https://frosthead.com

האם אתה רוצה לבנות איש שלג? הפיזיקה יכולה לעזור

ללא כוחות נסיכת קרח קסומים, בניית איש השלג המושלם יכולה להיות אתגר רציני. לעתים קרובות המאמצים שלנו מתגלים מעט גושיים או מגושמים ונמסים במהירות לגושים בלתי ניתנים לזיהוי. עם זאת, בניית פרוסטי או אולף משלך האישיים נותרה הבילוי החורף החשוב ביותר.

תוכן קשור

  • איך גלים "Slurpee" נוצרו לאורך חוף ננטוקט
  • השתמש במפה זו כדי לעקוב אחר גשמי השלג והזז מדיה חברתית סביב סופת השלווה הצפונית-מזרחית

שפע מסרטוני YouTube ואתרי הורות מציעים עצות לבניית שלג, וישנן מדריכי הוראות מפורטות כמו שיש פרודיות "Let It Go" באינטרנט. מישהו אפילו הגיש פטנט על הוראות לבניית איש שלג / אשת שלג בשנת 2011. אבל כל העצות עשויות להיות ללא תום אם אין לך מדע לצידך. הבנת המאפיינים הפיזיים של שלג יכולה לעזור לך להבין אם יצירת המופת שלך היא אפילו ריאלית, ועקרונות הערימה יכולים להנחות את מאמציך.

ראשית, בואו נדבר על השלג. "שלג יכול להיות רטוב מדי או יבש מדי", מציין דן סנומן, פיזיקאי ממכללת רוד איילנד בפרובידנס. מדענים מסווגים למעשה שלג על סמך תכולת הלחות שלו - כמות המים החופשית ביחס לגבישים קרח - שלא יתבלבל עם כמות המים שהשלג היה מפיק אם יימס. שלג מגיע בחמש קטגוריות: יבשים (אפס אחוז מים), לחים (פחות משלושה אחוזים), רטובים (3 עד 8 אחוזים), רטובים מאוד (8 עד 15 אחוז) ושפכים (יותר מ- 15 אחוז).

לפי קנה המידה הזה, שלג לח עד רטוב הוא אידיאלי לבניית איש שלג, לפי ג'ורדי הנדריקס, מדען שלג מאוניברסיטת מונטנה. שלג יבש הוא כמו אבקה רופפת עם חלקיקים שאינם דבקים זה בזה היטב, ואילו הרפש נוזלית מכדי להחזיק צורה. "אתה יכול לחשוב על המים החופשיים כאל 'הדבק'. אתה צריך מספיק כדי להדביק את הגבישים זה לזה, אבל לא יותר מדי. אחרת זה לא יצור איש שלג איתן, "אומר הנדרקס.

מורפולוגיה של גביש שלג צורות גביש השלג משתנות משמעותית עם הטמפרטורה. (קנת ליבברכט / מבוסס על ניסויים של U. Nakaya)

טמפרטורת האוויר שמסביב קובעת בעיקר את כמות המים בשלג, כמו גם את מבנה הגביש. שלגים רטובים ולחים נופלים בסביבות 32 מעלות פרנהייט. הטמפרטורות הרמות מתחת להקפאה גורמות לשלג יבש יותר, מכיוון שחלקיקי מים נוספים קופאים לגבישים. גבישי שלג רטובים או רטובים טריים נופלים בדרך כלל כמו פתיתי שלג מסועפים קלאסיים, המכונים דנדריטים, ומספקים שטח פנים רב להדבק המימי. תנאים קרים יותר מייצרים צורות צלחות שטוחות עם פחות שטח פנים, מה שמקשה עוד יותר על עיצוב האבקה היבשה לכדורי שלג ואנשי שלג.

"שנים של ניסויים ומחקר עם ילדי חושפים שקילות שלג עד מים של בערך 5: 1 מניבים את השלג האידיאלי לבניית איש השלג המושלם, " אומר Snowman.

