Giải thích: thí nghiệm thả cao độ | H-care.vn

Theconversation 0 lượt xem
Giải thích: thí nghiệm thả cao độ

 | H-care.vn

Có điều gì đó kỳ lạ đang diễn ra bên trong thí nghiệm thả cao độ nổi tiếng thế giới với giọt cuối cùng hình thành nhanh hơn nhiều so với vài giọt cuối cùng.

Cho đến nay đã có chín sự cố và hiện tại mọi sự chú ý đang dồn vào việc cố gắng theo dõi sự cố thứ mười, dự kiến ​​vào khoảng những năm 2020.

Thí nghiệm thực tế bắt đầu vào tháng 10 năm 1930 và hiện được Kỷ lục Guinness Thế giới công nhận là thí nghiệm trong phòng thí nghiệm kéo dài nhất, và trong suốt thời gian đó, không ai nhìn thấy một giọt hắc ín nào rơi xuống.

Nhưng những gì bắt đầu như một hội nghị demo đơn giản đã thu hút được sự quan tâm của hàng chục nghìn người trên khắp thế giới.

lúc đầu

Người tạo ra thí nghiệm và người giám sát đầu tiên của nó là Giáo sư Thomas Parnell, giáo sư vật lý đầu tiên tại Đại học Queensland. Năm 1927, ông chuẩn bị thí nghiệm để chứng minh độ nhớt của hắc ín, chất lỏng đặc nhất được biết đến.

Giáo sư Parnell đun nóng một ít hắc ín và rót vào một cái phễu thủy tinh, sau đó để nguội trong ba năm. Vào tháng 10 năm 1930, đáy phễu bị cắt và cao độ bắt đầu chảy.

Phải mất tám năm để giọt đầu tiên rơi xuống. Năm lần giảm tiếp theo mất từ ​​bảy đến chín năm để giảm, với lần giảm thứ sáu rơi vào tháng 4 năm 1979.

Sau đó, cú ném thứ sáu giảm xuống vào năm 1979.
Đại học Queensland, tác giả cung cấp

Lần thả thứ bảy rơi vào tháng 7 năm 1988, chín năm sau lần thả thứ sáu, và có vẻ như thí nghiệm thả cao độ đã tiết lộ tất cả những gì nó mang lại.

Nhưng hiếm khi khoa học đi theo kế hoạch. Trong những gì có thể được mô tả là thời gian tương đối gần đây, thí nghiệm giảm độ cao đã trở nên khó dự đoán hơn nhiều.

Mùa thu thứ tám rắc rối

Lần giảm thứ tám mất hơn 12 năm để giảm. Không ai chắc chắn tại sao nó lại mất nhiều thời gian như vậy. Có lẽ đó là do áp suất giảm dần của khối hắc ín còn lại trong phễu.

Một lời giải thích khác là tòa nhà tổ chức thí nghiệm ném bóng đã được cải tạo vào những năm 1980 và người ta cho rằng máy điều hòa không khí mới được lắp đặt đang làm mát thí nghiệm, khiến cho mặt sân trở nên nhớt hơn.

Bằng chứng ủng hộ giả thuyết này là kích thước vật lý của giọt thứ tám, lớn hơn đáng kể so với các giọt trước đó.

Giáo sư John Mainstone với lần giảm thứ tám hình thành vào năm 1990.
Đại học Queensland, tác giả cung cấp

Người ta hy vọng rằng giọt thứ chín có thể làm sáng tỏ câu đố này, nhưng khi giọt thứ chín bắt đầu rơi xuống, nó va chạm với đuôi của giọt thứ tám trong chiếc cốc bên dưới.

Thay vì thay đổi thí nghiệm, Giáo sư John Mainstone, người giám sát thứ hai của độ dốc, nghĩ rằng tốt nhất nên để độ dốc như Giáo sư Parnell đã tạo ra nó để xem điều gì sẽ xảy ra.

Sau một thập kỷ, rõ ràng là giọt thứ chín lớn hơn và giảm chậm hơn bảy giọt đầu tiên. Nhưng điều này không giúp giải quyết các câu hỏi chưa được trả lời vì các điều kiện thí nghiệm đã thay đổi: giọt thứ chín đang được hỗ trợ bởi giọt thứ tám.

