Чашка воды в НУЛЕВОЙ гравитации

Что произойдет, если я попытаюсь налить чашку воды в невесомости в другую пустую чашку? Выльется ли вода из чашки? Сила сцепления между молекулами воды и внутренней частью чашки должна препятствовать вытеканию воды. Это правильно? Или есть что-то еще, чтобы к нему?

посмотрите это видео на youtube.com/watch?v=o8TssbmY-GM
Этот вопрос является еще одним напоминанием о том, что этот (отличный) сайт «разрезан надвое». Здесь появляются два совершенно разных типа QA. (Я бы сказал, примерно по половине каждого.) Первая половина — это действительно трудные вопросы «внутри» современной физики (будь то об элементарных частицах, математической физике или чем-то еще). Вторая половина представляет собой чисто педагогический контроль качества в отношении чрезвычайно базовой ньютоновской «физики» на уровне средней школы . Конечно, очевидно и тривиально, каждый эксперт на этом сайте полностью понимает каждый аспект (скажем) этого вопроса: хитрость, чтобы ответить на качество, заключается в чисто педагогическом мастерстве .
@JoeBlow "CompletelY" - такое сильное слово :-). В зависимости от того, с чем она вступает в контакт, и различных вторичных факторов, вода в условиях нулевой или «микро» гравитации может притягиваться к контактирующему объекту за счет «поверхностного натяжения» и образовывать внешнюю оболочку. Не все «эксперты», комментирующие это, будут знать об этом, и никто из тех, кто комментирует или отвечает здесь, до сих пор этого не отметил. Йдлугош подошел ближе всех.

Ответы (5)

Если вы просто держите чашку вверх дном в невесомости, жидкость не должна выливаться. Однако вещи в невесомости по-прежнему подчиняются законам Ньютона. Если вы отодвинете чашку, вода должна остаться. В действительности внезапное движение чашки создаст более низкое давление позади воды, чем спереди, поэтому давление воздуха попытается удержать ее в чашке, но ускорение, которого можно достичь, конечно, поэтому быстрое движение может «освободить» вода из чашки.

В качестве альтернативы, если ваша чашка имеет форму полусферы, вы можете вылить воду быстрым движением запястья, вращая емкость, а жидкость остается. Затем вы могли бы «зачерпнуть» жидкий шарик в космосе другой чашкой.

Потенциальная проблема с выполнением этого в условиях невесомости: это может привести к беспорядку, и единственное, что вы предпочитаете не иметь на спутниках (например, на МКС), - это «вещи» (маленькие капли воды, проводящие кусочки сломанных карандашей). и т. д.) плавает вокруг и проникает в электронику. Тем не менее, в наши дни электроника довольно хорошо защищена, а система фильтрации внутри МКС заботится о большей части того, что плавает вокруг; но когда фильтры намокают, всегда есть риск роста плесени...

Короче говоря, пока гравитация отсутствует, жидкости подчиняются законам физики. Инерция, поверхностное натяжение и атмосферное давление продолжают работать нормально. Сила поверхностного натяжения жидкости в чашке очень мала по сравнению с силой давления кабины - при заданном поверхностном натяжении о , радиус р и контактный угол θ вы бы вычислили силу как

Ф знак равно 2 π р о грех ⁡ θ

С о = 0,07 Н/м, р = 5 см и θ = 45 ° (цифры с мячом), у вас будет сила <0,02 Н. Это будет удерживать жидкость на месте, только если никакие другие силы не действуют. Если в чашке 200 мл жидкости (0,2 кг), - ускорение всего 0,1 м/с. 2 достаточно было бы «вытряхнуть».

