当你无聊的酒吧里有景点 -

物理学家表明,飞行啤酒杯杯将在飞行中翻转0.45秒

没有了飞盘的圆形边缘,啤酒垫就会翻转到自己的一侧,然后下旋。

波恩大学物理学家的灵感来自于使用德国物理示范展前往慕尼黑的飞行啤酒垫的空气动力学。
放大 /波恩大学物理学家的灵感来自于使用德国物理示范展前往慕尼黑的飞行啤酒垫的空气动力学。

许多酒吧游手好闲着的人都有扔啤酒垫的悠久传统——那些在酒吧里随处可见的圆形纸板杯垫——就像扔飞盘一样,他们经常比赛看谁能扔得最远。但与飞盘不同的是,啤酒垫往往会在空中翻转,并以下旋的方式飞行。据报道,现在波恩大学的物理学家们已经提出了一个理论模型来解释这一现象提交一篇新论文对物理arxiv预印刷服务器。

由于天生的好奇心,物理学家们被啤酒的物理学所吸引,第一作者约翰·奥斯特梅尔也不例外。几年前,他对所谓的“敲啤酒”的物理原理产生了兴趣:这是一种常见的恶作剧,行凶者拿着一瓶开着的啤酒,在酒吧里发现一个拿着另一瓶开着的啤酒的目标。爱恶作剧的人会用自己的瓶子底撞击目标的瓶子顶部,然后就能看到爆炸般的啤酒泡沫溅满目标的手和衣服。

返回2013年,马德里Carlos III大学的物理学家javierRodríguez-Rodríguez和几位同事呈现了啤酒罐的实验和计算机模拟结果泡沫膨胀得如此之多在被动摇。他们的结论是,泡沫溢出是由一系列的波浪造成的。虽然“爆炸”的来源非常不同,但其物理原理显然与原子弹中云的发展相似。

初始点击将产生从目标瓶底的顶部到底部的冲击波。冲击波的能量转移到啤酒中,发送第二个冲击波在瓶子底部和啤酒的表面之间来回弹跳。所有活动都释放了捕获在瓶子玻璃上的小缺陷中的微小的天然气,从啤酒的溶解有限公司中创造了较小的气泡的云2.当它们浮到水面时,这些气泡会变得更大、更快,最终产生大量的泡沫,使敲啤酒成为一种流行的酒吧恶作剧。

Ostmeyer.提交自己的分析在arXiv上发表了关于啤酒瓶问题的文章,特别关注了为什么下部啤酒瓶会起泡而上部啤酒瓶不会。最初的水龙头会在底部的瓶子中产生一个低压,而CO2气泡膨胀后坍缩成碎片。

更多的气体扩散到气泡群中,上升形成泡沫。在上面的瓶子里发生了不同的事情。因为初始压力较高,所以泡沫中只有适度的振荡,最终的泡沫不会崩溃——或者至少不会达到同样的程度。因此,你不会得到同样的快速增长云把你的整个啤酒变成泡沫。“搞恶作剧的人不留痕迹,”奥斯特梅尔写道。

现在,受2017年去慕尼黑参加德国物理展的启发,Ostmeyer把注意力转向了啤酒垫飞行轨迹这个紧迫的问题。啤酒垫(至少是圆形的)基本上是有一定半径和质量的又薄又平的圆盘。一个飞盘也是一个薄的平盘,其飞行周围的物理是众所周知的。

飞盘的独特弯曲的上表面基本上是相同的形状(从侧面观察时)作为翼型。用足够的力抛出它来克服向下的重力,它会产生升力。当然,当它通过空气中飞行时,也存在空气阻力或阻力,在飞盘上行动。电阻取决于攻击角度。如果角度为负,它会推动空气并迫使飞盘下来,而正角度将推动飞行器。为了保持最低限度,专业的飞盘玩家知道当他们投掷时添加旋转,确保他们的飞碟在旅行时停留在一个平面上。

但啤酒垫没有Frisbee独特的翼型式边缘,这会影响他们的空气动力学。Ostmeyer.et al。通过假设水平飞行和垂直于它移动方向的旋转轴来开始。像飞盘一样扔啤酒垫,旋转将稳定它。

