Встречаясь с раскрытым зонтом, лёгкий ветерок оказывается неожиданно сильным: широкий купол превращает небольшую разницу давлений воздуха в ощутимый рывок. Секрет — в размере. То, что едва чувствуется на щеке, может доставить неприятности, когда давление действует на поверхность площадью в сотни квадратных дюймов.
Расчёт не оставляет сомнений. Если средний перепад давления между сторонами купола составляет всего 10 паскалей, а его эффективная площадь — 0,8 квадратного метра, результирующая сила равна примерно восьми ньютонам. Это приблизительно соответствует весу тела массой 800 граммов. Небольшая разница обретает внушительную силу. Этот наглядный расчёт основан на связи между давлением, площадью и силой. На реальном зонте давление распределяется неравномерно, поэтому полную аэродинамическую силу получают, складывая силы, действующие на отдельные участки ткани. Важно и направление. Поскольку эти силы действуют на изогнутую поверхность, в сумме они могут тянуть зонт вбок, поднимать его вверх или выворачивать ручку.
Сам купол тоже влияет на происходящее. Когда воздух встречает ткань, в одних местах он замедляется, а в других ускоряется, огибая её, — и давление меняется. Отрыв потока и турбулентные вихри за куполом ещё больше усложняют распределение нагрузки, особенно при наклоне зонта. Порыв ветра меняет всё. Динамическое давление растёт пропорционально квадрату скорости ветра: при удвоении скорости аэродинамическая нагрузка может увеличиться вчетверо, если форма и положение купола остаются примерно прежними. Расплачиваться приходится запястью. Там, где рука держит ручку, небольшой участок кожи вынужден выдерживать нагрузку от давления, собранного целой крышей.
