# data[].attributes.headline
Нерозв'язані проблеми фізики

# data[].attributes.subject
Нерозв'язані проблеми фізики

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Список нерозв'язаних у сучасній фізиці проблем наведений у ряді видань, зокрема Гінзбургом І. Ф.. Деякі із цих проблем носять теоретичний характер, що означає, що сучасні теорії виявляються нездатними пояснити певні спостережувані явища або експериментальні результати. Інші проблеми є експериментальними, а це означає, що є труднощі експериментальної перевірки пропонованої теорії.

Наступні проблеми є або фундаментальними теоретичними проблемами, або теоретичними ідеями, для яких відсутні експериментальні дані. Деякі з цих проблем тісно взаємозалежні. Наприклад, додаткові виміри або суперсиметрія можуть розв'язати проблему ієрархії. Уважається, що повна теорія квантової гравітації здатна відповісти на більшу частину з перерахованих питань (крім проблеми острова стабільності).

Розпад метастабільного вакууму

Чому передбачена маса квантового вакууму мало впливає на розширення Всесвіту?

Квантова гравітація

Чи можна об'єднати квантову механіку і загальну теорію відносності в єдину самоузгоджену теорію (можливо, це квантова теорія поля)?. Чи є простір-час принципово неперервним чи дискретним? Чи буде самоузгоджена теорія використовувати гіпотетичний гравітон чи вона буде повністю продуктом дискретної структури простору-часу (як в петльовій квантовій гравітації)? Чи існують відхилення від передбачень загальної теорії відносності для дуже малих або дуже великих масштабів або в інших надзвичайних обставинах, які випливають із теорії квантової гравітації?

Чорні діри, зникнення інформації в чорній дірі, випромінювання Гокінга

Чи продукують чорні діри теплове випромінювання, як це пророкує теорія? Чи містить це випромінювання інформацію про їхню внутрішню структуру, як це припускає дуальність тяжіння-калібрувальна інваріантність, чи ні, як випливає з оригінального розрахунку Гокінга? Якщо немає й чорні діри можуть безупинно випаровуватися, то що відбувається з інформацією, що зберігається в них (квантова механіка не передбачає знищення інформації)? Чи випромінювання в якийсь момент зупиниться, коли від чорної діри мало що залишиться? Чи є який-небудь інший спосіб дослідження їх внутрішньої структури, якщо така структура взагалі існує?

Додаткові виміри

Чи існують в природі додаткові виміри простору-часу, крім відомих нам чотирьох? Якщо так, то яка їхня кількість? Чи є розмірність фундаментальною властивістю Всесвіту чи вона є результатом інших фізичних законів? Чи можемо ми експериментально "спостерігати" вищі просторові виміри?

Інфляційна модель Всесвіту

Чи правильна теорія космічної інфляції, і якщо так, то які докладні деталі цієї стадії? Що являє собою гіпотетичне інфлатонне поле, відповідальне за ріст інфляції? Якщо інфляція відбулася в одній точці, чи є це початком самопідтримувального процесу за рахунок інфляції квантово-механічних коливань, який буде тривати в зовсім іншому, віддаленому від цієї точки місці?

Мультивсесвіт

Чи є фізичні причини існування інших всесвітів, які принципово неспостережувані? Наприклад: чи існують квантовомеханічні "альтернативні історії" або "множина світів"? Чи існують "інші" всесвіти з фізичними законами, що є результом альтернативних способів порушення очевидної симетрії фізичних сил при високих енергіях, розташовані, можливо, неймовірно далеко через космічну інфляцію? Чи є виправданим використання антропного принципу для рішення глобальних космологічних дилем?

Принцип космічної цензури і гіпотеза захисту хронології

Локальність

Чи існують нелокальні явища у квантовій фізиці? Якщо існують, чи не мають вони обмеження в передачі інформації, або: чи може матерія також рухатися нелокальним шляхом? При яких умовах спостерігаються нелокальні явища? Які наслідки існування або відсутності нелокальних явищ для фундаментальної структури простору-часу? Як це пов'язано з квантовим зчепленням? Як це витлумачити з позицій правильної інтерпретації фундаментальної природи квантової фізики?

