https://frosthead.com

Haluatko tehdä lumiukon? Fysiikka voi auttaa

Ilman maagisia jääprinsessavaltuuksia täydellisen lumiukon rakentaminen voi olla vakava haaste. Usein pyrkimyksemme osoittautuvat hieman mökeiksi tai vinoiksi ja sulavat nopeasti tunnistamattomiksi möykkyiksi. Oman henkilökohtaisen Frosty tai Olafin rakentaminen on kuitenkin pohjimmiltaan talven harrastus.

Asiaan liittyvä sisältö

  • Kuinka "Slurpee" -aallot muodostuivat Nantucket-rannan varrella
  • Käytä tätä karttaa seuraamaan lumisadetta ja sosiaalisen median summaa Koillis-lumimyrskyn ympärillä

Paljon YouTube-videoita ja vanhemmuutta käsitteleviä verkkosivustoja on tarjolla lumiukkojen rakennusneuvoille, ja Internetissä on suunnilleen yhtä monta ohjeoppaata kuin “Let It Go”-parodioita. Joku jopa patentoi ohjeet lumiukon / lumiukkojen rakentamiselle vuonna 2011. Mutta kaikki neuvot saattavat olla tyhjiä, jos sinulla ei ole tiedettäsi puolellasi. Lumen fysikaalisten ominaisuuksien ymmärtäminen voi auttaa sinua selvittämään, onko mestariteos edes mahdollista, ja pinoamisperiaatteet voivat sitten ohjata ponnisteluitasi.

Ensin puhutaan lumesta. "Lumi voi olla joko liian märkä tai liian kuiva", huomauttaa Dan Snowman, fyysikko Rhode Island Collegessa Providencessa. Tutkijat luokittelevat lumen sen kosteuspitoisuuden - vapaan veden määrän suhteen jääkiteisiin - perusteella, jota ei pidä sekoittaa vesimäärään, jota lumi tuottaisi sulaessa. Lunta jaotellaan viiteen luokkaan: kuiva (nolla prosenttia vettä), kostea (alle 3 prosenttia), märkä (3–8 prosenttia), erittäin märkä (8–15 prosenttia) ja löysä (yli 15 prosenttia).

Tämän mittakaavan mukaan kostea, märkä lumi on ihanteellinen lumiukon rakentamiseen, Montana State Universityn lumitutkijan Jordy Hendrikxin mukaan. Kuiva lumi on kuin löysä jauhe, jonka hiukkaset eivät tartu kovin hyvin yhteen, kun taas lumi on liian nestemäistä muodon pitämiseksi. ”Voit ajatella vapaata vettä liimana. Tarvitset tarpeeksi kiinni kiteitä toisiinsa, mutta ei liikaa. Muuten se ei muodosta vankkaa lumiukkoa ”, Hendrikx sanoo.

Lumikiteiden morfologia Lumikiteiden muodot muuttuvat huomattavasti lämpötilan mukana. (Kenneth Libbrecht / perustuu U. Nakayan kokeisiin)

Ympäröivän ilman lämpötila määrää pääasiassa lumen vesimäärän ja sen kiderakenteen. Märkä ja kostea lunta laskee noin 32 astetta Fahrenheit. Kaukana jäätymislämpötilat tekevät kuivemmasta lumesta, koska enemmän vesipartikkeleita jäätyy kiteiksi. Äskettäin pudonneet märät tai kosteat lumikiteet ovat yleensä muodoltaan klassisia haaroittuvia lumihiutaleita, joita kutsutaan dendriiteiksi, mikä tarjoaa runsaasti pinta-alaa vetiselle liimalle, jonka kanssa se sitoutuu. Kylmemmät olosuhteet tuottavat tasaiset levymuodot, joilla on vähemmän pinta-alaa, mikä tekee kuivasta jauheesta vielä vaikeamman muovata lumipalloiksi ja lumiukkoiksi.

"Vuosien kokeilu ja tutkimus lasteni kanssa paljasti lumen ja veden ekvivalenssin noin 5: 1, mikä antaa lumen ihanteellisen täydellisen lumiukon rakentamiseen", Lumiukko sanoo.

