کشش سطحی آب

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Mobinwan

عضویت : شنبه ۱۳۹۹/۱۲/۳۰ - ۲۱:۱۷


پست: 3



جنسیت:

کشش سطحی آب

پست توسط Mobinwan »

من یجا یه مطلبی خوندم راجب اینکه ابی که از شیر سرازیر میشه و ارتفاع h رو طی میکنه اگه اون ارتفاع زیاد شه ابی در نهایت بصورت قطره قطره درمیاد که تو این قطره قطره در اومدنش کشش سطحی و پیوستگی اب نقش دارند
میخواسم بپرسم کشش سطحی تو کجاش نقش داره؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 747

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

Re: کشش سطحی آب

پست توسط rohamjpl »

نیروهای بین مولکولی ، در این مورد پیوند هیدروژن ، مولکول های آب را با هم جذب می کند. اگر بیشترین مولکول ها در کمترین حجم باشند ، انرژی به حداقل می رسد. این حجم کره ای است به شرطی که نیروهای دیگر روی قطره نباشند. اگر قطره در هوا در سقوط آزاد باشد ، اصطکاک وجود دارد ، اگر قطره چسبندگی به مقدار عمده و جاذبه باشد ، اگر قطره ای روی سطح نشسته باشد ، گرانش دیفرانسیل است که با بزرگتر شدن قطره ، بسته به جاذبه ، قطره را مسطح می کند. یا عدم وجود سطح. هر چه قطره کوچکتر باشد و سطح آن کمتر خیس شود ، شکل به کره نزدیکتر است.
این می تواند با انداختن آب روی ماهیتابه داغ و تماشای قطره های حین حرکت آنها در حین تبخیر با کوچکتر شدن و کوچکتر شدن حالت کروی تر شدن آنها شود.هنگامی که یک قطره آب به سطح استخر آب مایع برخورد می کند ، می توانیم یک یا چند پدیده را مشاهده کنیم:قطره "برگشت" می کند و سپس سطح استخر را "شناور" می کند.
قطره به استخر متصل می شود.این قطره بر روی استخر پاشیده می شود و باعث ایجاد "تاج" در اطراف "دهانه" می شود.
اینکه چه اتفاقی خواهد افتاد به اندازه و سرعت قطره بستگی دارد. به طور خاص ، برخورد را می توان با نسبت نیروهای اینرسی به نیروی سطح ، مشخص شده توسط عدد (بدون بعد) $We$، تعریف کرد:$We=\frac{\rho v^2 d}{\sigma}$جایی که ρ چگالی قطره است ، v سرعت است و d قطر قطره است و σ کشش سطحی سیال قطره است.
کره دارای یک فشار داخلی است که از همه جهات به سمت بیرون از مرکز خود است و همچنین دارای کشش سطحی است که مولکول های آب را در آرایش کروی محدود نگه می دارد.
اگر بخواهیم قطره را طوری برش دهیم که نصف چپ و راست برابر داشته باشیم ، می توانیم از معادله لاپلاس در سطح مقطع دایره ای استفاده کنیم تا بفهمیم:$SurfaceTension=InternalPressure∗Radius/2$
چرا قطرات آب کره هایی را در فضا تشکیل می دهند؟به حداقل رساندن انرژی اگر مقدار کمی آب وجود داشته باشد ، کشش سطحی می خواهد سطح آن را به حداقل برساند و حداقل سطح یک ماده حجم داده شده یک کره است. برای حجم زیادی از آب (به عنوان مثال ، اگر شما تمام آب را از اقیانوس ها مکیده و آن را در مکانی بسیار دور از فضا به روش استاندارد دانشمند دیوانه قرار داده اید) ، کره نیز به دست می آید ، اما به یک دلیل دیگر : توده آب می خواهد انرژی پتانسیل گرانشی خود (خود) را به حداقل برساند و این نیز وقتی کروی باشد انجام می شود. اگر چنین حجمی در میدان گرانشی خارجی باشدکشش سطحی
اجازه دهید شعاع توپ R باشد ، و کشش سطح T: T دارای واحد نیرو در طول است. بنابراین کل نیرویی که هنگام تقسیم کره باید به آن وارد شویم ، صرفاً کل نیرویی است که با کشش سطح در اطراف محیط کره اعمال می شود و بلافاصله می توانیم ببینیم که این مانند R است$F_T = 2\pi R T\tag{T}$برای آب ، تقریباً $T = 7.3\times 10^{-2}\,\mathrm{N/m}$ تقریباً.