Майбутнє Всесвіту

Проблема ієрархії

Чому гравітація є такою слабкою силою? Вона стає великою тільки в планківському масштабі, для часток з енергією порядку 10¹⁹ ГеВ, що набагато вище електрослабкого масштабу (у фізиці низьких енергій домінує енергія в 100 ГеВ). Чому ці масштаби так сильно відрізняються один від одного? Що заважає величинам електрослабкого масштабу, таким як маса бозону Гіґґса, одержувати квантові виправлення на масштабах порядку планковських? Чи є рішенням цієї проблеми суперсиметрія, додаткові виміри або просто антропне тонке настроювання Всесвіту?

Магнітний монополь

Чи існували частинки - носії "магнітного заряду" у які-небудь минулі епохи з більш високими енергіями? Якщо так, тобто чи збереглися які-небудь з них на сьогоднішній день? (Поль Дірак показав, що наявність деяких типів магнітних монополів могла б пояснити квантування заряду.)

Розпад протона і Велике об'єднання

Як можна об'єднати три різні квантово-механічних фундаментальних взаємодії квантової теорії поля? Чому найлегший баріон, що є протоном, абсолютно стабільний? Якщо ж протон нестабільний, то який його період напіврозпаду?

Суперсиметрія

Чи реалізована суперсиметрія простору в природі? Якщо так, то який механізм порушення суперсиметрії? Чи стабілізує суперсиметрія електрослабкий масштаб, запобігаючи високі квантові поправки? Чи складається темна матерія з легких суперсиметричних частинок?

Покоління матерії

Фундаментальна симетрія і нейтрино

Квантова хромодинаміка

Які фазові стани сильно взаємодіючої матерії і яку роль вони відіграють у космосі? Яка внутрішня будова нуклонів? Які властивості сильно взаємодіючої матерії пророкує квантова хромодинаміка? Що управляє переходом кварків і глюонів в пі-мезони і нуклони? Яка роль глюонів і глюонної взаємодії в нуклонах і ядрах? Що визначає ключові особливості квантової хромодинаміки і яке їхнє відношення до природи гравітації і простору-часу?

Атомне ядро і ядерна астрофізика

Яка природа ядерних сил, яка зв'язує протони й нейтрони в стабільні ядра й рідкісні ізотопи? Яка причина об'єднання простих частинок у складні ядра? Яка природа нейтронних зірок і густини ядерної матерії? Яке походження хімічних елементів у космосі? Що таке ядерні реакції, які рухають зірки й приводять до їхніх вибухів?

Острів стабільності

Яке найважче зі стабільних або метастабільних ядер може існувати?

Квантова механіка і принцип відповідності (іноді називаний квантовим хаосом)

Фізична інформація

Чи існують фізичні феномени, такі як чорні діри або колапс хвильової функції, які безповоротно знищують інформацію про свої попередні стани?

Теорія всього ("Теорії великого об'єднання")

Чи існує теорія, яка пояснює значення всіх фундаментальних фізичних констант? Чи існує теорія, яка пояснює, чому калібрувальна інваріантність стандартної моделі така, як вона є, чому спостережуваний простір-час має 3 + 1 виміри, і тому закони фізики такі, як вони є? Чи змінюються із часом "фундаментальні фізичні константи"? Чи є які-небудь частки в стандартній моделі фізики елементарних часток, що насправді складаються із інших часток, зв'язаних настільки сильно, що їх неможливо спостерігати при сучасних експериментальних енергіях? Чи існують фундаментальні частки, які ще не спостерігалися, і якщо так, те які вони і які їхні властивості? Чи існують неспостережувані фундаментальні сили, які припускає теорія, що пояснюють інші невирішені проблеми фізики?

Калібрувальна інваріантність

Чи існують реально неабелеві калібровані теорії із щілиною в спектрі мас?

