочипов упрётся в потолок, пробить который, возможно, и не выйдет. Что это значит для смартфона или ПК? Что через 10, 20 или может 30 лет, но будет достигнут предел их вычислительных мощностей, шагнуть за который не выйдет без новой физики.

Некоторое время назад такой "новой физикой", которая позволит преодолеть недостатки обычных микрочипов, считали квантовые компьютеры. Но кроме того, что они пока очень не миниатюрные и крайне хрупкие, так ещё и спектр решаемых задач у них крайне узок. Так что революция отменяется. Кремниевые чипы с нами надолго. И в сущности, это типичная история. Её уже прошли многие привычные нам технологические чудеса: электродвигатель, ДВС, паровая турбина - все они упёрлись в предел повышения КПД, выше которого не прыгнуть. Уже десятки лет идут поиски нового "супераккумулятора", который во всём был бы лучше традиционного литий-иона, предложены десятки вариантов, но все они по тому или другому параметру уступают нестареющей классике. И пока что физика и химия не могут дать ответа будет ли найдена какая-то альтернатива. И таких примеров сотни.

Сейчас ещё остались области науки и техники, где возможны настоящие революции, но всё увеличивающаяся сложность получения новых знаний для этой революции приводит к тому, что многие революционные разработки так и не выходят за пределы экспериментов. Эпоха чудес подходит к концу. Вместо революций нас ждёт совершенствование и оптимизация уже существующих технологий. Если нам повезёт и мир не скатится в ничтожество, то наше будущее будет похоже на настоящее, но чуточку лучше: смартфоны станут ещё чуть мощнее, машины экологичнее, а интернет ещё более скоростным. Но революции в технике будут случаться всё реже и рано или поздно мы выйдем на плато, за которым будет вечность точечных улучшений уже имеющихся технологий. Но будем ли мы похожи на самих себя нынешних, вот это уже крайне интересный вопрос. Будущее покажет.

#Герасименко
#технологии
#футурология

Сегодня у нас гостевой #лонг от нашего постоянного автора Игоря Телятникова, который наконец-то завёл свой канал в телеграме. Тематика нашего канала обширная, поэтому если вам хочется чуть больше статей о медицине, то добро пожаловать к Игорю!

Во многих источниках смерть П.А. Столыпина освещена с точки зрения действия убийцы, Дмитрия Богрова, и халатности людей, обеспечивающих охрану высокопоставленных лиц Российской Империи в театре. В этой статье я хочу обратить внимание на медицинскую сторону вопроса покушения на П.А. Столыпина и рассказать об упущенном шансе на его спасение. В данном объёмном материале мы рассмотрим особенности баллистики, тонкости хирургических тактик времён Российской Империи и изучим ситуацию с точки зрения современной судебной медицины.

Теги:
#статья
#патобиография

https://telegra.ph/Smert-PA-Stolypina-ot-vrachebnoj-oshibki-07-21

Вы не захотите жить на космической станции.

В обычной жизни мы не задумываемся о многих вещах, с которыми ежедневно имеем дело - пьем фильтрованную воду из кувшина, если хочется пить, открываем форточку, когда жарко, выходим в лес, чтобы подышать свежим воздухом и побыть в тишине. Но чтобы приблизиться к подобным земным условиям в космосе, требуются огромные усилия инженеров.

Одно из самых главных среди них - это поддержание оптимальной температуры. Дело в том, что объем МКС составляет около 388 кубических метров, и в нем находятся до 17 человек, различные механизмы, агрегаты, экспериментальное оборудование, двигатели. И все это выделяет тепло, очень много тепла, а ведь есть еще солнечное излучение, которое нагревает поверхность станции до +120°C. В таких условиях для нормальной работоспособности человека надо поддерживать температуру воздуха ниже 30°C при низкой влажности - для людей это оптимальный тепловой режим. А он, в свою очередь, зависит от интенсивности обменных процессов в организме, выполняемой работы, количества тепла, выделяемого одеждой, и, конечно, температурой самой среды.

Много важных факторов? А ведь это только один параметр, который нужно поддерживать для жизни в космосе!

