Będąc Młodym Fizykiem...

[Retsam]

Lord Kelvin chyba kompletnie ignorował komunikaty o doświadczeniach z promieniami Roentgen, uznając je za brednie, a trwało to wiele lat, ale trwało to parę miesięcy.

Stykałem się z takimi narracjami, ale wyglądają na mit:
https://www.iec.ch/blog/when-rontgen-wrote-kelvin-about-x-rays

Korekta: to było tylko kilka miesięcy według biografa lorda Kelvina (Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Lord_Kelvi

His biographer Silvanus P. Thompson writes that "When Röntgen's discovery of the X-rays was announced at the end of 1895, Lord Kelvin was entirely skeptical, and regarded the announcement as a hoax. The papers had been full of the wonders of Röntgen's rays, about which Lord Kelvin was intensely skeptical until Röntgen himself sent him a copy of his Memoir"; on 17 January 1896, having read the paper and seen the photographs, he wrote Röntgen a letter saying that "I need not tell you that when I read the paper I was very much astonished and delighted. I can say no more now than to congratulate you warmly on the great discovery you have made"[89] He would have his own hand X-rayed in May 1896.

Historia odkrycia tego promieniowania i wcześniejszych eksperymentów jest bardzo ciekawa: https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray. N. Tesla zauważył szkody na kliszach fotograficznych w 1894 roku (używał lamp Crook'a), a potem produkował lampy rentgenowskie własnego pomysłu. Jeszcze wcześniej, w 1889 roku na praskim uniwersytecie Ivan Puluj opisał podobny przypadek w swojej pracy. Był to czas rozkwitu okultyzmu i szansa dla amatorów sławy do realizowania pomysłów, które miały im przynieść fortunę. Znamienna jest historia promieniowania 'N', gdzie setki badaczy po roku 1900 ogłaszało wyniki eksperymentów. https://en.wikipedia.org/wiki/N-ray.

Uznany naukowiec miał więc powody do ostrożności w komentowaniu doniesień.

Lord Kelvin twierdził, że dopiero rozumie coś naprawdę, jak zbuduje model (wspominam to a propos jego stanowiska co do samolotów). Czy wtedy nie umiano budować modeli z papieru (jak my robiliśmy w szkole)? 

I jeszcze link do naukowych publikacji Lorda Kelvina: https://zapatopi.net/kelvin/papers/

[maziek]

Był to czas rozkwitu okultyzmu i szansa dla amatorów sławy do realizowania pomysłów, które miały im przynieść fortunę.

Im dłużej żyję, tym bardziej widzę, że czas ten jest zawsze zaś skłonność do ciemnoty i żerujące na nim (w sumie słusznie ) cwaniactwo to niestety stałe - jeśli nie kosmiczne, to w każdym razie ludzkiej cywilizacji.

[Q]

Czy wtedy nie umiano budować modeli z papieru (jak my robiliśmy w szkole)?

To ciekawa kwestia. Z szybkiego googlania wychodzi mi, że nowożytne papierowe samolociki mają pochodzić z drugiej połowy XIX wieku:
https://www.fairfaxcounty.gov/library/branch-out/history-paper-airplanes
Wikipedia w słabo uźródłowionym (więc trudno mu stuprocentowo ufać) artykule:
https://en.wikipedia.org/wiki/Paper_plane
Przypisuje eksperymentowanie z nimi temu panu (żyjącemu dość niedaleko od Kelvina):
https://en.wikipedia.org/wiki/George_Cayley
Przy czym, abstrahując nawet od w/w zagadnienia, Kelvin z pewnością zetknął się (choćby ze słyszenia) z latającymi (przez jakiś czas) obiektami cięższymi od powietrza - latawcami, strzałami, pociskami z broni palnej, fajerwerkami, prymitywnymi szybowcami. Zapewne, po prostu, powątpiewał, by udało się podtrzymać lot odpowiednio ciężkiego obiektu, przez stosownie długi okres czasu, by miało to praktyczno-transportowe zastosowanie...

[maziek]

Przy czym, abstrahując nawet od w/w zagadnienia, Kelvin z pewnością zetknął się (choćby ze słyszenia) z latającymi (przez jakiś czas) obiektami cięższymi od powietrza - ..., strzałami, pociskami z broni palnej, fajerwerkami, .... Zapewne, po prostu, powątpiewał, by udało się podtrzymać lot odpowiednio ciężkiego obiektu, przez stosownie długi okres czasu, by miało to praktyczno-transportowe zastosowanie...

Kelvin prawdopodobnie zetknął się z teorią niejakiego Newtona - stąd wiedział, że "lot" wymienionych obiektów ma tyle wspólnego z lataniem, co upadek z 10 piętra na beton.