Квантові обчислення

Чи здатний універсальний квантовий комп'ютер Девіда Дойча ефективно моделювати довільну фізичну систему?

Існування Всесвіту

Баріонна асиметрія Всесвіту

Проблема космологічної сталої

Темна енергія

Темна матерія

Що таке темна матерія? Чи зв'язана вона з суперсиметрією? Чи пов'язаний феномен темної метерії з тією або іншою формою матерії, чи це насправді є розширенням гравітації?

Ентропія (напрямок часу)

Чому Всесвіт мав таку низьку ентропію у минулому, що привела в результаті до відмінності між минулим і майбутнім і другим законом термодинаміки?

Проблема обрію

Ізотропія реліктового випромінювання (Вісь зла)

Деякі загальні особливості мікрохвильового випромінювання неба на відстанях понад 13 мільярдів світлових років, як видно, говорять про наявність як руху, так і орієнтації Сонячної системи. Чи є це наслідком систематичних помилок обробки, забрудненням результатів локальними ефектами чи непоясненим порушенням принципу Коперника?

Форма Всесвіту

Що таке 3-многовид супутнього простору, тобто супутній просторовий перетин Всесвіту, який неофіційно називають "формою" Всесвіту? Ні його кривина, ні топологія наразі невідомі, хоча кривина швидше за все "близька" до нуля на спостережуваних масштабах. Гіпотеза космічної інфляції припускає, що форма Всесвіту може бути невимірною, але з 2003 року команда Жана-П'єра Люміне й інші групи вважають, що Всесвіт може мати форму додекаедричного простору Пуанкаре. Чи є форма Всесвіту невимірною, простром Пуанкаре чи має інший 3-многовид?

Порушення симетрії електрослабкої взаємодії

Який механізм, відповідальний за порушення електрослабкої калібрувальної симетрії, що дає масу W і Z бозонам? Чи є він простим механізмом Гіггса стандартної моделі чи природа використовує сильну динаміку при порушенні електрослабкої симетрії, як це пропонується в теорії техніколор?

Маса нейтрино

Який механізм відповідає за генерацію маси нейтрино? Чи є нейтрино античастинкою самій собі? Чи це може бути античастинка, яка просто не може з'єднатися й анігілювати з нормальною часткою через її нестабільний стан?

Відношення інерціальна маса/гравітаційна маса для елементарних часток

Криза спіну протона

Квантова хромодинаміка у непертурбативному режимі

Рівняння квантової електродинаміки залишаються нерозв'язаними в енергетичних масштабах, відповідних до опису атомних ядер, і, зокрема, в основному чисельні підходи, здається, починають давати відповіді на цей граничний випадок. Чи можна застосовувати квантову хромодинаміку для опису фізики ядра і його компонентів?

Утримання кольору

Чому ніколи не були зафіксовані вільний кварк або глюон, а тільки об'єкти, побудовані з них, наприклад, мезони й баріони? Яким чином ці явища випливають із квантової хромодинаміки?

Сильна CP-проблема і аксіони

Гіпотетичні частки

Які з гіпотетичних часток, що передбачаються суперсиметричною теорією й іншими відомими теоріями, насправді існують у природі?

Струмені акреційних дисків

Проблема нагрівання корони

Чому сонячна корона (атмосферний шар Сонця) набагато гарячіша ніж поверхня Сонця? Чому магнітне перез'єднання відбувається на багато порядків швидше, ніж передбачають стандартні моделі?

Гамма-сплески

Яке походження цих короткострокових сплесків високої інтенсивності?

Надмасивні чорні діри

Яка причина відношення М-сигма між масою надмасивної чорної діри й дисперсією швидкості галактики?

Спостережувані аномалії

Аномалія "Гіппарха": Яка фактична відстань до Плеяд?

Аномалія "Піонерів": Що викликає невелике додаткове прискорення в напрямку Сонця космічних апаратів "Піонер"?

Аномалія зближення: Чому спостережувана енергія супутників, що роблять гравітаційний маневр, відрізняється від значень, що передбачаються теорією?