Đó là bản chất của khoa học mà nhiều chìa khóa đã được tìm thấy đã được ném vào các tác phẩm. Vào đầu năm 2012, tôi đã thiết lập một máy quay video để ghi lại thí nghiệm giảm độ cao và tạo một video tua nhanh thời gian để có thể xem được độ giảm độ cao.

Đến giữa năm 2013, rõ ràng là đợt sụt giảm thứ chín sẽ không thực sự đi xuống mà thay vào đó sẽ hạ cánh nhẹ nhàng.

Mặc dù thật đáng thất vọng khi biết rằng mức giảm thứ chín sẽ không giảm, nhưng mức giảm cao độ vẫn cung cấp những hiểu biết mới. Phần thân của cú rơi thứ tám bị cong và gãy, thời gian trôi đi cho thấy cú rơi thứ chín đang tăng tốc, và mục tiêu vẫn là trở thành người đầu tiên trong lịch sử chứng kiến ​​sự kết thúc của cú rơi nhựa đường.

chưa có nhân chứng

Kể từ khi thí nghiệm giảm độ cao bắt đầu vào những năm 1930, chưa ai thực sự chứng kiến ​​độ giảm độ cao. Giáo sư Parnell và Mainstone biết ngày của giọt nước đơn giản vì giọt nước được gắn vào một ngày và đã rơi vào ngày hôm sau.

Một máy tính và máy ảnh đã được thiết lập để ghi lại cú ngã thứ tám vào năm 2000, nhưng không may mất điện đúng lúc đã khiến cú ngã không được ghi lại.

Mặc dù mức giảm thứ chín không thực sự giảm, nhưng đã có rất nhiều sự quan tâm trên khắp thế giới (31.335 người từ 158 quốc gia đã đăng ký để xem một luồng video trực tiếp) về thời điểm chính xác mà mức giảm thứ chín sẽ hạ cánh.

Đang chờ bản phát hành tiếp theo giảm xuống.
Đại học Queensland, tác giả cung cấp

Với chiếc máy ảnh tua nhanh thời gian mà anh ấy đã cài đặt, chiếc máy ảnh này cũng đang quay video liên tục trong bốn ngày gần đây nhất và hai máy quay video bổ sung được lắp đặt để dự đoán sự biến mất của giọt nước thứ chín, người ta cho rằng thời điểm chính xác của vụ nổ cuộc đổ bộ sẽ gặp nhau lần đầu tiên trong lịch sử.

Nhưng thí nghiệm thả cao độ có kế hoạch khác.

Khi một thứ gì đó, chẳng hạn như nước hoặc hắc ín, nhỏ giọt, giọt nước bắt đầu với vận tốc bằng không và sau đó rơi tự do với gia tốc 9,8 m/s.haivà dừng lại khi nó rơi xuống đất.

Xác định thời điểm điều này xảy ra thật dễ dàng do những thay đổi đáng chú ý về tốc độ. Thật không may, giọt thứ chín sẽ không rơi tự do, vì vậy nó sẽ không có tốc độ tăng đột ngột.

Điều khiến vấn đề trở nên tồi tệ hơn là cú ngã thứ 9 không hạ cánh ngay trên đỉnh của cú ngã thứ 8 – nó sẽ nhận một cú đấm xiên và tiếp tục rơi xuống sau khi tiếp đất.

Điều này có nghĩa là việc xác định thời điểm giọt thứ chín hạ cánh là vấn đề nhận thấy tốc độ rơi của nó thay đổi từ cực kỳ chậm sang thậm chí còn chậm hơn.

Không ai trên trái đất có thể hy vọng nhìn thấy khi nào sự thay đổi đó sẽ xảy ra. Dự đoán tốt nhất của các nhà quan sát ban đầu là thời gian hạ cánh trong khoảng thời gian bốn ngày từ ngày 11 đến ngày 14 tháng 4 năm 2014.