[Q]

Zwie się to jednak lotem balistycznym:
https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/lot;3933838.html
I niektóre papierowe samoloty (a o nich przecież Retsam wspominał, dlatego sobie pozwoliłem ) również latają +/- na tej zasadzie. Acz nie wszystkie:
https://www.popularmechanics.com/flight/a19643662/the-record-setting-paper-airplane-builder-explains-his-magic/

[maziek]

Tak, zwie się. Satelity też latają. Rozkład prochu w chwili strzału zwie się często w literaturze spalaniem, zakończenie syntezy helu w gwieździe astronomowie zwą wypaleniem wodoru. Meteory też spalają się w atmosferze, a pociski kumulacyjne przepaląją pancerze. Sądzisz że astronomowie itd. nie znają istoty tych zjawisk? Naprawdę sądzisz, że lord Kelvin nie odróżniał lotu aktywnego od balistycznego? Nie sądzę byś tak myślał.

[Q]

Chciałem sprawdzić w jakim kierunku pójdzie Retsam, czy doprecyzuje, że z papierowych miał na myśli - jak to anglojęzyczni dzielą - gliders, nie - podobno starsze o parę dekad - darts, ale popsułeś mi udawanie głupiego .

[Retsam]

I niektóre papierowe samoloty (a o nich przecież Retsam wspominał, dlatego sobie pozwoliłem ) również latają +/- na tej zasadzie. Acz nie wszystkie:
https://www.popularmechanics.com/flight/a19643662/the-record-setting-paper-airplane-builder-explains-his-magic/

Krok dalej tropem papierowych modeli jest ten ciekawy link: https://www.popularmechanics.com/flight/drones/a44112898/history-of-paper-airplanes/. Moja pamięć 'ożyła', bo kiedyś nauczyłem się rzucać i łapać bumerang: gdybym to pokazał lordowi Kelvinowi, może historia lotnictwa byłaby mniej tragiczna (w jego dokumentach znalazłem argumenty o 'poświęcaniu się', niepotrzebnym ludzi).

Ale co do modeli latających i komputerowych narzędzi do symulacji przepływu cieczy, to spędziłem niemal dwa lata tuż przed pandemią uzyskując dostęp do sieciowej symulacji CFD SymScale i odpłacałem się za płatne dla innych godziny pomaganiem innym uczestnikom w przygotowaniu symulacji i szukania problemów. To było i dla mnie niespodzianką, ale gdy na początku (po dwóch miesiącach) wygrałem konkurs na projekt wśród już znacznie bardziej doświadczonych uczestników i studentów, wpadłem w wir eksperymentowania. Modele do testowania (nie zawsze samoloty, ale profile, pojazdy, plany urbanistyczne dzielnic, budynki, itp.) rysowałem na sieciowym OnShape.

Kiedy E. Musk pokazał projekt swego terenowego samochodu elektrycznego (Cybertruck, nadal go nie ma), mój dobry znajomy z forum SymScale (konstruktor i producent małych samolotów z Florydy) miał już gotowy rysunek, bo pomierzył z filmiku co trzeba i poprosił mnie o zrobienie symulacji. Okazało się, że CX tego elektryka nie osiągnie parametrów o jakich wspomniał E. Musk. Nawet po próbie tzw. aktywnego sterowania przepływem powietrza wokół modelu (przez szczeliny ssące w krytycznych miejscach), wyniki były nadal > 0.39 chyba.

Ale odleciałem od tematu! Sorry. Nie przyszło mi wtedy do głowy, aby symulować papierowe modele samolotów: jest to możliwe, ale dosyć żmudne w związku z koniecznością poprawnego 'osiatkowania' przestrzeni symulacji, gdyż grubość papieru wymusza zbyt drobną siatkę (bo powinna być w miarę 'regularna') a to napędza czas symulacji.

Jeszcze jedna ciekawa rzecz o modelach szybowców, odkryta przy poszukiwaniu profili NACA (do testowania): wykorzystując uskok wiatru na grzbiecie terenu, mogą one osiągać 600 - 800 km na godzinę. Po prostu kula rewolwerowa... https://www.aerosociety.com/news/a-need-for-speed/#:~:text=On%2019%20January%20Lisenby%20flew,the%20principle%20of%20dynamic%20soaring.

Niestety pandemia rozproszyła naszą grupę: niektórzy zaczęli prowadzić statystyki w stylu tych ze szpitala Hopkinsa, ale dla własnych regionów.

[maziek]

popsułeś mi udawanie głupiego .

OK



Kelvin widział przede wszystkim ptaki. Nie znam jego spuścizny, ale czy uważał, że nie da się zbudować latającej maszyny z napędem, bo tylko żywe mogą latać? Bo co do aerodyny jako takiej to nie mógł mieć wątpliwości (patrz George Cayley czy później Otto Liliennthal o naszym Janie Wnęku, być może pierwszym lotniku pominąwszy Dedala i Ikara nie wspominając, bo o nim mógł nie słyszeć). Czy np. uważał, że nie istnieje (bądź nie może istnieć) wystarczająco lekkie a przy tym wydajne źródło napędu? Czy uważał tak do śmierci - chyba raczej zmienił zdanie. W ogóle to zdaje się lord Kelvin odradzał komuś wielkiemu od kwantów studia fizyczne? A może mi się z kimś innym miesza ale w każdym razie na jego oczach runął gmach, który sam w dużej części pieczołowicie wznosił i jak sądził, pozostało w nim do drobnych poprawek tylko kilka pomniejszych komnat. Co mógł zależnie od punktu widzenia uważać za wspaniałe bądź straszne. Niezależnie od punktu widzenia nie jest łatwo przeskoczyć na nowe tory. Einstein np. mimo że ojciec założyciel fizyki kwantowej, nigdy się z nią nie pogodził i czas po bombie atomowej strawił w zasadzie na bezowocnej walce z nią.