Проблема обертання галактик: Є чи темна матерія відповідальною за відмінності в спостережуваних і теоретичних швидкостях обертання зірок навколо центру галактик, чи причина в чомусь іншому?

Наднові зірки

Який точний механізм, за допомогою якого імплозії вмираючих зірок стають вибухом?

Космічні промені надвисоких енергій

Чому деякі космічні промені мають неймовірно високу енергію (так звані частки OMG), враховуючи, що поблизу Землі немає джерел космічних променів з такою енергією? Чому деякі космічні промені, випромінені далекими джерелами, мають енергію вище межі Грайзена-Зацепіна-Кузьміна?

Уповільнення часу пульсара

Чому викиди пульсарів на великих космологічних відстанях не проявляють передбачувану властивість уповільнення часу?

Швидкість обертання Сатурна

Чому магнітосфера Сатурна проявляє (повільно-змінну) періодичність, близьку до тієї, на якій обертаються хмари планети? Яка дійсна швидкість обертання глибоких внутрішніх шарів Сатурна?

Аморфні речовини

Яка природа переходу між рідкою або звичайною кристалічною і склоподібною фазами? Які фізичні процеси приводять до основних властивостей скла?

Холодний синтез

Яке пояснення суперечливих доповідей про надлишкове тепло, випромінювання й трансмутації?

Кріогенна електронна емісія

Чому під час відсутності світла збільшується емісія електронів фотоелектронного помножувача при зменшенні його температури?

Високотемпературна надпровідність

Який механізм, що викликає в деяких матеріалів прояв надпровідності при температурах набагато вищих ніж 50 К?

Сонолюмінесценція

Що є причиною викиду коротких спалахів світла при зникненні бульбашок рідини, збуджених звуком?

Турбулентність

Чи можна створити теоретичну модель для опису статистики турбулентного потоку (зокрема, для його внутрішньої структури)? При яких умовах існує Гладкий розв'язок рівнянь Нав'є-Стокса? Це, ймовірно, остання нерозв'язана проблема класичної або ньютонівської фізики.

Синаптична пластичність

Аксональне наведення

Випадковість і стійкість до шуму при експресії генів

Як гени управляють нашим тілом, витримуючи різні зовнішні впливи й внутрішню стохастичність? Існують різні моделі генетичних процесів, але ми далекі від розуміння всієї картини, зокрема, в морфогенезі, у якому експресія генів повинна жорстко регулюватися.

Кількісне дослідження імунної системи

Які кількісні властивості імунних реакцій? Які основні будівельні блоки імунної системи? Яку роль відіграє стохастичність?

Тривалі гамма-сплески (2003)

Тривалі гамма-сплески пов'язані зі смертю масивних зірок у деяких специфічних випадках спалахів типу наднової, відомих як гіпернові зірки.

Проблема сонячних нейтрино (2002)

Вікова криза (1990-і)

Оцінка віку Всесвіту від 3 до 8 мільярдів років була менша, ніж оцінка віку найстаріших зірок у нашій галактиці. Уточнення оцінок відстані до зірок і введення темної енергії у космологічну модель дозволили підвищити оцінку віку Всесвіту.

Квазари ( 1980-і)

Протягом десятиліть природа квазарів була незрозуміла Зараз вони розглядаються як різновид активних ядер галактик, які випромінюють величезну енергію за рахунок матерії, що падає в масивну чорну діру у центрі галактики.

1. Гинзбург И. Ф. "Нерешённые проблемы фундаментальной физики" УФН 179 525-529 (2009)

2. Alan Sokal (July 22, 1996). Don't Pull the String Yet on Superstring Theory. New York Times.

3. Paul Dirac, "Quantised Singularities in the Electromagnetic Field". Proc. Roy. Soc. (London) A 133, 60 (1931). Free web link

4. Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. - : Мир, 2006. - 824 с.

