https://frosthead.com

Ali želiš narediti snežaka? Fizika lahko pomaga

Brez čarobnih princesovih moči je lahko izgradnja popolnega snežnega človeka resen izziv. Pogosto se naša prizadevanja izkažejo za rahlo grudasta ali nagnjena in se hitro stopijo v neprepoznavne grudice. Kljub temu je gradnja lastnega Frostyja ali Olafa najpomembnejša zimska zabava.

Sorodne vsebine

  • Kako se valovi "Slurpee" oblikuje vzdolž plaže Nantucket
  • Uporabite ta zemljevid za sledenje snežnih padavin in družabnih medijev, ki burijo okoli severovzhodnega mehurčka

Veliko YouTube videoposnetkov in starševskih spletnih mest ponuja nasvete o gradnji snežaka, na internetu pa je približno toliko navodil za uporabo, kot je parodij »Let it Go«. Nekdo je celo patentiral navodila za gradnjo snežaka / snežaka leta 2011. Toda vsi nasveti so morda za nič, če nimate znanosti na svoji strani. Razumevanje fizičnih lastnosti snega vam lahko pomaga ugotoviti, ali je vaša mojstrovina sploh izvedljiva in načela zlaganja lahko nato vodijo vaša prizadevanja.

Najprej se pogovorimo o snegu. "Sneg je lahko preveč moker ali presuh, " opozarja Dan Snowman, fizik na Rhode Island College v Providenceu. Znanstveniki sneg dejansko razvrstijo glede na njegovo vsebnost vlage - količino proste vode glede na ledene kristale -, ki jih ne smemo zamenjati s količino vode, ki bi jo sneg proizvedel, če bi se stopil. Sneg prihaja v petih kategorijah: suh (nič odstotkov vode), vlažen (manj kot tri odstotke), moker (od 3 do 8 odstotkov), zelo moker (od 8 do 15 odstotkov) in golen (več kot 15 odstotkov).

Po tej lestvici je vlažen do moker sneg idealen za gradnjo snežaka, pravi Jordy Hendrikx, znanstvenik s snega na Državni univerzi Montana. Suh sneg je kot ohlapen prah z delci, ki se ne držijo zelo dobro, medtem ko je goba preveč tekoča, da bi lahko držala obliko. "O brezplačni vodi si lahko omislite" lepilo ". Potrebujete dovolj, da kristale zlepite skupaj, vendar ne preveč. V nasprotnem primeru ne bo oblikoval trdnega snežnega moža, "pravi Hendrikx.

Morfologija snežnega kristala Oblike snežnih kristalov se s temperaturo bistveno spremenijo. (Kenneth Libbrecht / Na podlagi poskusov U. Nakaya)

Temperatura okoliškega zraka v glavnem določa količino vode v snegu in tudi njegovo kristalno strukturo. Mokri in vlažni sneži padajo pri približno 32 stopinjah Fahrenheita. Dalečne temperature pod zmrzovanjem omogočajo bolj snežen sneg, ker več vodnih delcev zmrzne v kristale. Sveže padli mokri ali vlažni snežni kristali so običajno oblikovani kot klasične razvejane snežinke, imenovane dendriti, ki zagotavljajo veliko površino, s katero se lahko veže vodno lepilo. V hladnejših razmerah nastajajo ravne oblike plošč z manjšo površino, zato je še težje oblikovanje suhega prahu v snežne kroglice in snežake.

"Dolga leta eksperimentiranja in raziskovanja z mojimi otroki odkrivajo enakovrednost sneg-voda približno 5: 1, saj je sneg idealen za izgradnjo popolnega snežaka, " pravi Snowman.

Kakšna nevihta bi torej ustvarila to posebno mešanico vlažnega ali mokrega snega? "Najboljše nevihte so tiste, ki so precej tople - za sneg, " je pravi Hendrikx. To pomeni le stopinjo ali dve nad ali pod lediščem. Na ameriški vzhodni obali bi hladen, moker Severni vzhod - ne za razliko od mete, ki je ta teden prizadel severovzhod - naredil trik. Polarni vrtinčni pogoji bi verjetno bolj posipali suh prah, ki nudi mehko in gladko vožnjo, idealno za smučanje.

Ko je surovina na tleh, je čas, da izberete površino za gradnjo snežaka. Ravna tla so najboljša, vendar asfalt absorbira in zadržuje toploto pred sončno svetlobo, zato se izogibajte voziščem. Ravno mesto v bližini dna velikega hriba bi lahko nudilo senco in vaše ustvarjanje varovalo pred neposredno sončno toploto - čeprav se lahko vrti kot tarča sani.

Krogle so najboljši gradniki za snežake. Oblikovanje snežnih kroglic in pakiranje snega skupaj pritiskata na ledene kristale, tako da se nekateri med gradnjo topijo. "Po taljenju se bo voda še enkrat kristalizirala in bo skupaj povezovala snežno kepo, " ugotavlja Snowman.

Zamrznjeno zlaganje (Animirani gif preko bloodydifficult.tumblr.com / Disney)

Kar zadeva zlaganje, je standardna velika-srednje velika in majhna struktura, da se izognemo strganju. "Ohranjanje masovnega središča snežnega človeka je najpomembnejše pri gradnji katerega koli snežaka, " pravi Snowman. Središče mase se nanaša na točko v katerem koli predmetu, kjer je njegova masa skoncentrirana - če bi lahko s prstom uravnali snežnega človeka, bi ga držali v središču mase, da bi ostal stabilen. Bližje ko je ta točka od tal, manj verjetnost je, da bo navpični predmet padel.

Na gradnjo snežaka kot način poučevanja osnovnih inženirskih načel, študenti na Bluefield State College v Zahodni Virginiji predlagajo, da je optimalno razmerje premera za snežne kepe 3: 2: 1 od spodaj navzgor. To razmerje ohranja podlago v zadostni velikosti, da podpira kombinirano težo zgornjih dveh snežnih kep. Po nekaterih navedbah je obrnjena gradnja snežaka izvedljiva, a verjetno nevzdržna. "Ti so približno tako pogosti kot opažanja Sasquatcha, " opozarja Snowman.

In ne postavljajte svojega gnusnega snežaka prevelik, ker je morda zgornja meja velikosti kroglic, povezana z vsebnostjo vode v snegu. "Ko snežna krogla raste, je težje izvajati pritisk za ustrezno pakiranje, " pravi Snowman. "To lahko povzroči nestabilno strukturo Frostyjevih telesnih delov in lahko povzroči katastrofalno odpoved."

Poleg stabilnosti krogle lahko vašemu snežaku pomagajo doseči dolgo življenjsko dobo, saj oblike zmanjšajo površino, ki je izpostavljena naraščajočim temperaturam, in tako upočasnijo taljenje. "To daje Frostyju najboljše možnosti, da ostaneš miren in hladen, " pravi Snowman. Na žalost je taljenje neizogibno, ko temperature naraščajo. Zahvaljujoč Frozen, vsi vemo, kaj se poleti zgodi s snežaki.

Ali želiš narediti snežaka? Fizika lahko pomaga