FyzWeb  články
“Neviditelným pláštěm“ proti tsunami2008-10-14 

Podle vědců by mělo být v budoucnu možné chránit mořská pobřeží před tsunami tak, že bude pobřeží „neviditelné pro přicházející vlny“. To je alespoň cíl skupiny fyziků z Francie a Velké Británie, kteří postavili cylindrický (neboli válcový) „neviditelný plášť“, který chrání objekty před vodními vlnami tím, že je směruje kolem daného objektu, který jako by tam tedy nebyl, tj. byl vlastně „neviditelný“.

Existuje už neviditelný plášť k ochraně před mikrovlnami

Vědci už dříve sestrojili „neviditelný plášť“ k ochraně věcí před elektromagnetickými vlnami. Před dvěma lety to byl tým vedený Davidem Smithem z Duke University v Severní Karolíně (v USA), který předvedl, jak může válec vyrobený ze speciálních umělých materiálů, kterým se říká metamateriály, udělat věc téměř neviditelnou pro mikrovlny. Mikrovlny se chovají v tomto případě tak, jako by jim v cestě nic nestálo. Jsou totiž směrovány kolem daného předmětu a tváří se, jako kdyby postupovaly bez přerušení.

Myšlenka byla nyní rozšířena na vodní vlny Stefanem Enochem z Univerzity v Aix-Marseille a jeho kolegy. Enochův kolega, Sebastien Guenneau z Liverpoolské univerzity, vysvětluje, že matematicky jde při použití neviditelného pláště o to, že se vezme bod, nafoukne se do bubliny a potom cokoli, co leží uvnitř této bubliny, je mimo dosah vln. To platí pro vodní vlny stejně tak jako pro vlny elektromagnetické.

Funguje to obdobně jako vír

Plášť postavený francouzsko-britským týmem je vlastně plochý kovový válec, který má průměr asi 10 cm. Válec nemá pevný povrch, ale místo toho se skládá ze série lamel uspořádaných ve stovce stejných sektorů, které vytvářejí sedm soustředných kroužků. Guenneau tvrdí, že tento plášť funguje jako vír a že dává stejná řešení Navierových-Stokesových rovnic právě jako vír.


Válcový plášť na vodní vlny

Zjednodušeně řečeno kapalina (bude to voda) vstupuje dírami mezi lamelami, víří kolem soustředných kroužků a potom vystupuje na druhou stranu válce tak, aby opustila střední část, která zůstane úplně bez kapaliny. Hlavní myšlenka, vysvětluje Guenneau, je transformovat vlny tak, aby měly větší rychlost podél obvodu kroužků (tzv. obvodová rychlost) než podél radiál (tzv. radiální rychlost), což jsou přímky, které směřují do středu kroužků. Dochází tak ke zpomalování kapaliny, pak dosáhne středu a vytlačí se na druhou stranu. „Vlastně podporujeme vlny, aby cestovaly v tzv. neeukleidovském prostoru“, dodává.

Jak jsou daleko experimenty?

Aby demonstrovali svůj neviditelný plášť, naplnili výzkumníci nádobu kapalinou, konkrétně methoxynonaflourobutanem, a potom vytvořili vlny na jejím povrchu pomocí vzduchových pulsů. V experimentu nebylo zatím možné použít vodu, protože má příliš velkou viskozitu (neboli vnitřní tření) a ucpala by prostor mezi jemnými lamelami. Dalším omezením byla velikost nádoby. Vědci ale tvrdí, že numerické simulace prověří, jestli plášť bude schopen rekonstruovat vlny na druhé straně válce tak, jak se předpovídalo, pokud by byla nádoba dost velká.

Ochrana pobřeží

Ačkoli se výzkumný tým potýkal s nepříjemnými efekty způsobenými viskozitou při demonstracích pláště ve vodě, Guenneau upozorňuje, že tento problém nebude dál trvat, když se bude pracovat ve větším měřítku, např. na pobřeží. Věří, že až bude věc dotáhnuta do konce, budou pobřeží chráněna před nebezpečnými vlnami, např. i tsunami. Podle něj bude tento systém vhodnější než to, když se vlnám postaví do cesty hráz. U hráze totiž může dojít k nárůstu výšky vln. „Musíme ovšem věřit v Naviera-Stokese,” dodává.

Zdroj: http://physicsworld.com/cws/article/news/36104, Edwin Cartlidge

Zpracoval: RNDr. Vojtěch Žák, Ph.D.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: