Objevujeme sami sebe číslo Reynoldsu

Ti, kteří jsou daleko od fyziky, jsou zasvěceni. Nemohu tento text začít jinak, jelikož číslo Reynoldsové osobně nevyvolává žádnou reakci v té části znalostí, kde by měla být uložena informace o fyzice. Pokusíme se vyplnit tuto mezery.

Pro zahřívání ujasněme, kdo byl Osborne Reynolds ve své době ve svém oboru. Tento vědec byl zástupcem angličtiny (v některých zdrojích - irské) vědecké komunity v oblasti fyziky, inženýrství a hydrauliky. Narodil se v roce 1842, po 28 letech se stal profesorem na Katedře mechaniky staveb v Cambridge. Jeho studie vedly k chování kapalin v laminárním (vrstevnatém) a turbulentním (vortex) toku. Je to ten, kdo vlastní výběr číselného kritéria pro přechod jednoho typu toku k jinému. Toto množství je známo jako číslo Reynoldsovy.

Jaký význam má číslo? Tento parametr není konstanta a představuje určitý vztah setrvačné síly a vnitřním třením proudění kapaliny. Jako označení tohoto kritéria se používá Re. Co se týče měrných jednotek, pak neexistují žádné, protože číslo Reynolds pro vodu, plyny a jakékoliv jiné médium je bezrozměrné množství (číslo per se).

Nepochybný respekt si zaslouží houževnatost anglického vědce, který musel provést více než sto experimentů, aby odhalil takový poměr. Podařilo se mu odhalit následující pravidelnost: při vysokých rychlostech (přes 2 až 3 tisíce) bude proudění vody naprosto turbulentní a na malém - zcela laminárním.

Mnohé výsledky těchto výpočtů se vztahují k hodnotám, které byly získány pouze experimentálně a se změnou nebo nekonečným opakováním mohou "vypadnout" ze stávajícího rámce. Mnoho je však interpretuje poměrně úspěšně z hlediska zákony Newtona. Jednoduše řečeno, tekutina v toku má určitou setrvačnost a je nakloněna udržovat svůj pohyb se stejnou rychlostí.

Význam tohoto kritéria podle údajů z různých zdrojů nemůže být příliš zdůrazněn. Je to takový rozsah a princip výroby, který nám říká, že vliv prostředí (vody, plynu nebo jiné látky) není tak závislý na rychlosti, setrvačnosti nebo tření, jako na jejich vzájemném působení. To je tato interakce, která se odráží v poměru, který se nazývá "číslo Reynolds". U vody, jejíž pohyb probíhá prostřednictvím úzkých kanálů (nebo trubek), bude "hraniční" přechodový index vyšší než hodnota 12 000 - 20 000. Jak se zvyšuje, odpor média se zvýší. Pro vodu v otevřeném prostoru a vzduchu se obraz obrátil: zvýšení počtu Reynoldsových čísel pomůže snížit odpor.
Toto kritérium bylo uplatněno nejen v oblasti hydromechaniky, ale i v letadle a stavbě lodí. Například je to číslo Reynolds, které umožňuje spolehlivé testování nových modelů letadel a plně reprodukuje efekt skutečného proudění vzduchu v redukovaném modelu.

P.S. Vzorec samotného výpočtu není uveden s úmyslem: pokud je toto téma zajímavé pro čtenáře, není obtížné zjistit postup pro výpočet takové hodnoty.