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Sandbox Physics
低雷诺数游动 · 边学边做实验

在黏性说了算的世界里游

没有惯性怎样游,从 Purcell 的扇贝到成对泳者

细菌生活在黏性说了算、惯性可以忽略的世界里,一停手就停住。先弄清来回划水为什么走不动,再搭起一个三球泳者,把它带到墙边,再给它找个同伴。

开阔水中的一个泳者 · 第一至五章

为什么划水要画出一个圈

先看微生物为什么一停手就停住,再证明扇贝定理,然后搭起三球泳者,把它每圈走的距离算成一块面积。

从一停手就停住的微生物说起 →

墙、尾巴和成对泳者 · 第六至九章

靠近墙或邻居时,会发生什么

跟着泳者贴墙游,看柔软尾巴和螺旋怎样绕开定理,让两个泳者按不同节奏划水,最后精读原始论文。

从墙边开始 →

九章课程,配着例题与实验读

  1. 01 L1

    微生物一停手就停住

    泳者小到没法滑行时,游泳这件事变成了什么样?

    阅读与动手 →
  2. 02 L2

    斯托克斯流只认眼前的推力

    微泳者周围的水遵守什么方程?对单个小球,这些方程预言了什么?

    阅读与动手 →
  3. 03 L2

    一张贝壳开开合合,走不出原地

    为什么任何来回往复的划法,都会把微泳者原样带回起点?

    阅读与动手 →
  4. 04 L2

    三颗小球、两条手臂和一张迁移率矩阵

    只规定两条手臂怎样伸缩,怎样求出一条直线上三颗小球各自的速度?

    阅读与动手 →
  5. 05 L3

    划一圈走多远,看它在形状空间圈住多大面积

    为什么小小的一圈划水,带泳者走的距离与它在两臂长度平面上圈住的面积成正比?

    阅读与动手 →
  6. 06 L3

    墙让每颗小球变慢,也让泳者转向

    附近有一面墙时,每颗小球的迁移率怎样改变?三球泳者在墙边会走出什么样的路径?

    阅读与动手 →
  7. 07 L3

    靠柔软的尾巴和旋转的螺旋绕开扇贝定理

    真实的微生物怎样划出永不原路返回的动作?这些动作能推它们游多快?

    阅读与动手 →
  8. 08 L4

    两个泳者靠得近时,划水的时间差决定它们怎样互相推拉

    两个三球泳者按各自固定的节拍在近处划水,它们之间的相位差怎样决定彼此吸引、排斥还是振荡?

    阅读与动手 →
  9. 09 L4

    精读 Najafi 与 Golestanian 的三球泳者论文

    2004 年这篇论文说明了什么?哪些数字能复现?后来的论文在哪里修正或扩展了它?

    阅读与动手 →
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