5. Steinardt, Paul (1997). Cosmological Challenges For the 21st Century. У Val Fitch et. al. Critical problems in physics: proceedings of a conference celebrating the 250th anniversary of Princeton University. Princeton, New Jersey: Princeton University Press. с. 138-140. ISBN 978-0-691-05784-2.

6. 13 things that do not make sense newscientistspace, 19 March 2005, Michael Brooks

7. Ferrarese, Laura; Merritt, David (2000). A Fundamental Relation between Supermassive Black Holes and their Host Galaxies. The Astrophysical Journal 539: L9-L12.

8. Scientists Find That Saturn's Rotation Period is a Puzzle. NASA. 2004-06-28. Архів оригіналу за 2011-08-21.

9. Kenneth Chang (July 29, 2008). The Nature of Glass Remains Anything but Clear. The New York Times.

10. "P.W. Anderson (1995). Through the Glass Lightly. The deepest and most interesting unsolved problem in solid state theory is probably the theory of the nature of glass and the glass transition." Science 267: 1615.

11. John R. Vacca (2004). The World's 20 Greatest Unsolved Problems. Prentice Hall. ISBN 9780131426436.

12. Feder, T.; John, O. (2004). Physics Today: 27. doi:10.1063/1.1881896 http://www.physicstoday.com/pt/vol-58/iss-1/PDF/vol58no1p31a.pdf. [недоступне посилання з червень 2019]

13. Proceedings: Mathematical, physical, and engineering sciences (Royal Society) 453. 1997. "An unsolved problem in modern physics concerns the phenomenon of sonoluminescence"

# data[].attributes.attachment_link.title
Нерозв'язані проблеми фізики

# data[].attributes.attachment_link.description
Список нерозв'язаних у сучасній фізиці проблем наведений у ряді видань, зокрема Гінзбургом І. Ф.. Деякі із цих проблем носять теоретичний характер, що означає, що сучасні теорії виявляються нездатними пояснити певні спостережувані явища або експериментальні результати. Інші проблеми є експериментальними, а це означає, що є труднощі експериментальної перевірки пропонованої теорії.

# data[].attributes.headline
Обтікання тіл

# data[].attributes.subject
Обтікання тіл

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
2.5.1. Принцип оборотності

При русі тіла в нерухомому повітрі виникає сила опору R, яка залежить від швидкості переміщення тіла щодо повітря (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Принцип оборотності.

Якщо закріпити тіло нерухомо і направити на нього потік повітря, зберігши відносну швидкість, то сила опору буде та ж, що і в першому випадку. Такий прийом називається зверненням руху. Отже, принцип оборотності полягає в тому, що величина, напрям і точка додатка аеродинамічних сил не залежать від того, чи обтекается тіло потоком повітря, або рухається в нерухомому повітрі.

Принцип оборотності дає можливість проводити аеродинамічні дослідження в лабораторних умовах, коли тіло нерухомо закріплене в аеродинамічній трубі, а повітряний потік, що створюється трубою, обтікає тіло з необхідною швидкістю. Це значно спрощує вимір аеродинамічних сил і моментів.

До історії аеродинаміки увійшов так званий парадокс Дюбуа. Він поставив під сумнів справедливість принципу оборотності, оскільки виявив, що опір тіла, що покоїться в каналі з рухомою водою, більше, ніж опір того ж тіла, що протягається в нерухомій воді з тією ж швидкістю. М. Є. Жуковський довів, що причиною парадоксу є система вихорів, що утворюються на стінках каналу, при русі в нім води.

2.5.2. Аеродинамічні спектри

Аеродинамічним спектром називається видима картина обтікання тіла потоком повітря. Спектри обтікання тіл повітряним потоком виходять за допомогою димарів, гідроканалів або методом „шовковинок", в'язких покриттів, оптичним методом.

У димарях візуалізація течії забезпечується введенням в потік повітря струйок диму. Димовий спектр дозволяє досліджувати ламінарні й турбулентні течії, відрив межового шару, управління межовим шаром. Картини обтікання, отримані в аеродинамічному димарі, приведені на фотографіях (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Фотографії димових спектрів обтікання профілю крила.

