Почему сужается струйка воды, равномерно вытекающая из кухонного крана? Какая сила ее сжимает?
Ответ: Количество жидкости, проходящей каждую секунду через поперечное сечение струи, в силу непрерывности потока должно оставаться постоянным на протяжении всей струи. Поскольку скорость воды при падении увеличивается, то чем ниже, тем меньше сечение должна иметь струя. Струя сжимается силами поверхностного натяжения.
Обсуждение задачи на форуме - Струя воды
Комментарии
Без последнего предложения ответ верный.
Согласен. Причем здесь давление, если скорость возрастает и жидкость просто "вытягивается". Сила тяжести ее сжимает:)
Силы поверхностного натяжения создают нечто вроде трубки вокруг струи, из нутри на струю давит вода, а с наружи атмосферное давление, при увеличении скорости воды её давление уменьшается, а атмосферное остаётся практисески неизменным, разность давлений увеличивается трубка сужается (на длинных струяхэто может вызвать разрыв, так струя превращается в поток камель).
Надеюсь понятно объяснил))
Да, вы понятно объяснили, что Вы не физик. Не, ну может быть на бумаге или в душе Вы, конечно, и физик.
Никогда не знал, что воду так сильно может расплющить и разовать на капли просто давление окружающего воздуха, причем лишь чуть больше атмосферного.
Чтобы Вы не думали плохого, давайте представим себе такой эксперимент. Возмём кастрюлю, до краёв наполненную водой и поставим на платформу на рельсах и начнём разгонять.
Как Вы выразились, пов. натяжение создаст нечто вроде "плёнки" на поверхности воды. При движении кастрюли давление внутри воды в кастрюле, по-Вашему, почему-то станет меньше (может быть она даже закипит?). И атмосферное давление через "плёнку" скукожит воду и кастрюля станет полупустая?
Я бы ещё не так удивился, если бы Вы сказали, что движущийся относительно кастрюли воздух стал меньше давить на "плёнку" и вода распухла(это хотя бы похоже на эффект Бернулли).
Для сужения струи воды нет других причин кроме того, что вода практически несжимаема и нерастяжима (т.е. сохраняет свой объем) и струя (текущая вниз под действием силы тяжести) растягивается из-за того, что находящиеся ниже части струи ужЕ дольше падают, чем части, находящиеся выше них (ибо раньше вышли из крана) и успели набрать большую скорость и продолжают удаляться от последних.
А нерастяжима вода, конечно, по той же причине, по какой существуют и "капиллярные силы" - из-за взаимного притяжения молекул. Но разница в том, что нерастяжимость проявляется при любых масштабах, а капиллярность в нашей обычной жизни заметна при размерах не больше 5 мм.
Исходя из вашей логики, тогда бы струя не сужалась, а просто разрывалась бы, сохраняя свою толщину.
Именно из-за силы поверхностного натяжения мы наблюдаем этот эффект.
А ваш пример с кастрюлей - вообще абсурд, т.к. вода в этом случае вообще выполняет роль груза и не более, т.к. движение жидкости и движение "кастрюли" с жидкостью - абсолютно разные вещи.
Где следует из моей логики, что струя разрывалась бы? Если бы не было притяжения между молекулами воды, она сразу разрывалась бы (как в случае песчинок в струе песка). Но я как раз и сказал, что молекулы притягиваются, заставляя струю не разрываться, а быть одним целым (пока уже силы пов. натяжения не станут такими большими, что разорвут струю на капли).
Запомните раз и навсегда! Силы пов. натяжения не стремятся сделать струю тоньше - это противоречило бы принципу физики, что замкнутая система всегда стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. А в данном случае, что хотят сделать силы пов. натяж.? Уменьшить площадь поверхности жидкости! А минимальная поверхность у шара, а не у тонкой струи.
Постарайтесь на досуге поразмыслить и понять, что такое силы пов. натяж. (а заодно и закон Бернулли с учётом mgh), и осознайте, что это ничего больше, чем только силы взаимного притяжения молекул, и никаких там плёнок или трубок как таковых нет - это фикция.
