Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

c*J=>

Рис. 4.65. По оси вращающейся воды шарик всплывает дольше, чем в неподвижной воде.

всплывает с глубины 10 см примерно за 2 с. Если поставить стакан с водой на диск проигрывателя (рис. 4.65) и заставить шарик всплывать по оси стакана, то время всплытия, казалось бы, должно остаться прежним. Однако обнаружилось, что при скорости вращения ЗЗ/з об/иин шарик всплывает с глубины 10 см уже примерно за 30 с. Чем обусловлена разница во времени всплытия и почему она столь велика?

717-719; 1482; 167д.

Градиенты давления центробежная сила

4.66. Чернильные колечки Тэйлора. Если капнуть чернил в стакан с водой, то наверху образуется подкрашенный слой толщиной примерно в полсантиметра. Но если стакан с водой соосно укрепить на вращающемся диске

проигрывателя и капнуть в воду чернила чуть в стороне от оси стакана, то чернила будут тонкой ленточкой по спирали навиваться вокруг оси (рис. 4.66). Почему чернила удерживаются в тонком слое? Что мешает их перемешиванию с водой?

717; 720.

Рис. 4.66. Чернильный слой Тэйлора во вращающемся стакане с водой.

Вихри

сила Кориолиса момент импульса

4.67. Воронка в ванной. Правда ли, что в Северном полушарии воронка, которая образуется в воде, вытекающей через сливное отверстие в дне ванны,закручивается против часовой стрелки, а в Южном - по часовой. Если в разных полушариях вода закручивается в воронках в разные стороны, то не значит ли это, что на экваторе

вода, вытекая из ванны, вообще не вращается?

72; 721 - 736.

Вихревые движения

4.68. Торнадо и водяные смерчи. Верно ли, что торнадо и водяные смерчи, подобно циклонам, всегда вращаются в определенном направлении? Что делает видимыми эти вихревые потоки? Как движется вода в водяных смерчах - вверх или вниз? Почему воронка торнадо порой перескакивает с места на место? Притягиваются или отталкиваются находящиеся близко друг от друга смерчи? Почему, наконец, некоторые смерчи оказываются двойными , как если бы они состояли из двух концентрических слоев?

224-226; 737-750; 1538; 107д; ЮЗд.

4.69. Смерч в бутылке минеральной воды. Поставьте только что открытую бутылку минеральной воды в центр диска проигрывателя, вращающегося со скоростью 78 об/иин. Как и следовало ожидать, в бутылке поднимутся пузырьки; однако если бросить в бутылку немного сахара или другого кристаллического вещества, то в ней возникнет некое подобие смерча. Чем обусловлен этот смерч и откуда он черпает энергию?

751 - 754.

Выталкивающая сила

4.70. Вихрь в чашке кофе.

Осторожно покрутите ложечкой в чашке горячего кофе, так чтобы кофе начал равномерно вращаться. Теперь аккуратно тонкой струйкой вливайте холодное молоко в центр чашки, и вы увидите, что там образуется небольшой вихрь; возможно, вы заметите и небольшое углубление в его середине. Если же вливать в кофе горячее молоко, то вихря не будет. Почему вихрь возникает в первом случае?

755.

Конвекция вихри

4.71. Пылевые вихри. Почему в пустынях и других местах, где много пыли или песка, часто возникают пылевые вихри? Вверх или вниз движется воздух внутри вихрей? Имеют ли вихри, подобно циклонам, какое-то предпочтительное направление вращения? Каким образом незаметные на первый взгляд локальные изменения в движе-

Рас. 4.71. Пылевой вихрь.

нии воздуха могут вызвать вихри (например, суслик, бегущий по пустыне, оставляет за собой след из песчаных вихрей)? Почему почти всякий пылевой вихрь держится не более трех-четырех минут? Исчезает ли он в результате турбулентности или из-за того, что теряет источник энергии? Почему, наконец, по своей форме (рис. 4.71) пылевой вихрь скорее похож на песочные часы, чем на обычный смерч?

756-764; 1539; 1540.

