许多酒吧游手好闲着的人都有扔啤酒垫的悠久传统——那些在酒吧里随处可见的圆形纸板杯垫——就像扔飞盘一样，他们经常比赛看谁能扔得最远。但与飞盘不同的是，啤酒垫往往会在空中翻转，并以下旋的方式飞行。据报道，现在波恩大学的物理学家们已经提出了一个理论模型来解释这一现象提交了一份新论文到物理arXiv预打印服务器。
由于天生的好奇心，物理学家们被啤酒的物理学所吸引，第一作者约翰·奥斯特梅尔也不例外。几年前，他对所谓的“敲啤酒”的物理原理产生了兴趣:这是一种常见的恶作剧，行凶者拿着一瓶开着的啤酒，在酒吧里发现一个拿着另一瓶开着的啤酒的目标。爱恶作剧的人会用自己的瓶子底撞击目标的瓶子顶部，然后就能看到爆炸般的啤酒泡沫溅满目标的手和衣服。
早在2013年，马德里卡洛斯三世大学(Carlos III University of Madrid)的物理学家哈维尔·Rodríguez-Rodríguez (Javier Rodríguez-Rodríguez)和几位同事就啤酒罐的原因提出了实验和计算机模拟的发现泡沫膨胀得如此之多在被动摇。他们的结论是，泡沫溢出是由一系列的波浪造成的。虽然“爆炸”的来源非常不同，但其物理原理显然与原子弹中云的发展相似。
最初的轻击会产生冲击波，从目标瓶子的顶部传播到底部。冲击波的能量被传递给啤酒，发出第二波冲击波，在瓶底和啤酒表面之间来回反射。所有这些活动释放出微小的气泡，这些气泡被困在瓶子的小瑕疵中，由啤酒中溶解的一氧化碳形成小气泡云2．当它们浮到水面时，这些气泡会变得更大、更快，最终产生大量的泡沫，使敲啤酒成为一种流行的酒吧恶作剧。
Ostmeyer提交自己的分析在arXiv上发表了关于啤酒瓶问题的文章，特别关注了为什么下部啤酒瓶会起泡而上部啤酒瓶不会。最初的水龙头会在底部的瓶子中产生一个低压，而CO2气泡膨胀后坍缩成碎片。
更多的气体被扩散到气泡簇中，升起以产生泡沫。在顶部瓶子里发生了不同的事情。初始压力较高，因此气泡中只有中等振荡，并且最终的气泡塌陷不会发生 - 或者至少在相同程度上发生。因此，您没有得到同样的快速增长云将整个啤酒转化为泡沫。“恶作剧让现场干燥，”Ostmeyer写道。
现在，受2017年去慕尼黑参加德国物理展的启发，Ostmeyer把注意力转向了啤酒垫飞行轨迹这个紧迫的问题。啤酒垫(至少是圆形的)基本上是有一定半径和质量的又薄又平的圆盘。一个飞盘也是一个薄的平盘，其飞行周围的物理是众所周知的。
飞盘的独特弯曲的上表面基本上是相同的形状（从侧面观察时）作为翼型。用足够的力抛出它来克服向下的重力，它会产生升力。当然，当它通过空气中飞行时，也存在空气阻力或阻力，在飞盘上行动。电阻取决于攻击角度。如果角度为负，它会推动空气并迫使飞盘下来，而正角度将推动飞行器。为了保持最低限度，专业的飞盘玩家知道当他们投掷时添加旋转，确保他们的飞碟在旅行时停留在一个平面上。
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让狗狗高兴的是:飞盘的长而稳定的飞行轨迹是因为它的翼型形状。
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啤酒垫(或杯垫)没有机翼的边缘，所以一个飞行的啤酒垫将迅速翻转它的一边。Daniel Bockwoldt / Picture Anliance通过Getty Images
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啤酒垫射击装置。J. Ostermeyer等人/arXiv 2021年
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无初始角动量的啤酒垫散射模式。J. Ostermeyer等人/arXiv 2021年
