Формула на идеалния огън: равностранен и по-горещ

Съществува ли формула на идеалния огън? Да, и тя гласи, че идеалният огън е този, чиято височина е равна на ширината на неговата основа. Това доказва учен, който преди е описал еволюцията на самолетите от биологични гледна точка.

Като се започне с древните египтяни, които си препичали мазни парчета месо недалече от пирамидите в Гиза, и се завърши със съвременните туристи, използващи огъня да се сгреят в гората, хората са палели подобни един на друг огньове. Как да поставим цепениците за максимална активност на огъня, е въпрос, който на мнозина изглежда тривиален, тай като жизненият опит ни учи на това.

Но това, че всички огньове на всички времена са приблизително еднакви, не е случайност и зад пирамидалната форма на огъня като най-ефективна стои сериозна физика, смята професорът по машиностроене от университета Дюк Адриан Бежан (Adrian Bejan).

Бежан е известен с това, че в своите работи се опитва да открие общи закони, определящи функционирането на обектите от живата и неживата природа в рамките на предложения от него през 1996 година Конструктален закон.

Според този закон за оцеляване на сложна система в хода на еволюцията тя трябва да опрости обтичането на насрещния поток. Например кръвоносната система на човека е еволюирала по такъв начин, че да осигури кръвотока по мрежата от големи артерии и малки капиляри.

Преди година стана известно за изследване, в което Бежан сравнява усъвършенстването на самолетите с еволюцията на животинския свят.

В сегашната си работа Бежан и колегите му анализирали огромен масив данни за напълно различни самолети, произведени в различни години в различни страни по света. Това им позволило да установят хиляди закономерности, свързващи такива параметри като година на производство, размер, крейсерска скорост, тегло на двигателите, тегло на горивото, далечина на полет, дължина на корпуса.

В статия, публикувана в сп. Nature Scientific Reports, ученият решил да разбере природата на идеалния огън. „Защо строим еднакви огньове всеки път? Защо правим това инстинктивно, без да се обучаваме в училище и без да гледаме към съседа?“, запитал се ученият.

В своето изследване Бежан изчислил топлоотделянето на пирамидалния огън като функция на съотношението между две величини – височина и ширина.

Той отчел по какви закони протича циркулацията на въздуха и топлината в купчината дърва, сложени в огъня, и стигнал до неочаквани изводи. Някои от тях имат малка практическа полза, като например от изчисленията на учения следва, че максималната температура на огъня расте с ускоряването на свободното падане не линейно, а пропорционално на степента.

„По този начин един и същи огън ще бъде по-горещ в условя с голямо ускорение на свободно падане, на бързо въртяща се центрофуга или на планета с размер на Земята, но по-тежка“, заключава физикът.

Главният извод от изследването се заключава в това, че максимално горещото огнище се получава, когато височината на поставените в пирамидата дърва е приблизително равна на ширината.

„В различни времена хората са се опирали на тази форма. Причината е в това, че тя е най-ефективна за движението на въздуха и топлината. Нашият успех в паленето на огньове на свой ред ни е дал възможност да мигрираме и да се разселим по света, което е пряко следствие о Конструкталния закон“, смята Бежан.

По думите му в изследването е взет за основа най-примитивният модел на огнище и за по-фундаментални закономерности учените трябва да анализират посоката и скоростта на вятъра, вида гориво, както и начинът на поставяне на дървата.

Конструкталният закон на Бежан, който повече напомня на вяра, има много критици. Главният аргумент на опонентите му се заключава в това, че законът има неясна формулировка и не допуска формално експериментално потвърждение или опровержение на основа на статистическата физика.