جاذبه زمین
این پیچیده تر است. اول از همه می توانیم در مورد رفتار نیرو چیزی بگوییم: توده های دو نیمکره مانند $R^3$و جدایی مانند R می روند ، بنابراین بلافاصله مشخص می شود که نیرو مانند $R^3\times R^3 / R^2$پیش خواهد رفت: مانند $R^4$ به عبارت دیگر. گرانش با بزرگ شدن R برنده خواهد شد.اما در واقع می توانیم یک عدد بدست آوریم ، حتی اگر نیمکره ها کره ای نباشند ، و به همین دلیل درمان گرانشی سخت است: اگر به سطحی فکر کنید که توپ را به دو نیمکره تقسیم می کند ، پس چه چیزی مانع از فروپاشی توپ به سمت داخل می شود؟ این سطح فشار است. بنابراین نیروی جاذبه بین دو نیمه توپ ، هنگامی که آنها را لمس می کنند ، باید برابر با انتگرال فشار روی آن سطح باشد
بیایید فرض کنیم چگالی یکنواخت است ، که برای اشیای واقعاً بزرگ وجود نخواهد داشت اما برای اجسام کاملاً معقول نیز خواهد بود. چگالی ρ را فراخوانی کنید. سپس می توانیم شتاب گرانشی را در شعاع r از مرکز ، با اتکا به قضیه پوسته و دانستن جرم درون $m(r) = 4/3 \pi r^3$بسازیم.$g(r) = \frac{4\pi}{3}G\rho r$و این فقط با ادغام g از r به R فشار را به ما می دهد:
$\begin{align}
p(r_0) &= \int\limits_{r_0}^R \rho g(r)\,dr\\
&= \frac{4\pi}{3} G \rho^2 \int_{r_0}^R r\,dr\\
&= \frac{2\pi}{3} G \rho^2 \left[R^2 - r_0^2\right]
\end{align}$یا
$p(r) = \frac{2\pi}{3} G \rho^2 \left[R^2 - r^2\right]$ و سرانجام می توانیم این را روی سطح ادغام کنیم تا کل نیرو را بدست آوریم:$\begin{align}
F_G &= \int\limits_0^R 2\pi r p(r) \,dr\\
&= \frac{4\pi^2}{3}G\rho^2 \int\limits_0^R R^2r - r^3 \,dr\\
F_G &= \frac{\pi^2}{3} G \rho^2 R^4\tag{G}
\end{align}$کشش سطحیSurface tension مسئول شکل گیری قطرات مایع است. قطرات آب گرچه به راحتی تغییر شکل می دهند ، اما توسط نیروهای منسجم لایه سطحی تمایل به شکل کروی دارند. در غیاب نیروهای دیگر ، از جمله نیروی جاذبه ، قطرات تقریباً تمام مایعات تقریباً کروی هستند. شکل کروی مطابق قانون لاپلاس "کشش دیواره" لازم لایه سطحی را به حداقل می رساند.
به طور خلاصه ، هرچه کشش سطحی بیشتر باشد ، شکل های گردتری از آب به دست می آورید. و عکس آن برای انرژی پتانسیل گرانشی است: شتاب گرانشی کمتر باعث قطرات کروی بیشتر آب می شود.
نماد کشش سطح .γ افت قطره مایع به دلیل کشش سطح ، همیشه کروی است. نیروهای داخلی روی مولکولهای سطح قطره مایع تمایل دارند که نسبت سطح به حجم را تا حد ممکن کوچک کنند. از آنجا که نسبت سطح به حجم برای شکل کروی حداقل است ، به همین دلیل افت قطره مایع کروی است$\gamma = h \rho g \frac{r}{2 cos \theta}$h ارتفاعی است که مایع به آن می رسد
ρ چگالی مایع است
r شعاع مویرگ g شتاب ناشی از گرانش است
θ زاویه تماس بین سطح مایع و دیواره های مویرگی است ،
در محاسبه فشار اضافی درون قطره مایع ، به دلیل کشش سطح اعمال می شودسطح مانند غشای کشیده عمل می کند. نقطه اتصال آن غشا اتصال سه گانه بین سطح جامد ، هوا و سطح مایع است. جمع نیروهای درگیر در آن نقطه سه گانه همان چیزی است که منجر به زاویه تماس مایع روی سطح می شود نیروی کشش سطحی $F= \int{Tdl} = T \cdot 2\pi R$
...hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
آخرین ویرایش توسط rohamjpl سه‌شنبه ۱۴۰۰/۴/۱۵ - ۰۸:۱۷, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 747

