– Объясняю специально для бестолковых: физик без знания химии подобен балерине уже безрукой: хочет станцевать маленьких лебедей, а махать-то нечем. А так как тема сегодняшней лекции касается уравнения Стокса-Навье, которые вообще-то про жидкости, то изучать их в отсутствие упомянутых жидкостей как-то некузяво. Еще вопросы есть? Да, заранее предупреждаю: то, что вы увидите, категорически не рекомендуется повторять в домашних условиях. Потому что просто физика может вам разве что голову оторвать в соответствии с третьим законом товарища Ньютона, а вот химия легко может вас отправить на тот свет постепенно и в жутких мучениях. Итак, приступим… да, вот в этом аквариуме простая вода налита – но это пока.
По просьбе Веры один из парней включил проекционный фонарь с дуговой лампой – и содержимое аквариума отразилось на повешенной на доске белой простыне. То есть – так как в аквариуме была обычная вода – эта простыня стала всего лишь ярко освещенной.
– Итак, показываю: я специально сделала два таких химических кусочка на веревочке, кусочки содержат внутри красители – для бестолковых особо поясняю: довольно ядовитые красители. А снаружи они покрыты тонким слоем казеина и поэтому я их в воду опускаю – а ничего не происходит. Пока не происходит… ага, клей поплыл. Теперь я медленно поднимаю первый кусочек, и что же мы видим? Мы видим, что за комочком остается ровный красный след. Это потому, что окрашивается только вода на поверхности комочка, и эта красная вода с остальной вообще не смешивается. Потом, конечно, из-за диффузии смешается, но мы так долго ждать не будем. Теперь я берусь за другую веревочку и быстро ее тяну наверх. Красный след тоже остается, но не ровный, а весь какой-то покореженный. Это происходит потому, как мне рассказали наши ученые физики, что в первом случае у нас поток жидкости получился ламинарный, то есть невозмущенный, а во втором – турбулентный, и краска показывает нам степень возмущения этого потока столь грубым с ним обращением. Это я продемонстрировала всего лишь то, о чем мы с вами сегодня говорить будем… ага, вот и лампа поплыла…
Вера подошла к мензурке, со дна которой начал медленно подниматься прозрачный зеленый шар:
– Вот это – тоже демонстратор уравнений, которые нам предстоит сегодня изучить. И тоже до жути ядовитый, зато наглядный. Там снизу лампочка нагрела более тяжелое вещество, оно расширилось и медленно и неторопливо стало всплывать. За счет сил поверхностного натяжения вещество это пытается принять форму шара, а сопротивление жидкости – которое нам описывает то самое уравнение Стокса – эту форму старается исказить – и это ему удается, хотя пока и без особого успеха, так как эта зеленая дрянь движется довольно ламинарно. Сейчас наверху она остынет, съежится, плотность ее вырастет – и она мирно опустится обратно на дно. То есть она думает, что мирно, но мы включим вторую лампочку… греть ее будем пошустрее и посильнее… вот, смотрите: вверх бяка поплыла заметно быстрее, уравнение Стокса ее начинает изрядно корежить – и мы видим это своими собственными глазами. Ладно, пусть дальше развлекается, минут через пять желающие увидят, как динамическое сопротивление в жидкости этот кусок вообще порвет на мелкие части… а теперь перейдем к той загадочной формуле, которая нам всё это бесформенное художество позволяет описать в строгой математической форме. Именно в математической: если ученый не знает физику и химию, то он подобен всего лишь безногой и безрукой балерине – а если он математику не знает, то вообще неважно, если ли у него руки и ноги, так как отсутствие головы делает все эти мелкие детали вообще неважными.
– Красиво… ты смотри, уже на два куска зеленая хрень разорвалась… Старуха, а как самому такую штуку сделать?
– Я же сказала: ни в коем случае не повторяйте это в домашних условиях! Здесь это проделывали специально тренированные люди – а вы сможете считать себя достаточно подготовленными лишь по окончании университета. То есть сами себя такими будете считать, а окружающим еще года три ждать придется, пока вы обретенные знания не научитесь применять на практике…
– Жалко…
– Жалко у пчелки в попке, а мы сейчас изучим уравнение Навье-Стокса. Оно вообще-то довольно простое, в векторном виде выглядит вот так, – Вера быстро написала уравнение на доске, – но есть одна мелкая загвоздка: дифференциальные уравнения в частных производный нам на математике должны дать на втором курсе, так что я здесь диаметрально отличаюсь от столицы Камбоджи.
– А при чем тут Камбоджа? – с о смехом поинтересовался кто-то?
– А при том. Столица Камбоджи называется Пномпень, а я в дифурах строго наоборот пень пнём. Но на наше всеобщее счастье к нам присоединился уважаемый Анатолий Болеславович, который к импортному городу вообще никак не относится, и он, надеюсь, поможет нам разобраться с этими кроказябрами. Анатолий Болеславович, расскажите нам пожалуйста, что за ересь я тут написала и как вообще нам, простым советским студентам, с этим жить…