然而,重力的引力很快就会导致垫子下落,这将改变垫子攻击空气的角度。你仍然会获得升力,但它将集中在靠近前缘,而不是垫子的质心。所以垫子会开始进动,迫使它侧翻,这样它就垂直移动了。研究人员的模型预测,这应该发生在飞行约0.45秒。此外,该模型显示,垫子可能有一个下旋(稳定)或上旋(不稳定)。因此,垫子将更有可能有一个下旋。

每一个良好的理论预测必须经过实验测试,当然,当然,在当地酒吧周围随机折腾啤酒垫不会科学严谨。用手抛出,倾斜的时序似乎是随机的,但模型否则预测。因此,Ostmeyer和他的团队用两个电动机动力跑步机建造了自己的展示啤酒垫发射器。启动器使研究人员能够控制每个发射的水平速度和旋转速率。

研究人员将发射器放在一张桌子上,然后在跑步机之间放一个啤酒垫,以不同的速度发射垫子,并在垫子落地的地方做上标记。飞行轨迹被高速摄像机记录下来,研究小组使用了一个名为“追踪者”的程序来提取啤酒垫轨迹上任何一点的坐标。研究人员随后的分析结果与理论预测非常吻合。

Ostmeyer.他的理论模型也可以用来预测其他类型的飞碟的飞行轨迹。例如,他们的模型预测CD会在0.8秒后翻转,而更大更重的铁饼会在16秒后翻转。一张飞行的扑克牌的轨迹最短,只需要0.24秒就会翻转。作者在脚注中写道:“即使是世界纪录保持者小里克·史密斯(Rick Smith Jr.)——他的牌被扔得最远,或者是扑克牌机关枪——也无法避免自己的牌在不到一秒的时间里飞出一个弧线,最后下旋。”

该模型对FRISBEE的预测 - 不考虑由于其曲率导致的任何空气动力学 - 令人惊讶的0.8秒。“当然,飞盘的机翼形式允许它在专业抛出时保持稳定,”他们写道。“原因是飞盘的空气动力学中心非常接近他们的质量中心,因此经历了更少的扭矩。”

我们要为奥斯特梅尔和他的同事们的娱乐性和知识性工作干杯,他们的工作纯粹是出于科学的好奇心。“我们真诚地向所有被啤酒垫砸到的人道歉,”作者在他们的致谢中写道,“无论是由于不准确的目标,还是由于我们鼓动他人进行愚蠢的实验。”

59岁的读者评论

  1. 需要更多的研究。
    2599帖子|挂号的
  2. 这就是我来Ars的目的。这篇文章读起来很有趣。
    在|注册了407个帖子
  3. 纯粹的搞笑诺贝尔奖诱饵。
    2350个帖子|注册
  4. 我读的原因:

    这个故事。

    这是所有。
    |注册了35个帖子
  5. 很确定Innova的人们本来可能会告诉你这20年前。
    |注册了769个帖子
  6. 现在我们需要做一些测试,我们在啤酒杯的边缘放置小切口和折叠,以更好地近似飞盘的行为。看看我们能不能把翻转时间缩短到0。6秒…
    498帖子|挂号的
  7. 他们明年将获得搞笑诺贝尔奖。
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  8. 引用:
    例如,它们的模型预测CD将在0.8秒后翻转

    也许我做错了,但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转,它只是曲线。至少一秒之后。
    4565帖子|挂号的
  9. 我没有读过这篇文章,但大家都知道,大多数飞盘都有点过稳或不稳,这意味着它们会自然地偏离直线飞行。啤酒杯垫非常不稳定,这意味着当被平放时,它们的尾巴会很快离开飞机。

    说实话,半秒钟似乎太长了。此外,我可以投掷一个旋转相对较小的飞盘(与真正的投掷相比),它保持稳定的时间超过0.8秒很多倍。

    我不太相信这种解释。

    编辑:我把它误读成一个飞盘是0.8秒,而不是一张CD。

    在这种背景下,我也不确定他们的意思是什么意思。它不是后退,因为没有向前或向后旋转。

    最后编辑乔纳2021年6月23日星期三下午5:18

    |注册了4663个帖子
  10. andrewb610写道:
    引用:
    例如,它们的模型预测CD将在0.8秒后翻转

    也许我做错了,但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转,它只是曲线。至少一秒之后。


    也许录制重金属时产生的额外质量使它更稳定?我得问问我儿子能不能试试他的AC/DC系列。
    5767个帖子|注册
  11. oldmanalex.写道:
    andrewb610写道:
    引用:
    例如,它们的模型预测CD将在0.8秒后翻转

    也许我做错了,但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转,它只是曲线。至少一秒之后。


    也许录制重金属时产生的额外质量使它更稳定?我得问问我儿子能不能试试他的AC/DC系列。

    等待。我知道为什么。这是一个DVD!