Joten millainen myrsky tuottaisi tämän erityisen sekoituksen kosteasta tai märästä lumesta? "Paras myrsky on sellaista, joka tulee melko lämmin - lumen takia", sanoo Hendrikx. Tämä tarkoittaa vain astetta tai kahta jäätymisen ylä- tai alapuolella. Yhdysvaltain itärannikolla viileä, märkä Nor'easter - toisin kuin Koilliseen tällä viikolla iskevä lumimyrsky - tekisi tempun. Polar-pyörreolosuhteet sprinkler todennäköisimmin kuivaa jauhetta, joka tarjoaa pehmeän, sileän ajomatkan, joka on ihanteellinen hiihtoon.

Kun raaka-aine on maassa, on aika valita lumiukon rakennuspinta. Tasainen maa on paras, mutta asfaltti imee ja pitää lämpöä auringonvalosta, joten vältä ajotiet. Tasainen piste suuren mäen pohjan lähellä voisi tarjota varjossa ja pitää luomuksesi suojassa suoralta auringonlämmöltä - vaikka se saattaakin loppua kelkkojen kohteeksi.

Pallot ovat parhaat lumiukkojen rakennuspalikat. Lumipallojen muodostaminen ja lumen pakkaaminen painostaa jääkiteitä niin, että jotkut sulavat rakentamisen aikana. ”Sulamisen jälkeen vesi kiteytyy jälleen, sitoen yhteen lumipalloa”, Lumiukko toteaa.

Pakastettu pinoaminen (Animoitu gif kautta bloodydifficult.tumblr.com / Disney)

Pinottuessa standardi suuri, keskikoko ja pieni rakenne on tapa edetä kaatumisen välttämiseksi. "Lumiukon massakeskuksen pitäminen matalalla on ensiarvoisen tärkeää lumiukon rakentamisessa", lumiukko sanoo. Massan keskipiste viittaa minkä tahansa esineen pisteeseen, johon sen massa on keskittynyt - jos pystyisit tasapainottamaan lumiukon sormella, pitämällä sitä massan keskellä, se pitäisi sen vakaana. Mitä lähempänä piste on maahan, sitä epätodennäköisempi pystysuoran esineen putoaminen.

Kun tarkastellaan lumiukkojen rakentamista tapana opettaa tekniikan perusperiaatteita, Länsi-Virginian Bluefield State College -opiskelijat ehdottavat, että lumipallojen optimaalinen halkaisijasuhde on 3: 2: 1 alhaalta ylöspäin. Tämä suhde pitää jalustan riittävän suurena tukemaan kahden ylimmän lumipallojen yhteispainoa. Joidenkin tietojen mukaan käänteinen lumiukkorakentaminen on mahdollista, mutta todennäköisesti kestämätöntä. "Nämä ovat suunnilleen yhtä yleisiä kuin Sasquatch-havainnot", varoittaa Lumiukko.

Ja älä rakenna kauhistuttavaa lumiukkoasi liian suureksi, koska pallojen koosta saattaa olla yläraja, joka liittyy lumen vesipitoisuuteen. "Kun lumipallo kasvaa, on vaikeampaa painostaa riittävää pakkaamista", lumiukko sanoo. "Tämä voi johtaa Frostyn kehon osien epävakaaseen rakenteeseen ja saattaa johtaa katastrofaaliseen epäonnistumiseen."

Vakavuuden lisäksi pallot voivat auttaa lumiukkoasi saavuttamaan pitkäikäisyyden, koska muodot minimoivat pinnan, joka on alttiina nouseville lämpötiloille, ja hidastaa siten sulamista. "Tämä antaa Frostylle parhaat mahdollisuudet pysyä rauhallisena ja viileänä", sanoo Lumiukko. Valitettavasti sulaminen on väistämätöntä lämpötilan noustessa. Frozenin ansiosta me kaikki tiedämme mitä lumiukkoihin tapahtuu kesällä.

Haluatko tehdä lumiukon? Fysiikka voi auttaa