Метод „шовковинок" дозволяє виявити „дефекти" обтікання. При безвідривному режимі течії шовковинки, прикріплені одним кінцем до обтічної поверхні, спокійні і орієнтовані у напрямі потоку. При зриві потоку вони коливаються і міняють напрям.

На в'язкому покритті обтічного тіла при достатньо тривалому продуванні його в аеродинамічній трубі прокреслюються „лінії струменя", що виявляють картину обтікання.

Оптичні методи отримання аеродинамічних спектрів використовують ефект зміни густини повітря (стисливості) при великих швидкостях потоку. При зміні густини повітря плоскопаралельний пучок світла відхиляється, утворюючи на екрані світлі або темні смуги. На великій відстані від тіла потік не деформований, струйки течуть прямолінійно з однаковою швидкістю. Такий потік називається необуреним. Поблизу тіла струйки змінюють свій напрям і площа поперечного перетину. Від цього змінюються швидкості повітря в струйках. Потік, струйки якого деформовані присутнім в нім теплом, називається обуреним.

Аеродинамічний спектр будь-якого тіла складається з необуреного і обуреного потоків. Обурений потік у свою чергу складається із зовнішнього нев'язкого (потенційного) шару 1, межового шару 2 і супутного струменя 3 (рис. 2.14, а). Аеродинамічні спектри дають можливість зрозуміти фізичну суть обтікання тіла потоком повітря. За своєю будовою аеродинамічні спектри бувають плавні і віхрові (рис. 2.14, б), симетричні і несиметричні.

Рис. 2.14. Аеродинамічні спектри:

а) елементи спектру; б) види спектру.

Чим більше обурення потоку, тим більше в'язкий опір випробовує тіло. Таким чином, дослідження аеродинамічних спектрів дає можливість вибрати найбільш зручнообтічні форми, визначити дефекти в обтіканні тієї або іншої частини літального апарату, визначити характер взаємодії близько розташованих частин і багато що інше.

Вчені і авіаконструктори знайшли засоби направленої дії на спектри обтікання частин літака з метою поліпшення льотних характеристик і забезпечення безпеки польотів.

# data[].attributes.attachment_link.title
2.5. Обтікання тіл потоком повітря

# data[].attributes.attachment_link.description
При русі тіла в нерухомому повітрі виникає сила опору R , яка залежить від швидкості переміщення тіла щодо повітря (рис. 2.12). Рис. 2.12. Принцип оборотності. Якщо закріпити тіло нерухомо і направити на нього потік повітря, зберігши відносну швидкість, то сила опору буде та ж, що і в першому випадку.

# data[].attributes.headline
Аеродинаміка

# data[].attributes.subject
Аеродинаміка

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Аеродинаміка - розділ аеромеханіки про рух газоподібних середовищ (головним чином повітря) та взаємодію між ними і твердими тілами при їхньому відносному русі.

Аеродинаміка автомобіля - це якісний показник, що характеризує ступінь опору рухомого автомобіля зустрічному повітряному потоку. Аеродинамічні властивості машини визначають максимальну швидкість її руху, витрата палива, рівень шуму в салоні і рівень діючої на неї притискної сили.

Завдання аеродинаміки автомобіля

Для чого потрібна аеродинаміка автомобілю, знають усі. Чим гнучкіший його кузов, тим менший опір руху і витрата палива. Такий автомобіль не тільки збереже ваші гроші, але і в довкілля викине менше всякої гидоти. Відповідь проста, але далеко не повна. Фахівці з аеродинаміки, доводячи кузов нової моделі, ще й:

розраховують розподіл по осях підйомної сили, що дуже важливо з урахуванням чималих швидкостей сучасних автомобілів;

забезпечують доступ повітря для охолодження двигуна і гальмівних механізмів;

продумують місця забору і виходу повітря для системи вентиляції салону;

прагнуть знизити рівень шумів у салоні;

оптимізують форму деталей кузова для зменшення забруднення стекол, дзеркал і світлотехніки.