但啤酒垫没有飞盘独特的翼型边缘，这影响了它们的空气动力学。Ostmeyeret al。首先假设一个水平飞行和一个垂直于它运动方向的旋转轴。把啤酒垫像飞盘一样扔过去，旋转一开始会使它稳定下来。
然而，重力将很快导致垫子下降，这将改变它攻击空气的角度。你仍然会升起，但它将靠近前沿而不是垫子的质心。所以垫子将开始生效，强迫它翻转它，使其垂直行进。研究人员的模型预测，这应该发生在飞行中约0.45秒。此外，该模型表明垫子可以具有止回阀（稳定）或TOPSPIN（这是不稳定的）。因此，垫子更有可能有一个后塑料。
每一个良好的理论预测必须经过实验测试，当然，当然，在当地酒吧周围随机折腾啤酒垫不会科学严谨。用手抛出，倾斜的时序似乎是随机的，但模型否则预测。因此，Ostmeyer和他的团队用两个电动机动力跑步机建造了自己的展示啤酒垫发射器。启动器使研究人员能够控制每个发射的水平速度和旋转速率。
研究人员将发射器放在一张桌子上，然后在跑步机之间放一个啤酒垫，以不同的速度发射垫子，并在垫子落地的地方做上标记。飞行轨迹被高速摄像机记录下来，研究小组使用了一个名为“追踪者”的程序来提取啤酒垫轨迹上任何一点的坐标。研究人员随后的分析结果与理论预测非常吻合。
Ostmeyer等他的理论模型也可以用来预测其他类型的飞碟的飞行轨迹。例如，他们的模型预测CD会在0.8秒后翻转，而更大更重的铁饼会在16秒后翻转。一张飞行的扑克牌的轨迹最短，只需要0.24秒就会翻转。作者在脚注中写道:“即使是世界纪录保持者小里克·史密斯(Rick Smith Jr.)——他的牌被扔得最远，或者是扑克牌机关枪——也无法避免自己的牌在不到一秒的时间里飞出一个弧线，最后下旋。”
该模型对一个飞盘的预测——由于其曲率而没有考虑任何空气动力学因素——是令人惊讶的0.8秒。他们写道:“当然，飞盘的翅膀形状可以让它在专业投掷时保持较长时间的稳定。”“原因是飞盘的空气动力中心离质心非常近，因此受到的扭矩要小得多。”
我们要为奥斯特梅尔和他的同事们的娱乐性和知识性工作干杯，他们的工作纯粹是出于科学的好奇心。“我们真诚地向所有被啤酒垫砸到的人道歉，”作者在他们的致谢中写道，“无论是由于不准确的目标，还是由于我们鼓动他人进行愚蠢的实验。”
16读者评论
这个故事。
这是所有。
也许我做错了，但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转，它只是曲线。至少一秒之后。
半秒似乎是太长的时间，老实说。此外，我可以抛出一个相对较少的旋转（与真正的投掷相比）的飞碟，并且它保持稳定，多次超过0.8秒。
我不太相信这种解释。
编辑:我把它误读成一个飞盘是0.8秒，而不是一张CD。
在这种背景下，我也不确定他们的意思是什么意思。它不是后退，因为没有向前或向后旋转。
最后一次编辑乔纳2021年6月23日星期三下午5:18
也许我做错了，但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转，它只是曲线。至少一秒之后。
也许录制重金属时产生的额外质量使它更稳定?我得问问我儿子能不能试试他的AC/DC系列。
也许我做错了，但我尝试复制这张CD的实验并没有导致CD翻转，它只是曲线。至少一秒之后。
也许录制重金属时产生的额外质量使它更稳定?我得问问我儿子能不能试试他的AC/DC系列。
等待。我知道为什么。那是张DVD!
编辑：刚刚离开表面而不是我的手，它实际上是完美的。
如果他们不用普通的英语单词来描述物理，为什么他们至少不用航空/航空词汇呢?俯仰、偏航等。
最好是在每个人都注射过COVID - 19疫苗的好酒吧。我自愿记录数据。
如果他们不用普通的英语单词来描述物理，为什么他们至少不用航空/航空词汇呢?俯仰、偏航等。
圆盘就是一个球面。在上下文中，自旋只是指自旋初始方向的相反，因为它翻转了，但角动量使它在自己的参照系中保持旋转不变。
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