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

Re: کشش سطحی آب

پست توسط rohamjpl »

حداکثر اندازه سوراخ برای جلوگیری از عبور مایعات از داخل جامد.فرض کنید من یک مخروط معکوس دارم که 200 میلی لیتر آب در خود نگه می دارد. من قصد دارم نوک مخروط را ببرم تا یک سوراخ کوچک ایجاد شود. چگونه حداکثر شعاع حفره ای را که آب هنوز در ظرف می ماند محاسبه کنیم؟
با این حال ، آنچه برای من روشن نیست این است که آیا مواد کشتی مهم است. کشش سطحی آب در هوا در پاسخ استفاده می شود $\left(\gamma \approx 7.3{\times}{10}^{-2}\,\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}}\right)$. با این حال ، فکر می کنم کشش سطح و زاویه تماس بین آب و فنجان تاثیری داشته باشد.
به عنوان مثال ، اگر من یک فنجان مخروطی آبگریز و یک فنجان مخروطی آب دوست داشته باشم ، آیا اندازه سوراخ لازم برای جلوگیری از ریزش آب دقیقاً یکسان خواهد بود؟ خوب با معادله لاپلاس $\delta p = \gamma \cdot \left(\frac{1}{R_x} + \frac{1}{R_y} \right)$جایی که Rx و Ry برای یک قطره در x شعاع هستند ، جهت$\gamma$ کشش سطحی برای یک مایع در شرایط مشخص است (به عنوان مثال دما). برای آب در تقریباً 20 درجه سانتیگراد$0.075 \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}}$ است. فشار$\rho g h$ و$\frac{1}{R} + \frac{1}{R} =$باعث افزایش قطر قطرات گرد (و سوراخ) $p > \delta p$می شود که قطره بزرگتر از d در خارج سوراخ رشد کند$\rho g h > \gamma \frac{1}{d} \Rightarrow \rho g h d > \gamma$ باعث می شود قطره ریزد.
مثال: آب $\gamma = 0.075 \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}}$ سوراخ $d = 0.1 \, \mathrm{mm} = 0.0001 \, \mathrm{m}$ در مواد آبگریز $\Rightarrow h > \frac{\gamma}{\rho g d} = \frac{0.075 \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}}}{1000 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3} 9.81 \frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2} 0.0001 \, \mathrm{m}} = 0.076 \, \mathrm{m}
$آیا می توانید شعاع ، R ، مخروط را بدهید؟$\frac{1}{3}\pi R^2 h = 200\,\mathrm{mL} ~ \to 2 \times {10} ^{-4} \, \mathrm{m}^{3}$چگونه می توان از حداکثر شعاع حفره ای که باعث می شود آب توسط ویسکوزیته آب در ظرف بماند ، مطلع شد؟اگر یک قطره آب با شعاع r دارید ، اختلاف فشار بین قسمت داخلی و خارج این است:$\Delta P = \frac{2\gamma}{r}$برای محاسبه اندازه سوراخ باید فشار پایین مخروط را بسازید و این را با فشار محاسبه شده با استفاده از عبارت بالا برابر کنید. فشار در پایین مخروط به عمق آب بستگی دارد ، نه به حجم کل آب در مخروط. اگر عمق آب در مخروط h باشد ، فشار ρgh است ، جایی که ρ چگالی آب در دمایی است که در آن کار می کنید ، و g شتاب ناشی از گرانش است$≈ 9.81 m/sec2$. برابر کردن این با اولین عبارت بدست می آورد:$\rho g h = \frac{2\gamma}{r}$یا $r = \frac{2\gamma}{\rho g h}$
تصویر