Причому рішення однієї задачі часто суперечить виконання іншої. Наприклад, зниження коефіцієнта лобового опору покращує обтічність, але одночасно погіршує стійкість автомобіля до поривів бічного вітру. Тому фахівці повинні шукати розумний компроміс.

Аеродинамічні сили

Описувати дію повітря на автомобіль прийнято трьома складовими, які направлені поздовжньою віссю машини (X), перпендикулярно до неї по горизонталі (Y) та вертикалі (Z). За руху особливо важливі опір повітря та піднімальна чи притискна сили. Помітна дія бічної складової може з'явитися тільки у випадку дуже несиметричного кузова, що є рідкістю, або за бокового вітру - а це доволі складно передбачити.

Лобовий опір

Головна проблема, яку вирішують за відпрацьовування аеродинаміки, - зниження лобового аеродинамічного опору. Вам напевно доводилося йти проти вітру, і ви помічали, що зі зростанням швидкості збільшується й опір повітря. Те саме відбувається і з автомобілем, причому значно відчутніше через великі розміри та швидкість. Опір повітря розраховується за формулою:

Де -площа проекції автомобіля на вертикальну площину, -густина повітря, -швидкість. Вона у цій формулі у квадраті - тобто коли машина розганяється з 60 до 120 км/год аеродинамічний опір зростає у чотири рази. Audi A8 за руху на максимальній швидкості в 250 км/год тільки на подолання опору повітря потрібно 191 к.с., а на 300 км/год ця машина витрачала би тільки на це 331 к.с.

Коефіцієнт (англійською його позначають , а німецькою - ) визначається експериментально, і він і є головною величиною, котра описує аеродинамічну довершеність кузова. Колись його умовно прирівнювали до 1,0 для круглої пластини, однак, як виявилося на практиці, через турбулентність за пластиною насправді її Cx рівний приблизно 1,2. Найнижчий Cx у краплини - приблизно 0,05. у більшості сучасних серійних автомобілів цей коефіцієнт зазвичай дорівнює 0,30-0,35, найдосконаліші досягають значень 0,26-0,27. Хоча насправді він залежить від швидкості, напряму руху відносно повітря чи від стану поверхні кузова, і наведені значення - можна сказати, ідеал, якого може досягнути ця модель.

Притискна або підйомна сила

При русі автомобіля потік повітря під його дном йде по прямій, а верхня частина потоку огинає кузов, тобто, проходить більший шлях. Тому швидкість верхнього потоку вище, ніж нижнього. А згідно із законами фізики, чим вище швидкість повітря, тим нижче тиск. Отже, під днищем створюється область підвищеного тиску, а зверху - зниженого. Таким чином створюється підйомна сила. І хоча її величина невелика, неприємність полягає в тому, що вона нерівномірно розподіляється по осях. Якщо передню вісь підвантажує потік, що давить на капот і лобове скло, то задню додатково розвантажує зона розрядження, що утворюється за автомобілем. Тому із зростанням швидкості знижується стійкість і автомобіль стає схильний до заносу. Будь-яких спеціальних заходів для боротьби з цим явищем конструкторам звичайних серійних автомобілів вигадувати не доводиться, оскільки те, що робиться для поліпшення обтічності, одночасно збільшує притискну силу. Наприклад, оптимізація задньої частини зменшує зону розрядження за автомобілем, а значить і знижує підйомну силу. Вирівнювання дниа не тільки зменшує опір руху повітря, але і підвищує швидкість потоку і, отже, знижує тиск під автомобілем. А це, в свою чергу, призводить до зменшення підйомної сили. Точно так само два завдання виконує і задній спойлер. Він не тільки зменшує вихорозароджуваність, покращуючи , але й водночас притискає автомобіль до дороги за рахунок відштовхуючого від нього потоку повітря. Іноді задній спойлер предназначают виключно для збільшення притискної сили. У цьому випадку він має великі розміри і нахил або робиться висувним, вступаючи в роботу тільки на високих швидкостях.

