Почему вода в раковине идет по кривой траектории?

Когда вы наполняете раковину водой, а затем позволяете воде слиться, вода образует вихрь. И затем она начинает следовать по изогнутой траектории вниз под действием силы тяжести.

Почему это явление происходит, когда дождь движется по прямой линии (в идеальных условиях) к земле.

Я предполагаю, что когда молекулы воды, находящиеся ближе всего к дренажному отверстию, проходят через него первыми, они создают временную пустоту, заставляя другие молекулы воды поблизости (сверху и по бокам) устремляться внутрь и занимать свое место, каждая из которых имеет равные шансы заполнить эту пустоту. (поскольку в некоторой точке жидкости давление одинаково во всех направлениях). Так что я больше думал о конусообразной фигуре с водой, падающей равномерно со всех сторон. Почему кольцевая дорожка??

Скопируйте и вставьте этот сайт для моего ответа. Это объяснит это просто. физика.stackexchange.com/q/7738

Ответы (2)

Разница между дождем и водой в раковине заключается в том, что дождь просто падает, а вода в раковине втягивается в центр издалека, и вода в раковине не стоит совершенно неподвижно. Он вращается, если только немного. По мере приближения к центру вращение становится более быстрым.

Принцип сохранения углового момента .

Здесь г-жа Кавагути ускоряет свое вращение, подтягивая руки:

введите описание изображения здесь

Вода в дождевой капле тоже вращается. слишком упрощенно описывать каплю дождя как статичную. На самом деле такая циркуляция может существенно влиять на динамику аэрозоля, насколько я помню из соответствующих лекций.
@New: я уверен, что ты прав. Это вопрос очень начального уровня, цель которого заключается в понимании, а не в тонкостях. Но спасибо за это наблюдение.
@Mike Но в первую очередь, что вызывает это вращение, вода в раковине должна быть неподвижной, если на нее не действует какая-либо сила, чтобы изобрести угловую скорость. Молекулы беспорядочно движутся во всех направлениях и компенсируют друг друга, но вся жидкость остается там. Если капнуть в такую ​​раковину окрашенную жидкость, прежде чем разблокировать слив, она разойдется во все стороны, но не будет вращаться до тех пор, пока не откроется сливное отверстие. Так почему именно это направление?
@Jim: Почти невозможно, чтобы у него было абсолютно нулевое вращение. По крайней мере, он вращается вместе с землей со скоростью примерно 1/4 градуса в минуту. Если капнуть каплю чернил, она, конечно, растечется, но остается ли центр чернильной капли ровно на одном месте? Вы можете заставить слив вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, просто слегка помешивая его ложкой перед рукой, или поставив какую-то перегородку, чтобы, когда он течет к центру, он подталкивался в одном или другом направлении. Вы можете заметить, что вода не имеет вращения, но ей нужно совсем чуть-чуть.
@Mike Хорошо, я бы подытожил, что вращательное движение получает энергию от движения вниз, а направление определяется мельчайшими неровностями на полу и стене раковины?
@ Джим: я бы не обратил особого внимания на пол и стену раковины, но да, я думаю, это правильно. Вы всегда получаете вихрь, но его размер зависит от того, какой угловой момент находится в воде. Если вода действительно неподвижна, то водоворот действительно тонкий, но он есть.

В принципе, оба могли делать одно и то же.

С практической точки зрения вода в канализации имеет сопротивление стенок раковины / стока, чтобы повлиять на эффект. (Это режим шпилечного вихря .) В основном вихри различаются в зависимости от стока.

Поверхностное натяжение капли дождя превышает трение ветра. Силы Кориолиса все еще существуют внутри капли дождя и могут создавать в ней тороидальный вихревой поток.

Вихрь представляет собой каскадное явление, на которое влияет

  1. молекулярная динамика,
  2. граничные условия и
  3. силы окружающей среды
Каким образом сопротивление стенок раковины может вызвать такое круговое движение?
Вы должны понимать, что это касается сохранения углового момента. Предположим, вода начинает течь в виде конуса, как вы говорите. Трение о стенки может придать конусному потоку перпендикулярное направление. Это индуцирует угловой момент, который сохраняется для этого потока и также добавляется, поскольку поток непрерывен. Угловой момент может быть индуцирован с самого начала, в том, как вода начинает падать, воздушные потоки и т. д. Любая асимметрия в силах будет вызывать угловой момент, который затем будет сохраняться и накапливаться.
Да, но поток, о котором я говорил, радиальный, направленный внутрь, что не будет стимулировать трение о стенки, он фактически будет отступать от стенки к центру вихря, а затем вниз. Если бы трение о стенки вызывало угловой момент в каком-либо направлении, разве это, если я правильно понимаю, не было бы уравновешено самим трением в противоположном направлении в тот же самый момент, останавливая весь процесс от дальнейшего развития. Кроме того, это явление происходит и в больших раковинах, где жидкость у стенок мало влияет на жидкость у центра, так что я упускаю?
@Jim Джим Это начинается, в основном, там, где жидкость прилипает ко дну раковины. Любая неровность на дне может вызвать силу, перпендикулярную радиальной. Он, вероятно, начнется на поверхности кромки стока и будет нарастать. Момент импульса поверхности поглощается всей раковиной и заканчивается колебаниями массы раковины.
@ Джим, тебе понравится этот поиск по динамике шпильки вихря . Особенно обратите внимание на работы доктора Рона Адриана.
@anna Ну, кажется, что малейшая неравномерность может привести к тому, что вся жидкость будет вращаться в одном направлении, но я немного скептичен, потому что, если наименьшее количество жидкости следует в этом направлении, начинается цепная реакция, что звучит совершенно логично, в идеальный мир, в котором никакие другие силы, действующие в противоположном направлении, не компенсируют этот эффект. Так что эта конкретная раковина всегда будет вращаться против часовой стрелки, я прав? (Я хочу игнорировать эффект Кориолиса, вращения Земли, это другое дело)
На первоначальное направление вращения может повлиять множество факторов, в зависимости от того, как открыть отверстие для потока, например, при натяжении цепи направление будет не идеально вертикальным, а случайным относительно начала вращения. Я полагаю, что если провести полностью контролируемый эксперимент: вода в состоянии покоя, отверстие плавно открывается снизу (механизм диафрагмы открывается одновременно радиально, под ним нет стока, чтобы начать направленное всасывание), да, отдельная раковина будет демонстрировать склонность к вращению в том же направлении. .
@ Джим, вы не можете игнорировать силу Кориолиса, но, учитывая воображаемый сценарий, да, раковина может быть предрасположена к инициированию определенного направления движения.
Почему вода в раковине идет по кривой траектории?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v