WMobinaw

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۳/۳۰ - ۲۱:۰۸


پست: 1



دینامیک سیالات

پست توسط WMobinaw »

سلام
فشار در سقوط آزاد سیالات و نیروی ارشمیدوس در سقوط آزاد سیالات رو میشه توضیح بدین ؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 747

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

Re: کشش سطحی آب

پست توسط rohamjpl »

با استفاده از یک قاب مرجع که با افتادن آب شتاب می گیرد ، g صفر می شود. از این رو فشار صفر است. این جمله دیگری از قانون برنولی است: وقتی تمام انرژی بالقوه موجود در سیال به انرژی جنبشی تبدیل شود ، دیگر انرژی برای تولید فشار باقی نمی ماند.ببینید مانند اینکه اب در کیسه و در سقوط ازاد قرار بگیره فشار داخل آب همان فشار موجود در هوای بیرون کیسه خواهد بود. فشار سنج صفر است. آب بی وزن است. آب موجود در بالا دیگر به پایین آب فشار نمی آورد زیرا همه اینها فقط با همان شتاب در هم می ریزند.وقتی جسمی در حال سقوط است ، با شتاب "g" پایین می آید و ستون آب بالای آن با همان شتاب با آن می افتد. نتیجه این است که هر دو با هم در حال حرکت هستند. با مقایسه آن با زندگی واقعی ، بگذارید بگوییم شما در حال دویدن هستید و دشمن این هستید که با همان سرعتی که پشت سر شما است ، می دوید. او دستهایش را دراز کرده ، به پشت شما می رسد و سپس سعی می کند شما را هل دهد. اما او نمی تواند این کار را انجام دهد تا زمانی که سریعتر از شما باشد. همین مورد در مورد بدن و ریزش آب با آن اتفاق می افتد. بنابراین هیچ فشاری روی بدن در حال سقوط وجود ندارد.
توزیع رایگان فشار مایع در حال سقوط
یک مخزن مایع در حال سقوط آزاد را در نظر بگیرید. هدف یافتن توزیع فشار است.
شهود من می گوید که نباید توزیع فشار وجود داشته باشد. فشار باید یکنواخت باشد زیرا ظرف نیز با همان سرعت و جهت گرانش شتاب می گیرد ، بنابراین هیچ نیروی واکنشی به سمت بالا برای ایجاد یک توزیع فشار هیدرواستاتیک وجود ندارد.
با این وجود سوال و پاسخ های قبلی کاملاً دست ساز بوده . چگونه می توانیم این را از نظر ریاضی ثابت کنیم؟
من با معادله اولر در جهت پایین شتاب شروع می کنم ، بیایید جهت z را بگوییم:
$\rho a_z = -\frac{\partial P}{\partial z} - \rho g$
و مایع با شتاب$a_z = -g$ به سمت پایین شتاب می گیرد.
جایگزینی در بازده معادله اولر$\frac{\partial P}{\partial z} = 0$
بنابراین ثابت می کند که فشار در یک مایع در حال سقوط آزاد یکنواخت است.
آیا این درست است؟ آیا می توانم $a_z = -g$ را در معادله حرکت سیال اعمال کنم حتی اگر گرانش قبلاً حساب شده باشد؟
در سقوط آزاد ، هر بخش از حجم کنترل برای هر ماده ، کاملاً جاذبه ای را تجربه نمی کند. همانطور که اشاره شد ، معادله اولر بیان می کند که فشار در آن نقطه به طور یکسان ایزوتروپیک است. در واقع ، هیچ کم "ای برای میزان کنترل وجود ندارد. این را در کل ولوم کنترل اعمال کنید و متوجه خواهید شد که فشار به طور یکسان در کل بدن حجم کنترل ایزوتروپیک است.