Для спортивних і гоночних моделей описані заходи будуть, природно, малоефективні. Щоб утримати їх на дорозі, потрібно створити велику притискну силу. Для цього застосовуються великий передній спойлер, обважування порогів і антикрила. А ось встановлені на серійних автомобілях, ці елементи будуть грати тільки лише декоративну роль, тішачи самолюбство власника. Ніякої практичної вигоди вони не дадуть, а навпаки, збільшать опір руху. Багато автолюбителів, до речі, плутають спойлер з антикрилом, хоча розрізнити їх досить просто. Спойлер завжди притиснутий до кузова, складаючи з ним єдине ціле.

Антикрило же встановлюється на деякій відстані від кузова. Вперше антикрило застосував 22-річний швейцарський інженер Майкл Мей (Michael May) на своєму "Porsche 550 Spyder" для участі у гонці "Нюрбургринг 1000 кілометрів" 27 травня 1956 року. Він ще був студентом, коли його двоюрідний брат П'єр купив йому гоночний автомобіль і він побачив перспективу у використанні перевернутого крила для створення притискного зусилля, що підвищувало зчеплення авто з дорогою у поворотах. Створена антикрилом додаткова притискна сила збільшує граничну силу тертя між ведучими колесами і покриттям і, як наслідок, дозволяє автомобілю розвивати більше прискорення без зриву в занос. Антикрило виконує свої функції лише коли воно має певну форму та кута розташування. Антикрило у своєму поперечному перерізі, має форму перевернутого крила (про це свідчить і назва). Воно зазвичай розташовується під кутом 10...15° до поздовжньої осі автомобіля

Повітрозабірник

Як було сказано, однією із задач аеродинаміки є забезпечення доступу повітря для охолодження двигуна і гальмівних механізмів. Повітрозабірник - елемент конструкції машини, який служить для забору навколишнього повітря і спрямованої подачі до різних внутрішніх систем, агрегатів і вузлів для різного застосування: в якості теплоносія, окислювача для палива, створення запасу стисненого повітря та ін. Забір повітря здійснюється за рахунок тиску, створюваного потоком набігаючого повітря, або розрідження, створюваного, наприклад, при ході поршня в циліндрі.

Сучасні досягення

Urbee - найаеродинамічніший багатомісний автомобіль на планеті (за словами його розробників). Він здатний просочуватися крізь повітря завдяки своїй ромбічної формі, яка досягається тривимірної печаткою панелей корпусу. Така форма разом з маленьким електричним двигуном потужністю всього 7 кінських сил дозволяє Urbee розвивати швидкість до 110 кілометрів на годину.Творці автомобіля хочуть встановити світовий рекорд, проїхавши на ньому через всі Штати від Нью-Йорка до Сан-Франциско (а це близько 4700 кілометрів) на 45 літрах біопалива. Всі колишні спроби створення настільки ультраефективного транспортного засобу провалилися.

Способи вивчення аеродинаміки автомобіля

Аеродинаміка автомобілів вивчається двома основними методами - випробуваннями в аеродинамічній трубі і комп'ютерним моделюванням. Аеродинамічні труби для випробування автомобілів іноді оснащуються рухомою доріжкою, що імітує рухоме дорожнє полотно. Крім того, колеса випробовуваного автомобіля приводяться в обертання. Ці заходи вживаються для того, щоб врахувати вплив дорожнього полотна і обертових коліс на потоки повітря.

# data[].attributes.attachment_link.title
Аеродинаміка автомобіля

# data[].attributes.attachment_link.description
Аеродинаміка - розділ аеромеханіки про рух газоподібних середовищ (головним чином повітря) та взаємодію між ними і твердими тілами при їхньому відносному русі. Аеродинаміка автомобіля - це якісний показник, що характеризує ступінь опору рухомого автомобіля зустрічному повітряному потоку. Аеродинамічні властивості машини визначають максимальну швидкість її руху, витрата палива, рівень шуму в салоні і рівень діючої на неї притискної сили.