Также важно поддерживать определенный состав атмосферы, давления и влажности. Состав воздуха должен держаться на уровне нормальном для Земли (78% азота, 20,9 % кислорода, 0,3% углекислый газ и прочие примеси). При этом нельзя допускать падение уровня кислорода даже на процент, ведь это существенно влияет на жизнедеятельность человека, но в то же время нельзя делать концентрацию кислорода высокой, поскольку это может спровоцировать пожары на станции (спросите об этом у экипажа Аполлон-1, которых вплавило в свои скафандры как раз из-за возгорания чисто кислородной атмосферы). Уровень углекислого газа должен оставаться низким всегда вне зависимости от скопления людей в одной точки станции и других условий, максимум 1% в атмосфере. В противном случае у человека наблюдается учащённое дыхание, снижение работоспособности, ухудшение внутренних биохимических процессов и т.д. А ведь помимо этого на станции образуется озон! Он разрушает все органические вещества, токсичен для человека, еще и ускоряет старение и разрушение резин и некоторых пластиков, что особенно критично для космических станций. Помимо этого, не стоит забывать и о кишечных газах! Да-да, человеческий пердеж влияет на атмосферу станции, да так, что приходится просчитывать среднее выделение этих газов и их средний состав.


Не менее важно и давление. Если на самолетах поддерживают низкое давление (примерно равное давлению на высоте 2000 метров от уровня моря), то для космических станций это не подходит. Кессонная болезнь все равно проявляется на таких высотах, хоть и не так сильно, но когда обычный человек находится в таком состоянии 6-12 месяцев, это не может не сказаться на его здоровье. Но нельзя и делать высокое давление, так как для этого нужны более толстые стенки корпуса станции, а в космической промышленности борются за каждый килограмм полезной нагрузки.

Влажность тут тоже играет важную роль. Дело в том, что в замкнутых пространствах при высокой влажности ухудшается эффективность естественного охлаждения человека (при помощи пота), что заставляет организм буквально перегреваться изнутри. Также влага вредит некоторым материалам, из-за нее учащается поломка электрооборудования. Поэтому лишнюю влагу забирают из атмосферы специальными установками.

Все, что я перечислил выше, пусть не без трудностей и не в полном объеме, решается уже сегодня. Но не все мы еще умеем решать.

Например, одной из таких нерешенных проблем до сих пор остается… Шум! Из-за работы двигателей и прочих агрегатов на МКС всегда стоит гул и по корпусу идут ощутимые вибрации. Причем шум постоянный, на уровне 60 дб, это сравнимо с громким разговором. За время пребывания на станции происходят негативные, иногда необратимые изменения не только слуха, но нервной и сердечно-сосудистой систем. А вибрации, помимо всего перечисленного выше, еще и влияют на деградацию костных тканей.

В общем, космос - это очень сложно, но человечество уже сделало большие успехи, чтобы постоянно пребывать в нем. Если вы хотите пост об устройстве МКС и ее системы жизнеобеспечения, то дайте знать в комментах.

#космос
#Конюхов

Дорогие друзья, у нас происходит нечто экстраординарное.

Думаем, вы знаете, что канал является представителем одноимённого паблика ВКонтакте, который в свою очередь входит в целый империум пабликов разной тематики — это и исторические посты, и новости, и гик-тематика и даже обзоры на напитки.

И вот теперь три наших паблика Котоимпериума объединились, чтобы с̶в̶е̶р̶г̶н̶у̶т̶ь̶ ̶т̶ё̶м̶н̶о̶г̶о̶ ̶в̶л̶а̶с̶т̶е̶л̶и̶н̶а̶ каждый желающий мог попытаться войти в нашу дружную компанию в качестве автора. Мы запускаем лагерь Наварро — школу авторов кота одновременно для кэткэта, кэтгика и кэтсаенса. Любишь читать про историю, но сам ни разу не историк? Давай пиши про физику или пили разгромные рецензии на игры! Сидишь читаешь про фильмы и сериалы, но хочется рассказывать людям про офигенных исторических деятелей? Большая кошка ждёт тебя!

Опытнейшие авторы всех трёх направлений будут вашими тренерами. Они подскажут, как лучше, помогут избежать неочевидных ляпов и в целом будут вас поддерживать, отвечать на вопросы, хвалить и критиковать ваши тексты. А после того, как вы напишете пару материалов и чему-то научитесь, сможете участвовать в грандиозном объединённом конкурсе наравне со штатными авторами.

Учебный лагерь будет запущен уже сегодня 31.07, а пока что вы можете писать в комментах к этому посту "участвую" с уточнением на какое именно направление хотите идти и задавать вопросы.

Координатор лагеря — Виолетта Хайдарова

#наварро
#res_publica