Người ta hy vọng rằng việc hạ cánh có thể được nhìn thấy trên video tua nhanh thời gian, được tạo từ một loạt ảnh tĩnh được chụp mỗi ngày một lần, do đó tăng tốc chuyển động lên hai triệu lần.

Thật không may, lần rơi thứ tám gần máy ảnh hơn một chút so với lần thứ chín, vì vậy điểm tiếp xúc của nó bị che khuất khỏi tầm nhìn. Nhưng với phân tích thời gian trôi đi, có thể xác định ngày hạ cánh.

Trong một phân tích của Tiến sĩ Anthony Jacko và tôi, biểu đồ (bên dưới) cho thấy vị trí của đợt giảm giá từ ngày 4 tháng 4 đến ngày 23 tháng 4. Độ dốc của dữ liệu cho biết tốc độ mà cao độ giảm xuống.

Khi nào giọt thứ chín sẽ rơi trong thí nghiệm Pitch Drop?
tác giả cung cấp

Có thể nhìn thấy sự gián đoạn vào khoảng ngày 12/11 tháng 4, trong đó màu sắc thay đổi từ giảm dần với tốc độ 0,25 mm mỗi ngày (đường màu xanh lam) thành 0,1 mm mỗi ngày (đường màu xanh lá cây), cho biết cuộc đổ bộ xảy ra vào ngày 11 hoặc 12 tháng 4.

Thời gian chính xác có thể bị hạn chế hơn vì tôi đủ may mắn để kiểm tra kỹ sự sụt giảm màu sắc vào khoảng trưa ngày 11 tháng 4 (sau khi bức ảnh thứ 11 được chụp) và một khoảng cách nhỏ, chỉ một phần milimet, vẫn có thể nhìn thấy được giữa bức ảnh thứ chín và giọt thứ tám.

Với tốc độ hạ cánh được chỉ ra trong hình trước, có thể kết luận rằng cuộc đổ bộ diễn ra vào ngày 12 tháng 4.

Mặc dù điều này làm sáng tỏ câu hỏi về thời điểm giọt thứ chín hạ cánh, nhưng nhiều câu hỏi đã được đặt ra về thử nghiệm Pitch Drop.

Sau khi cú rơi thứ tám tiếp đất mà không bị vỡ, người trông coi thứ hai và thứ ba, Giáo sư Mainstone và White, đã có nhiều cuộc trò chuyện về việc phải làm gì nếu cú ​​rơi thứ chín cũng chạm vào.

Một điều mà họ đã cân nhắc từ rất sớm là nâng phễu thủy tinh lên để cung cấp thêm không gian cho các giọt nước hình thành và sau đó hy vọng sẽ vỡ ra. Nhưng vào thời điểm họ cô lập điều này như một quá trình hành động thì đã quá muộn, vì giọt thứ tám dường như đã được gắn chặt vào đống giọt bên dưới nó.

Đã phát hiện ra sự sụt giảm cao độ

Không muốn tái diễn với lần thả thứ chín, vào ngày 24 tháng 4 năm nay, Giáo sư White quyết định thay cốc thủy tinh: lần đầu tiên sau nhiều thập kỷ, ông đã tháo tấm kính cloche che phủ thí nghiệm thả cao độ.

Giáo sư White, người thứ ba và là người giám sát hiện tại của thí nghiệm thả cao độ.
Đại học Queensland, tác giả cung cấp

Anh ta hoặc bất kỳ ai còn sống không hề hay biết, có một con dấu niêm phong giữa lọ chuông và bệ gỗ đặt thí nghiệm, và con dấu đó đã xuống cấp theo thời gian.

Thay vì chuông chuông nâng lên như mong đợi, toàn bộ thiết lập thử nghiệm nhanh chóng nâng lên cùng với chuông trước khi tách ra và rơi trở lại. Điều này làm cho cuống của giọt thứ chín tách hoàn toàn khỏi phễu mà nó rơi xuống.

