Verifiera en Vortex

På 1960-talet, främst tack vare MITs maskinteknikprofessor Ascher Shapiro ’38, PhD ’46, blev världen fängslad av frågan om hur ett badkar dräneras.



människor på sina mobiltelefoner

Harold Edgerton fångade denna sidovy av en vattenvirvel 1939. Mer än två decennier senare skulle Ascher Shapiro demonstrera Coriolis-effekten i badkarsskala.

Forskare var medvetna om att jordens rotation förändrar banan för objekt i rörelse. Detta fenomen gör att vädersystem med lågt tryck vrider sig moturs på norra halvklotet och medurs på södra halvklotet. Coriolis-effekten, som den är känd, hade länge varit väldokumenterad i så stor skala.





Men trots tidigare försök hade ingen visat att effekten – som först beskrevs 1835 av den franske ingenjören och matematikern Gustave-Gaspard Coriolis – fungerar i mycket små skalor också. Även om det i teorin borde påverka badvattnets utlopp genom ett avlopp, ansågs Coriolis-effekten vara för liten för att ses.

År 1962, samma år som Watson och Crick fick sitt Nobelpris för upptäckten av dubbelspiralen, satte Shapiro upp ett komplicerat test för att en gång för alla försöka visa att Coriolis-effekten faktiskt kunde ses på skalan. av ett vanligt hushållsbadrum.

För sitt experiment använde Shapiro ett cirkulärt, plattbottnat badkar med ett centrerat avloppshål på tre åttondelar av en tum i diameter, till vilket han fäste en 20 fot lång slang, pluggd med en propp i änden. Han fyllde tanken sex tum djup med rent, rumstempererat vatten.



Små variationer – luftrörelser, en temperaturförändring, en ytstörning – skapar flytströmmar som överskuggar Coriolis-effekten. Så Shapiro gjorde mycket mixtrande för att eliminera dessa möjliga störningskällor - täckte tanken med ett plastark för att hålla luftströmmar ute, till exempel, och kontrollerade noggrant rummets temperatur. Han fyllde också tanken genom att virvla in vatten medurs, så att om vattnet tappats moturs, så skulle riktningen inte ha påverkats av hur tanken fylldes.

Efter att ha låtit vattnet lägga sig i 24 timmar drog Shapiro försiktigt ut pluggen från änden av slangen och placerade försiktigt ovanför avloppet en liten flottör gjord av två korsade träskivor en tum lång. Det tog cirka 20 minuter för badkaret att rinna av helt. Under de första 12 till 15 minuterna förblev flottören orörlig. Sedan började den rotera nästan omärkligt, moturs, och nådde en topphastighet på ungefär ett varv var tredje till var fjärde sekund.

Att bevisa att Coriolis-effekten kan upptäckas i en tank i badkarsstorlek, om än under noggrant kontrollerade förhållanden, var en anmärkningsvärd prestation. På MIT:s latitud 42° var effekten bara trettio miljondelar av gravitationen, vilket är så liten att den kommer att övervinnas genom fyllning och till och med temperaturskillnader och vattenföroreningar, rapporterade en av många tidningar och tidskrifter som täckte experimentet.

Shapiros resultat publicerades i Nature och verifierades av kollegor som använde hans teknik för att demonstrera ett medurs flöde på södra halvklotet. Fynden fascinerade en nyfiken publik i alla åldrar. Shapiro skulle också bli känd för att förklara och förbättra aerodynamiken hos golfbollsgropar, samt för att hjälpa till att utveckla intraaortaballongen för hjärtpatienter och apparater för att behandla blodproppar, astma, emfysem och glaukom. Men i mer än ett decennium efter badkarstestet skulle han få brev och tidningsurklipp från hela världen om vad som kallades badkarsvirvelkontroversen.



Flera elever frågade hur man skulle upprepa experimentet för klassprojekt, medan en lärare i Kalifornien som hade besökt 87 länder erkände att dra badkarspluggar hade blivit en hobby för henne: jag har dragit dem från Tierra del Fuego till Barrow, Alaska och Narvik, Norge, till Kapstaden och Tasmanien. Ett förbryllande brev från en förläggare i Pennsylvania beskrev försök att använda Shapiros arbete i experiment med växter: Jag försöker duplicera resultat nu i mitt växthus, med pelargoner. En man från Lausanne, Schweiz, skrev flera gånger och insisterade på att rotation av badkarets dränering var kopplat till barometertryck. Hans tredje brev till Shapiro, som nådigt hade svarat på de två första, avslutades. Jag hoppas att du inte har något emot detta; Jag njuter av det.

För ett till synes obetydligt problem var badkarsfrågan stor i hans karriär. När han dog 2004 löd den första raden i hans dödsannons i Boston Globe: Dr. Ascher Shapiro ville ha koll på hur vätskor rör sig oavsett om de virvlade ner i badkarets avlopp eller strömmade genom människokroppen.

Dölj

Faktisk Teknik

Kategori

Okategoriserad

Teknologi

Bioteknik

Teknisk Policy

Klimatförändring

Människor Och Teknik

Silicon Valley

Datoranvändning

Mit News Tidningen

Artificiell Intelligens

Plats

Smarta Städer

Blockchain

Huvudartikel

Alumnprofil

Alumnikoppling

Mit News-Funktion

1865

Min Syn

77 Mass Ave

Möt Författaren

Profiler I Generositet

Ses På Campus

Alumnbrev

Nyheter

Val 2020

Med Index

Under Kupolen

Brandslang

Oändliga Berättelser

Pandemic Technology Project

Från Presidenten

Cover Story

Fotogalleri

Rekommenderas