    编辑:刚刚离开表面而不是我的手,它实际上是完美的。
    4565帖子|挂号的
  12. 任何飞行光盘都将自旋或向右自旋(或从上面的顺时针/逆时针查看),并且将在飞行中倾斜,右侧,向前或向后倾斜。我仍然邓不知道什么“backspin”与它有关。Backspin是用于球体,您可以在那里旋转它或远离运动方向。

    如果他们不用普通的英语单词来描述物理,为什么他们至少不用航空/航空词汇呢?俯仰、偏航等。
    |注册了4663个帖子
  13. CatBus写道:
    需要更多的研究。

    最好在一个漂亮的酒吧,每个人都有他们的covid疫苗射击。我志愿者记录数据。
    308帖子|挂号的
  14. 乔纳写道:
    任何飞行光盘都将自旋或向右自旋(或从上面的顺时针/逆时针查看),并且将在飞行中倾斜,右侧,向前或向后倾斜。我仍然邓不知道什么“backspin”与它有关。Backspin是用于球体,您可以在那里旋转它或远离运动方向。

    如果他们不用普通的英语单词来描述物理,为什么他们至少不用航空/航空词汇呢?俯仰、偏航等。


    光盘只是一个1范围。背景下的后申意味着旋转初始方向的逆转,因为它已经翻转,但是角动量的动力使其从其自己的参考框架中旋转不变。
    1266帖子|挂号的
  15. 任期很棒!
    124篇帖子|注册
  16. 这是一个有原因的推出大量的飞镖混合大量的啤酒。
    |注册了526个帖子
  17. 乔纳写道:
    我没有读过这篇文章,但大家都知道,大多数飞盘都有点过稳或不稳,这意味着它们会自然地偏离直线飞行。啤酒杯垫非常不稳定,这意味着当被平放时,它们的尾巴会很快离开飞机。

    说实话,半秒钟似乎太长了。此外,我可以投掷一个旋转相对较小的飞盘(与真正的投掷相比),它保持稳定的时间超过0.8秒很多倍。

    我不太相信这种解释。

    编辑:我把它误读成一个飞盘是0.8秒,而不是一张CD。

    在这种背景下,我也不确定他们的意思是什么意思。它不是后退,因为没有向前或向后旋转。


    实际的飞盘也有空气动力学的影响,向前移动与前缘略微上升,使长稳定的飞行(和任何期望的爬升量)和没有翻转。我最好的一次投掷(使用了当时被称为“锦标赛大师”的模型,我个人最喜欢的和一个绝对巨大的野兽)干净利落地落在了我高中足球场上的端区,从对方20码线附近抛出。我可以让它在离这个距离不远的任何地方干净地着陆——如果风不是太疯狂的话,我可以很容易地把飞盘扔出去,让飞盘飞到人们的头上。40多年过去了,我还是投得不错,但控制能力没有那么强了。

    至于平板和卡片 - 我会说这项研究已经死了。我可以使用Ricky Jay技术扔掉一张长时间的卡片,在飞行中,它旋转了很多(真的,只会让它在飞行时看起来更酷)。我曾经在Mythbuster的博物馆节目中,他们有一个卡投掷领域。几个孩子和他们的父亲站在大约10英尺远离两个抠出目标的线上(亚当和杰米,各种圈子涂上它们)。在观看时,他们将半打卡片扑打到地上并说明这显然是一个神话,卡不能那样做。我悄悄走了起来,抓住一张卡片,展出的距离3倍,没有一个单词将卡片划分到杰米切口围绕颈部水平(这是一个非常幸运的镜头,我瞄准了其他目标,但我没有这么说......)。我想我花了两个小时的更好的部分,显示各种游客如何扔卡片,并在每个人回家时想去的混乱思想的微笑。
    |注册了10002个帖子
  18. 啊,这说得通。经历过很多杯垫啤酒大战之后,我对他们的行为感到很沮丧。不能一直击打对手的屁股真是让人抓狂。我得把这项研究纳入下一场战斗。
    627个帖子|注册
  19. BaritoneGuy写道:
    啊,这说得通。经历过很多杯垫啤酒大战之后,我对他们的行为感到很沮丧。不能一直击打对手的屁股真是让人抓狂。我得把这项研究纳入下一场战斗。


