Технологии Физика движений

[Абармотик]

В природе есть такой эффект течения жидких материалов, когда, визуально, видео не отличимо от фотографии. Тобишь жидкость вытекает, но струйка течения больше похожа на окаменелую струю - не выделяется характерными смещениями потоков жидкости внутри струи.
И этот эффект называется:

Ламинарное течение жидкости, то есть течение, при котором жидкость перемещается слоями без перемешивания и пульсаций - абстракция: в реальном потоке обычно присутствуют небольшие турбулентности и иные возмущения. Но как видно, иногда и реальные течения внешне почти не отличимы от идеально-ламинарного.

Для формирования такого течения нужно не только полное отсутствие внешних возмущающих факторов (например, ветра), но и определённые параметры самого потока жидкости: малая скорость, определённые параметры сосуда (площадь поверхности, объём) и отверстия в нём, а также соотношение плотности жидкости к её вязкости. Для определения того, будет ли течение ламинарным, используют т.н. число Рейнольдса - чем оно меньше, тем лучше. Несколько упрощённо можно сказать, что проще всего наблюдать ламинарный поток при медленном истечении жидкости через маленькое отверстие - правда, при этом расход жидкости должен быть достаточным для формирования устойчивой струи (без дробления её на капли под действием капиллярных сил).

 

[Абармотик]

Эффект ЛЕЙДЕНФРОСТА.
Это физическое явление, при котором жидкость в контакте с телом, имеющим температуру значительно выше точки кипения этой жидкости, создает изолирующий слой пара, который предохраняет жидкость от быстрого выкипания: когда капля воды попадает на очень горячую сковороду (обычно выше 190 °C), нижняя часть капли мгновенно испаряется.
Образовавшийся слой пара становится «подушкой», на которой капля зависает, не касаясь самой поверхности.
Поскольку пар обладает плохой теплопроводностью, он замедляет передачу тепла от сковороды к воде. В результате капля не выкипает сразу, а быстро перемещается («бегает») по поверхности.
Так же, если пролить, например, немного жидкого азота на пол или на руку (на очень короткое время), он мгновенно превращается в газ и скользит по поверхности, не вызывая немедленного обморожения.

 

[Абармотик]

Погружение в жидкость, (сила вытеснения).
Один и тот же пароход течёт по реке и по морю. Где будет максимальное погружение в воду (в сравнении двух сред, макс.близко к ватерлинии)?
Правильно будет ответить, что в реке, так как в море вода солёная и она имеет большую плотность, а значит она тяжелее и нужна меньшая сила, чтобы компенсировать вес парохода силой Архимеда.

 

[Абармотик]

Волны: Зыбь и Рябь: в чём разница?

На первый взгляд кажется, что зыбь и рябь — просто разные названия небольших волн на воде. Однако это явления разной природы.

Зыбь — это длинные волны, распространяющиеся вне района своего образования. Обычно они возникают как остаток ветрового волнения и могут сохраняться даже при штиле или при ветре другого направления. Волны зыби имеют большую длину и период и способны проходить значительные расстояния.

Рябь — это мелкое кратковременное волнение поверхности воды, вызванное локальным ветром. Она состоит из коротких волн небольшой высоты и быстро затухает после прекращения ветра.

Таким образом:
-- рябь связана с текущим воздействием ветра,
-- зыбь — это уже «свободное» волнение, продолжающее существовать после него или пришедшее издалека.
Интересненькое:
-- есть еще важный момент, зыбь это волны сонаправленные,.. а рябь - хаотические.
-- на море - зыбь высотой несколько метров - обычное дело. И именно зыбь превращается в волны в десятки метров наталкиваясь на резкий свал дна (наверняка все видели видео с сёрферами в Nazare)
-- море постоянно колбасит у поверхности. Смотришь на воду и каждый квадратный сантиметр поверхности ходит ходуном. И нет там ни секунды спокойствия, ни одного спокойного участка. А ведь это всё энергия... Кинетическая энергия молекул бесконечно и в огромных масштабах колбасит эту поверхность. Практически, как квантовые флуктуации.
В связи с чем недавно придумали Буйковые электрогенераторы. Буй плавает на воде и преобразует кинетическую энергию волн (качание) в электрическую. (не помню страну, но там все пребрежье собираются утыкать электробуями; мож Япония?)