А смешной пример с кастрюлей я потому и привёл, чтобы показать нелепость Вашей "трубки". А то, что "движение жидкости и движение "кастрюли" с жидкостью - абсолютно разные вещи" - sorry, тут Вы опять не правы, ибо вода не знает, в кастрюле она или в "трубке", и не знает, что её заставляет двигаться - сила притяжения или надвигающаяся на неё стенка кастрюли.
Нет не правы вы насчет кастрюли.
Все верно, без атмосферного давления струи ваще не будет, пар из крана пойдет. А силы поверхностного натяжения образуют круглое сечение струи
Вы бы ещё сказали, что без центрального отопления лёд из крана посыпется. Причем тут это?
И причем тут то, что сечение круглое? Хоть квадратное. Главное что тонкое. А силы поверхностного натяжения вовсе не способствуют утоньшению струи. Наоборот, они приводят к тому, что в конце концов струя разрывается и рассыпается на капли.
Физики тоже мне.
чем больше скорость потока тем меньше его поперечное давление, по этому принципу работает насос эжектор...
Да, но причем здесь всё это? Причём здесь закон Бернулли?
От холода сжимается
Афтар, иди прыгни в озеро и не морочь людям голову.
Никакое атмосферное давление никогда не поменяет форму жидкости. И силы поверхностного натяжения тут ни при чём. Они есть такое же следствие притяжения молекул в жидкости как и неразрывность жидкости. Это два разных следствия одной причины, и у каждого своя жизнь.
Силы пов. натяжения всегда стремятся уменьшить потенциальную энергию системы (как и вообще почти любые силы). В случае только воды - уменьшить площадь поверхности водной массы. С какой стати силам пов. нат. сужать струю? Да, они сделают сечение круглым, но не узким. Они, наоборот, борются с утоньшением струи тем, что в конечном счёте струя разрывается на капли, диаметр которых больше чем был у струи до разрыва, и тем самым площадь поверхности этого кол-ва воды станет меньше.
Вода здесь ведет себя как тёплый пластелин, который тоже неразрывен и не растяжим при малых деформациях (пластелин вместо воды - это чтоб не думали что закипит в вакууме). Поместите брусок тёплого пластелина в вакуум и растяните за концы. По середине он утоньшится, чтобы сохранить свой объём, а не из-за атм. давления или пов. натяжения.
Понятия "круглый" и "узкий" - не противоречивы, сечение струи может быть и круглым и узким одновременно. Автор и не говорит, что сечение станет плоским или еще каким-либо. Говорилось именно об уменьшении поперечного сечения. Абсолютно согласен с ответом автора.
Из моей фразы "они сделают сечение круглым, но не узким" вовсе не следует, что "Понятия "круглый" и "узкий" противоречивы". Вот если бы я вместо союза "но" сказал бы "а", тогда еще можно было бы так подумать. Пример: "пальто было красивое, но не тёплое". И дураку ясно, что здесь не подразумевается, что "красивый" и "тёплый" - взаимосключающие понятия.
"Абсолютно согласен с ответом автора" - природе наплевать на наши согласия или несогласия, это не политика. Автор сам себе противоречит - сначала говорит, что "в силу непрерывности потока" сужается, а потом вдруг "Струя сжимается силами поверхностного натяжения".
Еще раз говорю - молекулы воды сильно притягиваются др. к др., и это вызывает два разных эффекта - 1) неразрывность жидкости (и, как следствие, сужение струи) и 2) эффект поверхностного натяжения (который стремится уменьшить площадь поверхности). И сужение вызывается первым эффектом, а второй тут ни при чем.
Все просто. Для начала рассмотрим не поток жидкости, а капли падающие из крана. Каждую секунду падает капля. Если бы они двигались без ускорения,то и спустя много метров вниз расстояние между каплями было одинаковым. НО! существует такая штука, как ускорения свободного падения, которое разгоняет капли, и уже расстояние между первыми двумя каплями будет больше последних двух. Поток жидкости состоит из множества таких капель, слипшихся вместе. При разгоне,первые капли быстрее отдаляются от своих собратьев, но натяжение жидкости не дает им далеко друг от дуга разойтись, соединяя в струю. В итоге и оно не справляется и поток жидкости начинает разрывать на капли с увеличивающимся расстоянием между ними,как уже и было рассмотрено выше.