    这一切都是关于旋转和一个完美的快速释放。魔术师使用的技巧是把一副牌全部拿出来,坐在地板上,然后把它们一个一个地扔进15英尺外的帽子里,也在地板上。当你玩完一到两副牌时,你就可以很好地找到基本的牌了,坐下来就可以避免你摔得太用力,当牌掉到你脚边或实际上打到你自己时,你会感到沮丧。我打赌这对啤酒杯也有用。一旦你能把一副牌扔进帽子里,你就会站起来,开始给它施加一些力量。
    |注册了10002个帖子
  20. “又没击中目标。你应该为此申请一笔研究经费!”
    “拿好我的啤酒!”
    149帖子|挂号的
  21. 哈哈

    最后编辑Mr.Morden于23日星期三,2021年8:30

    103帖子|挂号的
  22. PDXuzuki写道:
    我是一个白痴,但这似乎可能不是科学。


    36、科学方法的应用才是使这门学科成为科学的原因,话题无关紧要。同时,他们写下来
    |注册了1145个帖子
  23. CatBus写道:
    需要更多的研究。


    是的!值得得到国家科学基金会的资助!
    |注册了2498个帖子
  24. 现在,我只需要分开啤酒原子。我把那个凿子放在哪里?
    96帖子|挂号的
  25. 你应该知道研究人员正在模拟包括边界条件在内的完整设置;

    实验中使用的每个杯垫(见幻灯片的最后一张照片)都在一品脱冰啤酒下放置了5分钟,在被用于实验之前,玻璃杯里的水被一名博士后学生及时清空。

    一切都以科学的名义。

    编辑:
    他们尝试过饮酒啤酒,但空气动力学受到了负面影响。
    324篇帖子|注册
  26. “为了保持摇晃到最低限度,专业的飞盘玩家知道当他们投掷时添加旋转,确保他们的飞盘在旅行时保持一架飞机。”

    我肯定错过了花钱请人扔飞盘的机会。我看过很多人扔飞盘,每个人扔飞盘的时候都加了一个旋转!
    201帖子|挂号的
  27. 引用:
    爱开玩笑的人用自己的瓶子底敲击目标的瓶子顶部,然后品尝目标的手和衣服上爆炸般的啤酒泡沫。


    第二段中有一个错字。你拼错了混蛋。
    100篇帖子|注册
  28. Peevester写道:
    乔纳写道:
    我没有读过这篇文章,但大家都知道,大多数飞盘都有点过稳或不稳,这意味着它们会自然地偏离直线飞行。啤酒杯垫非常不稳定,这意味着当被平放时,它们的尾巴会很快离开飞机。

    说实话,半秒钟似乎太长了。此外,我可以投掷一个旋转相对较小的飞盘(与真正的投掷相比),它保持稳定的时间超过0.8秒很多倍。

    我不太相信这种解释。

    编辑:我把它误读成一个飞盘是0.8秒,而不是一张CD。

    在这种背景下,我也不确定他们的意思是什么意思。它不是后退,因为没有向前或向后旋转。


    实际的飞盘也有空气动力学的影响,向前移动与前缘略微上升,使长稳定的飞行(和任何期望的爬升量)和没有翻转。我最好的一次投掷(使用了当时被称为“锦标赛大师”的模型,我个人最喜欢的和一个绝对巨大的野兽)干净利落地落在了我高中足球场上的端区,从对方20码线附近抛出。我可以让它在离这个距离不远的任何地方干净地着陆——如果风不是太疯狂的话,我可以很容易地把飞盘扔出去,让飞盘飞到人们的头上。40多年过去了,我还是投得不错,但控制能力没有那么强了。

    至于平板和卡片 - 我会说这项研究已经死了。我可以使用Ricky Jay技术扔掉一张长时间的卡片,在飞行中,它旋转了很多(真的,只会让它在飞行时看起来更酷)。我曾经在Mythbuster的博物馆节目中,他们有一个卡投掷领域。几个孩子和他们的父亲站在大约10英尺远离两个抠出目标的线上(亚当和杰米,各种圈子涂上它们)。在观看时,他们将半打卡片扑打到地上并说明这显然是一个神话,卡不能那样做。我悄悄走了起来,抓住一张卡片,展出的距离3倍,没有一个单词将卡片划分到杰米切口围绕颈部水平(这是一个非常幸运的镜头,我瞄准了其他目标,但我没有这么说......)。我想我花了两个小时的更好的部分,显示各种游客如何扔卡片,并在每个人回家时想去的混乱思想的微笑。