قبل از ادامه ، گفته های فوق اصول بنیادی پشت آزمایش های لوله قطره برای اندازه گیری تبدیل فاز بدون تأثیر گرانش است.
اکنون یک حجم کنترل با سطح را در نظر بگیرید. آن سطح دارای کشش سطحی است. یادداشت جالب در اینجا هنگامی اتفاق می افتد که محیط خارجی دارای سیال ایستا باشد. در می یابیم که هر نقطه از سطح قطره از نظر تئوری باید فشار متفاوتی را تجربه کند زیرا مایع خارجی ایستا است. در واقع ، سطح خارجی می داند که کدام راه "پایین" است.
مسئله دیگری که ما با آن روبرو هستیم ، محاسبه تأثیرات کشش مایع خارجی بر روی بدن در حال سقوط است. اختلاف فشار از بالا به پایین بدن از این عامل بوجود می آید.
فرار از نیاز به در نظر گرفتن کشش سطحی و تأثیرات کشیدن ، فراخوانی یک خلا perfect کامل در اطراف بدن در حال سقوط است.اگر من یک شیر باز داشته باشم به طوری که جریان مداوم آب از ارتفاع h می بارد ، آیا سرعت جریان در هر نقطه از h یکسان است.برای اینکه وضعیت کمی ساده تر شود:
1. بگذارید مدتی از ویسکوزیته آب غافل شویم.
2. چگالی آب در هر نقطه ثابت است. اکنون ، با استفاده از معادله برنولی: شرح تصویر را اینجا وارد کنید
اجازه دهید دو نقطه در جریان را در ارتفاعات مختلف اما نزدیک لبه جریان مقایسه کنیم. بنابراین ، فشار در هر دو این نقاط تقریباً برابر با فشار جو خواهد بود. بنابراین شرایط فشار در هر دو طرف معادله لغو خواهد شد. اکنون که تراکم آب در کل ثابت است ، ${\rho}_1={\rho}_2=\rho$اکنون ، معادله به صورت زیر خواهد بود:
$\rho g h_1 + \frac 1 2\rho {v_1}^2=\rho gh_2 + \frac 1 2\rho {v_2}^2$بنابراین ، شما می توانید به وضوح تصور کنید که اگر h1> h2 ، بنابراین v1 باید کمتر از v2 باشد تا معادله را برآورده کند. سرعت جریان برابر با$\frac{dV}{dt} = A\times {v}$ است. که در آن v سرعت آنی است. اکنون ، طبق نظریه تداوم ،
Av = ثابت
بنابراین سرعت جریان ثابت خواهد ماند زیرا با افزایش سرعت ، در همان زمان مساحت در حال کاهش است.
سوال دوم شما اصل ارشمیدس بیان می دارد که نیروی شناوری رو به بالا که بر جسمی غوطه ور در مایع وارد می شود ، چه به طور کامل یا به طور جزئی ، برابر با وزن مایعی است که بدن جابجا می کند. اصل ارشمیدس یک قانون فیزیک است که برای مکانیک سیالات اساسی است.آیا در مورد سقوط آزاد اصل ارشمیدس رعایت می شود؟
اصل ارشمیدس در سقوط آزاد نمی ماند - زیرا در این حالت ، شتاب ناشی از نیروی جاذبه صفر است و بنابراین نیروی شناوری وجود نخواهد داشت.سیال در سقوط آزاد نیروی شناوری را روی جسمی که در آن غوطه ور است اعمال نمی کند
آیا مایعی در سقوط آزاد بر جسمی که در آن غوطه ور شده است نیروی محرک ایجاد می کند به هر حال ، بگویید یک آب بزرگ در فضا سقوط می کند ، در اثر نیروی جاذبه به آن نیرویی وارد می شود. این مایع ظرفی ندارد و برای همیشه به سمت پایین شتاب می گیرد. آیا اگر جسمی درون سیال قرار می گرفت ، مایع در برابر نیروی جاذبه نیروی شناوری ایجاد می کند؟نیروی شناوری برابر است با وزن سیالی که جسم از جا به جا می کند. برای حجم جسم "V" ، جایی که "V" حجم جسمی است که در یک مایع معین غوطه ور شده است ، این برابر است با:$F_B = \rho V g$