[Lieber Augustin]

Jeszcze jedna ciekawa rzecz o modelach szybowców, odkryta przy poszukiwaniu profili NACA (do testowania): wykorzystując uskok wiatru na grzbiecie terenu, mogą one osiągać 600 - 800 km na godzinę. Po prostu kula rewolwerowa... https://www.aerosociety.com/news/a-need-for-speed/#:~:text=On%2019%20January%20Lisenby%20flew,the%20principle%20of%20dynamic%20soaring.

Taa, 600..800 kmph to nie w kij dmuchał... Czytałem, że statek żaglowy w półwietrze lub baksztag może płynąć szybciej od wiatru. Podejrzewam, model szybowca osiąga tę prędkość na podobnej zasadzie. Ale czy taki model potrafi lecieć pog kątem lub wręcz prostopadle do kierunku wiatru? Hm...

[maziek]

Tu wracamy do "dawnwind faster than the wind" .

[Retsam]

@LA + @maziek: Zasada nie jest podobna, w każdym razie następuje kumulacje energii kinetycznej opisana w artykule, ale to jest  10 razy szybciej of wiatru. Ponoć szczupak przy ruszaniu na ofiarę z zasadzki ma przyśpieszenie ~10g. Na szczęście w wodzie. Ptaki mogłyby może uzyskiwać takie prędkości, (w powietrzu nie ma kawitacji), ale wątpię, czy skrzydła wytrzymałyby nawet 10g, nie mówiąc o 120g przy zmianie kierunku.

Pilot takiego szybowca i asystenci ubierają kaski i kombinezony, ale i tak nie mieliby szansy na przeżycie trafienia. To jest po prostu kosmiczne... 

[Lieber Augustin]

Tu wracamy do "dawnwind faster than the wind" .

Taaa... wygląda na to, że coś takiego jak DWFTTW, acz kompletnie nieintuicyjne, jednak rzeczywiście ma miejsce:
https://m.youtube.com/watch?v=jyQwgBAaBag

Skoro bryka śmigłowa porusza się szybciej od wiatru, to chodzi raczej o jazdę pod wiatr, niż z wiatrem, tak czy nie?
O, jeszcze jeden ciekawy filmik. Nieco zmodyfikowane doświadczenie: zamiast wiatru, całe urządzenie porusza się względem powietrza, a ponadto ruch prostoliniowy zastąpiono obrotowym:
https://m.youtube.com/watch?v=-O3ZqklSndM&feature=youtu.be

Wyraźnie widać moment, w którym następuje zmiana kierunku ruchu.

[maziek]

Retsam, ja tylko na zasadzie pierwszego skojarzenia. Czasówkę mam taką, że nie bardzo mogę przeczytać coś, co ma więcej niż 10 linijek .

[Retsam]

Trochę się czuję winnym, odbiegając od tematu (tutaj odbiegłem w nadzwyczaj rozległą domenę 'dynamiki cieczy'), gdzie rzut oka na kilka linijek informacji  o zachowaniu żagla, albo skrzydła w zależności od kąta natarcia, jakości powierzchni,  szybkości wiatru, wybrzuszenia, własności cieczy może wystarczyć dla kogoś, kto już ma pewną 'intuicję' jakie zależności występują w aerodynamice. @maziek ma rację: wszyscy szukamy skrótów spodziewając się w 15 sekund uchwycić 'sedno', bo mamy za dużo 'na głowie': nie ma za co przepraszać.

W symulacji komputerowej zachowanie się skrzydła modelu tego szybowca zależy od szybkości poruszania się (trywialne), ale już przy szybkościach > 120 m/s pojawiają się problemy związane 'modelem' (równaniami), które powinny zacząć uwzględniać 'ściśliwość' powietrza (ignorowaną wcześniej), a to powoduje oscylacje, odrywanie się strumienia, wzmacnianie turbulencji i 'zniszczenie' symulacji. Stąd konstruktor musi wykonać wiele doświadczeń fizycznych, ale zdobywa 'intuicję', bo sama symulacja może go tylko ostrzec, że będą kłopoty. Miałem takie 'eksplozje' symulacji dosyć systematycznie na początku, ale pocieszały mnie graficzne 'wizualizacje' tego niby chaosu, które przerabiałem na 'dzieła sztuki' dla swoich potrzeb. 

Odpowiedzi na pytania @LA na temat pojazdu ze śmigłem napędzanym przez koła pojazdu są w filmiku (w kilku wersjach a także w komentarzach do niego), więc nie będę 'mącił'.

Co do teorii żeglowania i tzw. VMG jachtu (Velocity Made Good) a także wykresów 'polarnych' (to dla @LA), to można rzucić okiem tu: Velocity Made Good and Polar Plots. Klikamy na grafiku mamy wszystko obliczone, pokazane i wyjaśnione.