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雨滴着落为何不伤东谈主?张向阳开启“数学马拉松”求解流膂力学基本方程

发布日期:2024-10-22 17:19    点击次数:192

封面新闻记者 吴雨佳

10月6日,搜狐首创东谈主、董事局主席兼首席实施官、物理学博士张向阳硬核解构“雨滴为什么不伤东谈主”背后的流膂力学旨趣,并求解了被称为“数学史上最难方程之一”的纳维尔-斯托克斯方程。看似简短的生存问题背后,触及到多个层级的数学和物理旨趣。

雨滴从几千米的高空着落为什么不伤东谈主?雨滴着落的情景等同于解放落体吗?张向阳证实这一气候背后的旨趣:雨滴受到空气阻力影响,着落速率越大受到的阻力越强,其情景不是恒定加快度的解放落体。

为了从根智力略这一论断,张向阳从第一性旨趣开拔去筹算球形物体在不可压缩流体中受到的阻力公式,也便是斯托克斯定律。尽管论断看起来简短,但其推导经过极为复杂,触及到诸大量学观念和数学措施。

张向阳欺诈张量分析的器具改写纳维尔-斯托克斯方程,并在小雷诺数相通的情况下求解球形物体在粘性流体中匀速通顺时的流体速率、压强漫衍,由此推导出对于阻力的斯托克斯定律。

“今天内容是数学物理措施的一节课。”张向阳在推导纳维尔-斯托克斯方程经过中展现了玄妙的数学科罚措施,比如使用张量分析、爱因斯坦乞降限定等广义相对论措施,以及弧线坐标系的散度、旋度和梯度、差异变量法、切换直角坐标和球坐标等。

现场互动智力,张向阳与高校学子们针对雨滴的变化、情景伸开了进一步究诘,他指出雨滴半径变化会影响千里减慢度,然则否会在气温、压强影响下集聚成更大的雨滴,需要对流体的粘滞悉数进行测量实践,是更为复杂的工程问题。“万物齐有理”,张向阳还先容,流膂力学在工程应用上颠倒平常,比如火箭辐照弹谈轨谈的名义流体、飞机腾飞的推升力、汽车制造的涡流等均有其关连考虑。

一个雨滴着落的日常问题教学了近5 个小时,看似简短的方程竟然包含了这样多推导。在张向阳看来,好多东西比设想的要复杂,咱们要心胸敬畏、不行不求甚解,惟有真是推导分解了经过成为我方的学问,才能机动欺诈去创造考虑。他还保举“1/3念书道”成果突出高——即1/3技巧念念考、1/3技巧念书、1/3技巧推导,“一定要裁汰被迫摄取学问的技巧比例,把书放下来,我方来想问题、推导。”

有学生提到,5个小时的硬核直播对于99%的巨匠来说有点难,若何看待传播这种学问的真理?张向阳暗示,物理是一门需要筹算的科学,即使当今听不懂也没研讨系,通过直播回放、短视频不错反复学习,以后总有一些东谈主会懂。他还指出,咱们处在视频自媒体期间,一个科研大致小限制教学和考虑的话题通过巨匠传媒就能酿成一个公众事件,群众用自媒体把所学所懂的事情讲出来很突出念念,使得东谈主类学问传播更充分,创造性更强。