توجه داشته باشید که "g" در این معادله است. در سقوط آزاد ، مقدار موثر "g" 0 است. بنابراین ، پاسخسوال من"نه" است ، یک مایعات در سقوط آزاد نیروی جوشان بر روی یک جسم غوطه ور در آن وارد نمی کند. به همین دلیل ، شما فیلم ویدیویی از گویچه های آب درون ایستگاه فضایی را با حباب هایی در داخل آنها مشاهده خواهید کرد و حباب ها آب را ترک نمی کنند زیرا هیچ نیروی شناوری روی آنها وجود ندارد تا آنها را از فاز آب خارج کند.
برای مواردی که یک ظرف آب روی سطح زمین نشسته است ، ظرف به دلیل نیروی جاذبه نیرویی را تجربه می کند که باعث ایجاد گرادیان فشار عمودی در ستون آب می شود. در این حالت ، یک حباب در ستون آب نسبت به قسمت بالای حباب فشار بالاتری را به پایین حباب تجربه می کند و این باعث ایجاد یک نیروی خالص در جهت بالا می شود. از این رو ، حباب بالا می رود تا زمانی که از ستون آب خارج شود.
آیا اصل ارشمیدس در جاذبه صفر معتبر است؟
گرانش چگونه اصل ارشمیدس را ایجاد می کند؟ باید جاذبه باشد ، درست است ، زیرا در فضا اصل ارشمیدس کار نمی کند!
من ساده میگم بهتون طبق اصل ارشمیدس ، "وقتی جسمی به طور کامل یا جزئی در مایعی غوطه ور می شود ، نیروی شناوری که بر روی بدن وارد می شود از نظر اندازه برابر با مایعات جابجا شده توسط بدن است".نیروی شناوری که هنگام غوطه ور شدن در مایع روی بدن وارد می شود ، است$FB = ρVg$اینجا،چگالی مایع ρ استحجم سیال جابجا شده توسط جسم V است شتاب سقوط آزاد زمین در نقطه مشاهده g است در سیستم شتاب دهنده با شتاب a ، نیروی شناوری است $FB = ρV (g + a) $
در نظر بگیرید که یک شی در مایع درون ظرف شناور است.در سقوط آزاد جسمی که در مایع شناور است ، شتاب رگ -g است.
بنابراین ، نیروی شناوری مربوطه است$0=FB = ρV (g - a)$
چه نیروی شناوری و چسبناکی در سقوط آزاد بر روی توپ عمل می کند؟
داشت به شرایطی فکر می کرد که یک ظرف شیشه ای استوانه ای طولانی با مقداری مایع چسبناک در آن دارم. من یک توپ کروی هم با خودم دارم. توپ را با مقداری سرعت اولیه درون مایع درون شیشه می اندازم. درست بعد از آن (قبل از اینکه توپ به سرعت نهایی برسد) سیستم (شیشه با مایع و توپ) را از ارتفاع مشخص رها می کنم.
(الف) در مقایسه با نیروهایی که قبل از سقوط آزاد عمل می کردند ، نیروی متراکم و چسبناک در سقوط آزاد چقدر خواهد بود؟
(ب) آیا اگر توپ (با مقداری سرعت اولیه) را درون شیشه بیندازم و شیشه را به طور همزمان بیندازم ، آیا جواب تغییر خواهد کرد؟
(ج) به نوعی جرات این را پیدا کردم که همراه با شیشه (بدون توپ درون آن) بپرم. حالا ، من توپ را با کمی سرعت در داخل سیلندر قرار داده ام. آیا اکنون جواب تغییر می کند؟ (به یاد داشته باشید که کل سیستم همراه من در سقوط آزاد است).