Легко создать среду невесомости. Просто подбросьте чашку с водой в воздух. Затем, пока он в воздухе, просто возьмите чашку подальше от воды. Мой сын однажды спросил меня, как вещи могут летать в космосе. Я только что продемонстрировал с ключами от машины. Я подбросил их и провел рукой по ним. Они "поплыли" над моей рукой :)
@MikeDunlavey Как это та же концепция?
@ user3932000: Вам не обязательно находиться в космосе, чтобы оказаться в условиях невесомости. На самом деле, менее запутанным термином является «свободное падение». Это легко сделать в самолете .
@MikeDunlavey Но разве невесомость и невесомость — это две разные вещи?
@user3932000: Нет, нулевой гравитации на самом деле не существует, если только вы не отправитесь далеко во вселенную, подальше от галактик и т. д. На борту МКС много гравитации. Вся конструкция и все, что в ней находится, падает на землю. Просто он движется так быстро по горизонтали, что, как только он падает, поверхность земли изгибается, потому что она изогнута, поэтому МКС никогда не приближается к земле. Они называют это «микрогравитацией», но это означает, что все падает одновременно.
@MikeDunlavey Но почему тот факт, что настоящая невесомость не существует, имеет значение в этой ситуации? Это, кажется, теоретический вопрос, конечно, он может иметь теоретические ответы.
@ user3932000 Майк отвечал на ваше возражение по поводу его аналогии со свободным падением; на самом деле, все ситуации с «микрогравитацией» (как МКС, так и параболический полет) на самом деле только имитируют невесомость, поскольку все падает с одинаковой скоростью. Я думаю, что мы все согласны здесь...
Майк, хороший способ объяснить это, это то, что спутники действительно точно такие же, как "рвотная комета"... но они просто живут дольше.
Что касается «беспорядка» капель воды, то есть несколько видеороликов, в том числе один, связанный с пентаном, на котором астронавты делают различные вещи, разбрасывая несколько капель воды, и они, похоже, не обеспокоены.
@JeannePindar - я посмотрел это видео. Очень круто - спасибо за это! Я немного изменил свое предостережение.

Налить? Без гравитации такого не бывает.

В NASA TV (см. видео ) я увидел прототип кофейных чашек . Они имеют острую складку, позволяющую жидкости подниматься по канавке. Более продвинутый продукт также будет смешивать восковые и смачиваемые поверхности, чтобы он прилипал к внутренней части чашки, но не сползал через край, за исключением линии глотка.

https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSvJFMOZpjTXVQZp6fuXyH5UXcTBH3TPBjNjsbAcEeBWegNHCYg

Картины трудно понять; посмотрите видео или прочитайте статью, в которой показан ряд рисунков и диаграмм.

Это лучший и ясный ответ. Вы просто не можете лить без гравитации. Вопрос мало чем отличается от вопроса: «Что, если я «упаду» в невесомости...» ну, падения нет.
@JoeBlow Или падение — это именно то, что вы делаете все время.
@MichaelKjörling в зависимости от того, где вы находитесь. Если вы находитесь на полпути между Млечным путем и Андромедой, вы вообще не падаете. На вас просто недостаточно гравитации, чтобы вы что-то почувствовали.
Привет, Майкл. Это правда, но не забывайте, что этот контроль качества носит исключительно педагогический характер . Тут любой специалист прекрасно понимает все тонкости и инсайты типа "даже стоя на планете падаешь!" неинтересны. Вся педагогическая суть QA заключается в том, чтобы ОП (или другие абсолютно начинающие читатели) осознали, что заливка полностью связана с «гравитацией», и если вы находитесь в ситуации «отсутствия гравитации», не заливайте. конечно, мы с вами знаем, что «невесомость на орбите» — это упрощение, но урок на этом уровне.

Помните законы Ньютона. В этом случае вода будет ускоряться только за счет сил, которые вы прилагаете при наклоне чашки. Предполагая, что чаша не сильно наклоняется: благодаря взаимодействию водорода вода, скорее всего, будет просто плавать в форме одного или нескольких слегка деформируемых пузырьков в воздухе или внутри чашки в зависимости от «сил наклона».

Сила сцепления между молекулами воды и внутренней частью чашки должна быть...

Даже в отсутствие силы сцепления вода никогда не будет двигаться в нулевой гравитации, потому что нет ни верха, ни низа, на нее не действует никакая сила.

В этом видео на 1:15 хорошо видно , что для того, чтобы вылить воду из пластикового стакана, нужно постучать по нему по дну.

Вода не может оставаться в жидкой форме, потому что без силы тяжести не было бы давления, а жидкости нужно давление, чтобы оставаться в жидкой форме.

И как вы это объясните: youtube.com/watch?v=s63JXdsL5LU ?
Это совсем не так для закрытого контейнера, такого как космический корабль.
Чашка воды в НУЛЕВОЙ гравитации
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v