אז איזו מין סערה תפיק תערובת מיוחדת זו של שלג לח או רטוב? "הסופות הטובות ביותר הן אלה שנכנסות לחמים למדי - בשלג, " אומר הנדריקס. זה אומר רק תואר או שניים מעל הקפאה או מתחת. בחוף המזרחי של ארה"ב, נוריסטר מגניב ורטוב - לא בשונה מהסופת השלגים שפגעה בצפון מזרח השבוע - היה עושה את העבודה. תנאי מערבולת קוטבית עשויים לפזר את האבקה היבשה שמציעה נסיעה רכה וחלקה אידיאלית לסקי.

ברגע שחומר הגלם נמצא על הקרקע, הגיע הזמן לבחור את משטח בניית איש השלג שלך. קרקע מפלסית היא הטובה ביותר, אך אספלט סופג ומחזיק חום מאור השמש, לכן הימנעו מחניה. נקודה שטוחה בסמוך לתחתית גבעה גדולה עשויה לספק צל ולשמור על היצירה שלך מפני חום ישיר מהשמש - אם כי היא עשויה להיפתח כמטרה למזחלות.

הכדוריות הן אבני הבניין הטובות ביותר עבור אנשי שלג. יצירת כדורי שלג ואריזת השלג יחד מפעיל לחץ על גבישי הקרח כך שחלקם יתמוססו במהלך הבנייה. "לאחר ההיתוך, המים יתגבשו שוב וישרקו את כדור השלג", מציין סנומן.

הערמה קפואה (GIF מונפש באמצעות Bloodydifficult.tumblr.com / דיסני)

כשמדובר בערימה, המבנה הסטנדרטי הגדול-בינוני-קטן הוא הדרך ללכת כדי להימנע מהפלה. "שמירה על מרכז איש השלג הנמוך הוא המפתח בבניית כל איש שלג, " אומר איש השלג. מרכז המסה מתייחס לנקודה בכל חפץ בו המסה שלו מרוכזת - אם היית יכול לאזן איש שלג על האצבע שלך, החזקתו במרכז המסה הייתה שומרת עליו יציב. ככל שנקודה זו קרובה יותר לקרקע, כך פחות סביר שייפול אובייקט אנכי.

כאשר בוחנים את בניית איש השלג כדרך ללמד עקרונות הנדסיים בסיסיים, סטודנטים ממכללת Bluefield State במערב וירג'יניה מציעים כי יחס הקוטר האופטימלי לכדורי השלג הוא 3: 2: 1 מלמטה למעלה. יחס זה שומר על הבסיס בגודל מספיק כדי לתמוך במשקל המשולב של שני כדורי השלג העליונים. על פי כמה דיווחים, בניית איש שלג הפוך אפשרית, אך ככל הנראה בלתי בר קיימא. "אלה שכיחים כמו תצפית בססקווטש", מזהיר סנוומן.

ואל תבנה את איש השלג המתועב שלך גדול מדי, מכיוון שיש גבול עליון לגודל הכדורים, הקשורים לתכולת המים של השלג. "ככל שכדור השלג גדל, קשה יותר להפעיל לחץ על אריזה נאותה", אומר שלג. "זה עשוי לגרום למבנה לא יציב עבור חלקי גופו של פרוסטי ועלול לגרום לכישלון קטסטרופלי."

בנוסף ליציבות, כדורים יכולים לעזור לאיש השלג שלך להגיע לאריכות ימים, מכיוון שהצורות ממזערות את שטח הפנים שנחשף לטמפרטורות עולה ובכך מאטות את ההיתוך. "זה נותן לפרוסטי את הסיכוי הטוב ביותר להישאר רגועים וקרירים, " אומר סנמן. לרוע המזל ההיתוך הוא בלתי נמנע עם עליית הטמפרטורות. בזכות Frozen, כולנו יודעים מה קורה לאנשי שלג בקיץ.

האם אתה רוצה לבנות איש שלג? הפיזיקה יכולה לעזור