سعی کردم به سوال خودم اینگونه پاسخ دهم: در همه این موارد فکر می کنم نیروی شناگر صفر خواهد بود. طبق اصل Archimedes ، این مساوی با وزن مایع جابجا شده است. اما ، چون چیزی در سقوط آزاد دارای وزن صفر است ، هیچ وزنی برای مایع جابجا شده وجود ندارد و از این رو هیچ نیروی شناوری روی توپ وجود نخواهد داشت.
از قانون استوک می دانیم که نیروی چسبناک مستقیماً با سرعت توپ در مایع متناسب است. یک قاب مرجع R را در نظر بگیرید که با شتاب g به سمت پایین حرکت می کند. بنابراین ، در همه این شرایط شتاب توپ و استوانه در اثر سقوط آزاد نسبت به R. صفر است. از این رو ، از نظر R ، نیروی چسبناک همان زمانی است که سیستم در حالت استراحت است.
من فقط در این مورد قادر به توضیح در مورد نیروی چسبناک هستم. نیروی چسبناک مردی که روی زمین ایستاده چه قدر خواهد بود؟ من در پاسخ دادن بهسوالات خودم خیلی خوب نیستم ، لطفاً در مورد ایده های خود به من کمک کنید.وقتی می گوییم بی وزنی توپ ، این بدان معنی است که هیچ نیرویی از خارج به توده وارد نمی شود. همیشه جرم دارد و به دلیل اختلاف چگالی (مایع و توپ) باید به سمت پایین سقوط کند. اگر نیروی کشیدن بسیار زیاد است (High viscous) ، در این صورت می بینید که وقتی به سمت پایین می پرید ، توپ در مایع به سمت بالا حرکت می کند. دلیل آن این است که ... به دلیل تفاوت سرعت ترمینال بین شما و توپ درون مایع است. سرعت ترمینال را فقط پس از برخورد توپ به سرعت ترمینال می زنید زیرا هر دو در 2 محیط مختلف حرکت می کنند. سرعت شما در مقایسه با توپی که شروع به حرکت به سمت درپوش می کند بسیار زیاد خواهد بود.چه نیروهایی روی جسمی که از مایع چسبناک می افتد وارد می شوند؟سه نیرو بر روی جسمی که از درون مایع چسبناک می افتد وارد عمل می شوند: وزن آن w ، کشش چسبناک FV و نیروی شناور FB. هنگامی که یک بدن کروی در حال سقوط از طریق یک مایع چسبناک است ، اساساً دو نیرو بر آن وارد می شوند:
وزن ظاهری (جاذبه - نیروی شناوری) - رو به پایین
Viscous Drag (یا نیروی استوک) - به جلو
اولین نیروی در طول حرکت از نظر اندازه و جهت ثابت است.
کشش چسبناک از طرف دیگر به سرعت بستگی دارد و به صورت عمودی به سمت بالا عمل می کند.
$F_s = 6rv\pi\eta$
η - ویسکوزیته مایع
v - سرعت بدن
r - شعاع بدن
در ابتدا نیروی چسبناک صفر است و سرعت آن صفر است. تنها نیروی وارد بر بدن ، وزن ظاهری است که باعث می شود سرعت با گذشت زمان افزایش یابد. اکنون که سرعت در حال افزایش است ، کشش چسبناک باعث کاهش نیروی خالص با گذشت زمان می شود (زیرا وزن ظاهری و نیروی چسبناک در جهت مخالف قرار دارند).
بنابراین سرعت افزایش می یابد اما شتاب همچنان کاهش می یابد.
زمانی فرا می رسد که شتاب صفر است یعنی وزن ظاهری برابر با کشش ویسکوز است. سرعت پس از این زمان ثابت باقی می ماند (همچنین به عنوان سرعت ترمینال شناخته می شود).
توجه - در اینجا "وزن ظاهری" اثر ترکیبی جاذبه و شناوری است.
تصویر

ارسال پست