    https://youtu.be/KN4envvlYug

    Ricky Jay Card Throwing - 1985年
    YouTube·MagicWeek
    2020年7月21日

    想象一下如果这些是不锈钢板而不是纸。
    675帖子|挂号的
  29. 现在,如果你用一面......
    2574个帖子|注册
  30. 啤酒盖从拇指和食指之间抛出,手肘抬高,所以它的顶部向上飞。有一个粗糙的/波纹的边缘在加拿大扭曲。在20英尺以上的地方,速度非常快。
    这种测试的另一个优点是每次都需要打开一个新的啤酒,从而保持测试对象的一致性。
    |注册了79个帖子
  31. 你们其中一个应该做啤酒垫飞盘*制造者KickStarter / IndieGoGo !

    一个“冲孔”模具装置——用一只手挤压——把一个标准纸板啤酒垫弯曲成一个有唇的迷你纸板飞盘。

    可能有多种方法,比如他们使用冲孔模具来制造饮料罐——除了它是一个手动驱动的扁平冲孔模具。为了进一步帮助将嘴唇向内折叠,可以使用一些肋纹或切边器/穿孔器(通过塑料凹痕)来帮助边缘更容易地折叠成可用的稳定嘴唇,并可能在啤酒垫的中间略微“圆顶”。

    也许是20美元或25美元联赛后covid派对礼物,免费一包12或24个精美的促销纸板啤酒垫,上面有产品网址(转换成迷你飞盘),客人可以带回家,并订购自己的啤酒垫飞盘制造商。非常适合户外后院烧烤派对。

    一种充分强大的塑料原型可能是通过激光烧结ABS印刷的3D,最终作为压铸ABS /雕刻木/铸铝。只能是一个两件式塑料装置,折叠打开,你插入垫子,你折叠它,你挤压。杠杆效果使啤酒垫变形成一个良好的迷你飞盘形状。瞧!

    标准圆形啤酒垫为103mm,标准方形啤酒垫为93mm;理论上一个创意设计可以容纳2个标准尺寸的啤酒垫。但我只满足于一个兼容标准103mm纸板啤酒垫。

    我将给出2个承诺,只要它的价格合理,并且你可以在YouTube上创造出惊人的投掷改进(可能是2x-3x距离)。

    *确保您从WHAM-O许可商标,他们已经有些保护了。或者也许只是使用“啤酒垫飞行光盘制造商”
    1643帖子|挂号的
  32. “恶作剧的人不留痕迹。”

    如果受害者够快就不会。
    |注册了339个帖子
  33. 引用:
    Ostmeyer等人。的理论模型也可用于预测其他类型的飞碟的飞行轨迹。例如,他们的模型预测CD会在0.8秒后翻转,而更大更重的铁饼会在16秒后翻转。

    我从中得到的是,如果有人要扔啤酒杯垫,他应该用铁饼做杯垫。

    而且可能是挑战者号的大体方向,只要没有易碎的东西挡住去路。
    1804帖子|注册
  34. 我是一名软件开发人员,接受过正规教育,不是IT,而是物理。我不常怀疑我的职业选择,但有时我真的怀疑。
    |注册了22个帖子
  35. 引用:
    随机扔在当地酒吧周围的啤酒垫不会科学严谨


    [所需的引用]
    794帖子|挂号的
  36. 所以人们可以用一些压花制作更好的飞行过山车?
    14帖子|挂号的
  37. 乔瓦尔州写道:
    很确定Innova的人们本来可能会告诉你这20年前。


    更像是稳定的Ed Headrick在57年前弄错了它。
    655帖子|挂号的
  38. 告密者写道:
    所以人们可以用一些压花制作更好的飞行过山车?


    根据印刷方法的不同,有些实际上已经压印了,就像我们在这里看到的一些例子(Flickr Beer Mat组)

    我的直觉告诉我,那些有更接近周长的同心圆的行星将是进一步研究的好对象。然而,不对称模式可能产生更好的飞行特性,以创造完美的啤酒垫回旋镖。

    啤酒饱和印刷与未印刷区域的程度,造成不均匀的重量分布和乳渣,也是严重的 调查
    3370帖子|挂号的

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渠道Ars Technica