Khi hình dung thân cây bị gãy, người ta quan sát thấy một điều khá kỳ lạ. Có một chỗ lõm ở giữa thân cây cho thấy giọt thứ chín không được đỡ bởi toàn bộ mặt cắt ngang hình tròn của thân cây hình trụ từ phía trên, mà bằng một vòng ngoài vì thân cây ở điểm gãy rỗng.

mọi thứ đang tăng tốc

Một quan sát gây tò mò khác là giọt nước thứ mười có thể hình thành nhanh hơn dự kiến. Phân tích sáu tháng đầu tiên của trình tự tua nhanh thời gian cho thấy âm lượng của giọt thứ mười tăng với tốc độ xấp xỉ 19 mm.3 một ngày, đó là khoảng một centimet khối cứ sau 50 ngày.

Năm 1984, bài báo đầu tiên và duy nhất được xuất bản về thí nghiệm thả cao độ chỉ ra rằng độ nhớt của cao độ (trung bình trong sáu giọt đầu tiên) là 2,3 × 10số 8 Pa s (pascal giây): Đó là khoảng 250 tỷ lần so với nước.

Sử dụng cùng kích thước với tờ giấy, tôi tính được độ nhớt của giọt thứ mười là 2,7 × 107 Pa s: khoảng 30 tỷ lần so với nước.

Đợi giọt thứ mười rơi xuống.
tác giả cung cấp

Mặc dù giá trị mới này nhỏ hơn một bậc so với giá trị trước đó và sẽ giải thích tốc độ dòng chảy rõ ràng nhanh hơn, nhưng nó nằm trong phạm vi giá trị được dự đoán bởi bài báo gốc, sử dụng mô hình bao gồm các biến đổi nhiệt độ hàng ngày và theo mùa.

Một phát triển khác gần đây cho thí nghiệm thả cao độ, có thể giải thích tốc độ dòng chảy tăng lên ở giọt thứ mười, là ánh sáng trong tủ thí nghiệm.

Vào tháng 4 năm 2010, tôi đã sắp xếp việc lắp đặt bóng đèn huỳnh quang trong tủ trưng bày. Vài năm sau, chúng được trao đổi để lấy các halogen nóng hơn nhiều.

Vì thử nghiệm ném bóng có lượng người hâm mộ trên khắp thế giới xem trực tiếp qua internet nên đèn phải được bật liên tục. Nhưng điều này làm tăng nhiệt độ trong hộp trưng bày, và để làm cho vấn đề tồi tệ hơn, đốm hắc ín được niêm phong bên trong nhà kính của chính nó: lọ chuông.

Vào ngày 17 tháng 10 năm nay, Giáo sư White và tôi đã thực hiện một số phép đo nhiệt độ cho thấy rằng thí nghiệm giảm cao độ cao hơn vài độ so với nhiệt độ xung quanh và thay đổi, với cao độ ở đầu phễu nóng hơn cao độ gần 10 độ. trong giọt

Sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy, điều này có thể giải thích độ nhớt thấp hơn và sự hình thành nhanh chóng của giọt thứ mười.

Thật khó để nói mức độ ảnh hưởng của việc tăng nhiệt độ, vì các bản ghi nhiệt độ chưa bao giờ được lưu giữ, vì thí nghiệm giảm độ cao được bắt đầu đơn giản như một minh chứng, nhưng đó là điều chúng ta sẽ tìm ra.

Các đèn lõm hiện đã được thay đổi thành đèn LED mát hơn nhiều, đưa thí nghiệm giảm sắc độ trở lại nhiệt độ phòng.

Hy vọng rằng trong sáu tháng nữa sẽ có đủ dữ liệu để so sánh, nhưng một lần nữa, có lẽ việc giảm âm có thể có kế hoạch khác và có thể mất nhiều thời gian hơn.

Xét cho cùng, không thể biết được thí nghiệm thả cao độ sẽ trải qua bao nhiêu người giám sát nữa trước khi hoàn thành việc tiết lộ tất cả bí mật của nó. Tôi đoán chúng ta sẽ phải chờ xem.

Hãy theo dõi thử nghiệm giảm độ cao trên trang web Tenth Watch.

Bài viết liên quan

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Protected with IP Blacklist CloudIP Blacklist Cloud