4.72. Огненные вихри. Почему вблизи извергающихся вулканов, лесных пожаров, больших костров часто образуются огненные вихри, напоминающие смерчи?

765-772.

4.73. Туманные вихри. Существует еще один тип природных вихрей, который, однако, редко удается наблюдать,- это туманные вихри. Они образуются зимой в густом тумане над некоторыми незамерзающими озерами, такими, например, как озеро Мичиган. Модель такого вихря вы можете получить дома, направив поток холодного воздуха над поверхностью ванны, наполненной теплой водой, при этом воздух в ванной комнате должен быть влажным. Почему возникают туманные вихри?

773; 774.

4.74. Капля создает вихревое кольцо. Если каплю подкрашенной воды капнуть в cra-

ft- . -А

4 \ \

Рис. 4.74. При движении вниз вихревое колечко подкрашенной воды расширяется.

кан с чистой водой, то можно заметить, как при всплеске образуется вихревое кольцо, которое расширяется, опускаясь вниз (рис. 4.74). Можете ли вы буквально на пальцах объяснить это явление. Как вращается жидкость в кольце? Почему во время всплеска образуются и другие (менее заметные) кольца?

155, с. 103: 775; 776; 777.

4.75. Призрачный след. Если кусок картона, опущенный вертикально в сосуд с водой, резко переместить в горизонтальном направлении, как показано на рис. 4.75,а, то на поверхности воды возникнут два следа. Почему? Если картонку перемещать немного боком (рис. 4.75,6), то она оставит только один след. Почему?

1481.

Рис. 4.75,а. Если двигать картонку перпендикулярно ее плоскости, она оставляет два вихревых следа.

Рис. 4.75,6. Если направление движения картонки не перпендикулярно ее плоскости, то за нею остается один вихревой след [McCutchen С. W. Weather, 27, 33 (1972).J

Вихри

адиабатические процессы трение

4.76. Вихрь разделяет холодный и горячий воздух. Если в боковой отросток вихревой трубки (рис. 4.76) подавать сжатый воздух (скажем, при комнатной температуре), то из одного конца трубки будет выходить воздух с температурой до 200° С, а из противоположного - с температурой до -50° С. Внутри трубки нет ни нагревателей, ни холодильников - она пред-

ставляет собой просто цилиндрическую полость, которая в центре перекрыта диском с дырочкой посередине и с одной стороны закрыта клапаном. Как такое простое устройство позволяет получить столь значительную раз-

ность температур? Уж не сидит ли там какой-нибудь крошечный человечек , который лихорадочно разделяет комнатный воздух на холодный и горячий?

778-787.

Рис. 4.76. Сжатый воздух, вдуваемый в вихревую трубку, разделяется на горячий и холодный.

Завихрения аэродинамика

4.77. Клин птичьей стаи. Почему перелетные птицы летят V-образным строем? Объясняется ли это какими-либо физическими причинами или это просто одна из любопытных особенностей поведения птиц? Должна ли форма стаи быть симметричной, если такая форма обусловлена законами аэродинамики? Нужно ли при этом, чтобы все птицы стаи синхронно взмахивали крыльями? Какие преимущества имеет клин перед другими построениями - скажем, гуськом или зигзагом? Почему птицы не летают косяками , как плавают рыбы?

794.

Лобовое сопротивление вихри

4.78. Тонущая монета. Если бросить монету в большой сосуд с водой, то как она пойдет ко дну; плашмя или ребром? Будет ли она так же тонуть в вязкой жидкости, например в сахарном сиропе или масле? Как будет тонуть цилиндрик?

Здравый смысл, возможно, подсказывает вам, что предмет пойдет ко дну так, чтобы его обтекание жидкостью было наилучшим. Однако при некотором подборе параметров среды и предмета он будет тонуть в том же положении, в каком его опустили в жидкость. Если диаметр диска и вязкость жидкости достаточно велики, то диск будет тонуть плашмя. Почему это происходит? Почему монеты и цилиндрики меньшего размера ведут себя иначе? (Попробуйте объяснить, почему лист фанеры всплывает в воде, как бы скользя

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.