 

[Абармотик]

Почему крупа "просачивается" через шумовку (сито) , а мука - нет? (дело, канеш, в размере частиц, но как именно это работает?)

На самом деле виноваты силы межмолекулярного взаимодействия, известные как силы Ван-дер-Ваальса. Они очень быстро падают с расстоянием, и в гранулированных материалах более ли менее велики лишь в случае, когда гранулы очень близко прилегают друг к другу. Маленькие гранулы лучше упаковываются в ограниченном объёме, то есть, ближе прилегают друг к другу, и потому чем меньше частицы, из которых состоит сыпучее тело, тем сильнее эффект.

Кстати, это явление применяют в процессе брикетирования: сыпучее вещество обжимают, принудительно приводя частицы в тесный контакт и вызывая ван-дер-ваальсовское сцепление между ними, в результате чего брикет способен сохранять форму и после того, как давление снимают.

 

[Абармотик]

Клепсидра - водяные часы.

То, что с помощью течения воды можно измерять время, люди подметили очень давно. Ещё в Вавилоне и Ассирии появилась клепсидра — прибор для измерения промежутков времени при помощи вытекающей струи воды. Водяные часы конструировали древние египтяне, греки, римляне, арабы, персы, китайцы и индийцы.

С помощью клепсидры рассчитывали время повседневных дел (например, полива полей или выступления оратора в суде) и вели астрономические наблюдения.
У водяных часов была существенная проблема: скорость истечения жидкости из сосуда подчиняется закону Торричелли, то есть зависит от уровня. Чем выше уровень, тем быстрее вода вытекает; и наоборот, когда воды остаётся совсем мало, её течение замедляется. Поэтому водяные часы были неточны.
Для создания равномерной скорости потока изобретались всевозможные технические ухищрения: дополнительные резервуары, пробки, стеклянные трубки, противовесы и маятники.

Гораздо более практичными, однако, оказались песочные часы: они проще, дешевле и в целом обеспечивают более равномерный ход. Это связано с тем, что скорость высыпания сухого, (специально подготовленного) песка остаётся примерно постоянной, при условии качественного изготовления прибора.

После распространения механических часов, водяные вовсе утратили своё значение и используются только в развлекательных целях (или для создания особой атмосферы — как, например, в телевизионной игре «Форт Боярд»).

 

[Абармотик]

Кручёные удары в футболе и других видах спорта, направляющие мяч в полёт по весьма неожиданной траектории, возможны благодаря эффекту Магнуса. Когда вращающееся тело движется в жидкости или газе, эта жидкость или газ из-за вращения обтекают его по-разному. С одной стороны мяч вращается в одну сторону с движением среды, с другой - в противоположную. Из-за этого скорости обтекания оказываются разными. А закон Бернулли гласит: чем больше скорость течения среды, тем меньше давление, которое оказывает эта среда в помещённое на неё тело. Вот и получается, что воздух давит на летящий сквозь него вращающийся мяч с разной силой. В результате возникает разность давлений, которая толкает мяч в сторону, перпендикулярную направлению его движения, и мяч летит по дуге.

Эффект Джанибекова - явление, в ходе которого раскрученная в невесомости гайка с барашком необъяснимо время от времени переворачивается в пространстве. При этом один только барашек такого поведения не демонстрирует.
Эффект Джанибекова является наглядной демонстрацией т.н. теоремы промежуточной оси. Таких осей у любого тела можно провести три, и, как правило, момент инерции вдоль одной из осей будет максимальным, вдоль другой - минимальным, а вот вдоль третьей - промежуточной. Так вот, теорема гласит, что вращение вокруг этой промежуточной оси будет неустойчивым, что мы и наблюдаем на видео. Эффект имеет простое и изящное объяснение - увы, лишь на языке математики, а без знания оной понять его оказывается практически невозможно.