Бомбардировка водой - риски и возможности

В прежней жизни я изучал влияние жидкости на жизнь (хотя и в масштабе очень маленьких капель). Есть несколько замечаний:

• удар с очень высокой скоростью: когда маленькая капля ударяется о поверхность с достаточной скоростью, повышение давления в точке удара может быть очень большим. См. этот более ранний ответ

• удар большого объекта движется медленно: когда жидкость движется медленно и интересующий временной масштаб велик, описанное выше «кратковременное начальное давление» не имеет большого значения. Вместо этого вы должны спросить о давлении массы воды, которая замедляется. Теперь в предельном случае очень большого водоема сила на единицу площади будет просто весом воды над этой точкой: независимо от высоты падения этого веса может быть достаточно, чтобы раздавить объект. Представьте себе всю эту воду в большом мешке: бросьте на что-нибудь достаточно большой мешок с водой, и вы его раздавите. Инерция воды на периферии вашей «большой капли» по сути действует как этот мешок.

• объект, движущийся быстро: если у вас есть объект, движущийся быстро (но не настолько быстро, чтобы явления под первой пулей играли роль), то вам нужно останавливать определенное количество жидкости в секунду: если плотность$\rho$и скорость$v$, то необходимое давление равно$P=\rho v$. Отсюда делаем вывод, что мы контролируем давление либо контролируя$v$(скорость - или высота, с которой вы роняете жидкость) или$\rho$- плотность.

Если сбрасывать жидкость с большой высоты, происходят две вещи: жидкость распадается на капли, и эти капли тормозятся сопротивлением в воздухе. Если жидкость рассеивается, это снижает эффективную$\rho$. Также помогает замедление отдельных капель. По сути, вы распределяете время, доступное для замедления всей воды. Если вода имеет тот же полный импульс$p$, то в уравнении$p = F\Delta t$ты увеличиваешь$\Delta t$и, следовательно, уменьшается$F$.

Прекрасный пример разницы между Ламинаром и Турбулентностью. Даже разница в оптическом виде присутствует.

Следует отметить, что лопата экскаватора имеет радиус, а это значит, что вода сбрасывается с минимальным возмущением. Он также, скорее всего, был заполнен небольшим шлангом, так что он не потревожен. В гидростатическом равновесии. См. этот вопрос и ответ; Как быстро жидкость должна прийти в гидростатическое равновесие?

Поскольку я утверждаю (вопреки общепринятой физике), что Турбулентность — это поверхность или трещина внутри жидкости, и это приводит к ситуации, когда столкновение и трение определяют поток, а не силы вязкости и непрерывность. Таким образом, с этой идеей вы можете понять, что основная разница здесь в том, что на первой картинке масса воды падает одним куском, а на другой картинке она падает многими кусками.

Падение одной части самоочевидно. Но множество капель лучше всего можно понять с помощью колыбели Ньютона. первая капля ударяется об объект и отскакивает назад, и это приводит к тому, что следующие капли сначала ударяются об эту отскакивающую каплю и теряют энергию, прежде чем даже ударятся об объект. Турбулентность — это трение и столкновение, а не непрерывность. Предпосылки существования Навье-Стокса и проблемы гладкости неверны; Оно не является однородным, векторные поля скорости и давления просто не проходят гладко через поверхности. Это столкновение и трение. Таким образом, вы действительно можете вывести динамику жидкости из первых принципов физики. (не NS-уравнения, а гидродинамика) У меня есть ответ на этот вопрос, но это не "мейнстрим-физика", хотя иПочему нельзя вывести уравнения Навье-Стокса из физики первых принципов?

Ответ; высота не актуальна. Размер капли есть. Ответ Флориса касается одиночных капель. Если падает такая масса капель, то сопротивление воздуха не так актуально. Он вернулся и для отскакивающих капель, которые нейтрализуют энергии друг друга, что имеет значение.