https://frosthead.com

Kas soovite ehitada lumememm? Füüsika võib aidata

Ilma maagiliste jääprintsessivõimudeta võib täiusliku lumememme ehitamine olla tõsine väljakutse. Sageli osutuvad meie jõupingutused pisut tükiliseks või ühekülgseks ning sulavad kiiresti tundmatuteks tükkedeks. Oma isikliku härmatise või Olafi ehitamine on siiski peamine talvine ajaviide.

Seotud sisu

  • Kuidas "slurpee" moodustas Nantucketi ranna ääres laineid
  • Kasutage seda kaarti, et jälgida lumesadu ja sotsiaalmeedia suminaid kirdetuules

Paljud YouTube'i videod ja lapsevanematele mõeldud veebisaidid pakuvad lumememme ehitamise nõuandeid ning Internetis on umbes sama palju õpetlikke juhendeid kui “Let It Go” paroodiaid. Keegi isegi patenteeris juhised lumememme / lumetüdruku ehitamiseks 2011. aastal. Kuid kui teil pole teadust, pole vaja kõiki nõuandeid. Lume füüsikaliste omaduste mõistmine aitab teil välja mõelda, kas teie meistriteos on isegi teostatav, ja virnastamise põhimõtted võivad seejärel teie jõupingutusi suunata.

Kõigepealt räägime lumest. "Lumi võib olla kas liiga märg või liiga kuiv, " juhib tähelepanu Providence'i Rhode Islandi kolledži füüsik Dan Snowman. Teadlased klassifitseerivad lume tegelikult selle niiskusesisalduse - vaba vee koguse järgi jääkristallide järgi - järgi, mida ei tohiks segi ajada veekogusega, mille lumi sulamise korral tekitaks. Lund on viies kategoorias: kuiv (vesi null protsenti), niiske (alla 3 protsendi), märg (3 kuni 8 protsenti), väga märg (8 kuni 15 protsenti) ja lörts (üle 15 protsendi).

Montana osariigi ülikooli lumeteadlase Jordy Hendrikxi sõnul on niiske kuni niiske lumi lumemüüri ehitamiseks ideaalne. Kuiv lumi on nagu lahtine pulber osakestega, mis ei kleepu eriti hästi kokku, samas kui lörts on kuju hoidmiseks liiga vedel. "Võite mõelda vabale veele kui" liimile ". Kristallide kokku kleepimiseks on vaja piisavalt, kuid mitte liiga palju. Muidu ei moodusta see kindlat lumememme, ”ütleb Hendrikx.

Lumikristalli morfoloogia Lumikristallide kuju muutub temperatuuriga oluliselt. (Kenneth Libbrecht / U. Nakaya eksperimentide põhjal)

Ümbritsev õhutemperatuur määrab peamiselt vee hulga lumes, samuti selle kristallstruktuuri. Märg ja niiske lumi langeb umbes 32 kraadi Fahrenheiti järgi. Kaugel madalamad temperatuurid muudavad lume kuivemaks, sest rohkem veeosakesi külmub kristallideks. Värskelt langenud märjad või niisked lumekristallid on tavaliselt klassikaliste hargnevate lumehelveste kujuga, mida nimetatakse dendrititeks, andes vesise liimi jaoks palju pinda pinda sidumiseks. Külmemate tingimuste korral saadakse väiksema pinnaga lamedad plaadid, mis muudab kuiva pulbri vormimise lumepallideks ja lumememmedeks veelgi raskemaks.

"Aastad minu lastega katsetades ja uurides selgus, et lume ja vee ekvivalent on umbes 5: 1, mis annab ideaalse lume ideaalse lumememme ehitamiseks, " räägib Lumememm.

Milline torm annaks selle erilise niiske või märja lume segu? „Parimad tormid on need, mis tulevad üsna sooja - lume jaoks, mis on, ” ütleb Hendrikx. See tähendab vaid kraad või kaks külmumist üleval või all. USA idarannikul teeb triki jahe niiske Nor'easter, erinevalt vihmast, mis sel nädalal kirde poole tabas. Polaarses keerises puistatakse tõenäolisemalt kuiva pulbrit, mis pakub suusatamiseks ideaalset pehmet ja sujuvat sõitu.

Kui tooraine on maapinnal, on aeg valida oma lumememme hoone pind. Parim on tasane maapind, kuid asfalt neelab ja hoiab päikesevalgust soojust, nii et vältige sõiduteid. Tasane koht suure mäe põhja lähedal võib pakkuda varju ja hoida teie loomingut päikese eest otsese sooja eest kaitstuna - ehkki see võib kelkude sihtmärgiks osutuda.

Sfäärid on parimad lumememmide ehitusplokid. Lumepallide moodustamine ja lume kokku pakkimine avaldab jääkristallidele survet, nii et mõned sulavad ehituse ajal. “Pärast sulamist kristallub vesi taas, sidudes lumepalli omavahel kokku, ” märgib lumememm.

Külmutatud virnastamine (Animeeritud gif bloodydifficult.tumblr.com / Disney kaudu)

Virnastamise korral on tavaline suur-keskmine-väike konstruktsioon, et vältida lagunemist. "Lumememme massikeskme hoidmine on ülitähtis iga lumememme ehitamisel, " ütleb Lumememm. Massi keskpunkt tähistab punkti mis tahes objektis, kuhu selle mass on koondunud - kui lumememm oleks sõrmega tasakaalus, hoiaks massi keskpunkti hoidmine seda stabiilsena. Mida lähemal see punkt maapinnale on, seda vähem tõenäoline, et vertikaalne objekt ümber kukub.

Vaadates lumememme ehitamist kui viisi põhiliste inseneriprintsiipide õpetamiseks, soovitavad Lääne-Virginias asuva Bluefield State College'i tudengid, et lumepallide optimaalne läbimõõdu suhe on alt ülespoole 3: 2: 1. See suhe hoiab aluse piisava suurusega, et toetada kahe parima lumepallide kogukaalu. Mõnede andmete kohaselt on tagurpidi lumememme ehitamine teostatav, kuid tõenäoliselt mitte jätkusuutlik. "Need on umbes sama tavalised kui Sasquatchi tähelepanekud, " hoiatab Lumememm.

Ja ärge ehitage oma jälestusväärset lumememme liiga suureks, sest kerade suurusel võib olla lume veesisaldusega seotud ülemine piir. “Lumepalli kasvades on keerulisem piisavalt rõhku avaldada, ” ütleb Lumememm. "See võib põhjustada Frosty kehaosade ebastabiilset struktuuri ja põhjustada katastroofilisi rikkeid."

Lisaks stabiilsusele võivad kerakesed aidata teie lumememmil saavutada pikaealisuse, sest kuju vähendab tõusvate temperatuuridega kokkupuutunud pindala ja aeglustab seega sulamist. "See annab Frosty'le parima võimaluse jääda rahulikuks ja jahedaks, " ütleb Lumememm. Paraku on sulamine temperatuuri tõustes vältimatu. Tänu Frozenile teame kõik, mis suvel lumemeestega juhtub.

Kas soovite ehitada lumememm? Füüsika võib aidata