Очень понравилось что с помощью примера с чаинками в стакане можно задуматься о чем-то глобальном, как было в видео о изменении русла реки. Думаю есть еще множество применений этому эксперименту!
Про поплавок. Тут два механизма: 1) в начальное время жидкость будет вращаться медленнее, чем кастрюля и тут та же история, что и с чаинками. На дне трение больше, поэтому центробежная сила больше. Вторичная циркуляция- чаинки у стенок-поплавок в центре. 2) когда вода наберет ту же скорость, что и кастрюля, то вращение будет твердотельным, то есть вторичные течения будут отсутствовать. Тогда будут работать обычные силы плавучести, только "сила тяжести" будет работать еще и горизонтально. Все, что легче воды будет вверху и в центре, все, что тяжелее внизу и на периферии. Ни трение о стенки, а особенно прогиб поверхности тут не при чем.
Отсутствует действие вторичного вихря на поплавок, так как поплавок находится на поверхности воды а не в потоке ее. Наклон поверхности жидкости не дает поплавку сместится к бортам. Кроме того видно, что при раскручивании чаинки прибиваются к бортам кастрюли а при торможении - к центру. Напрашивается подозрение, что при этом меняется направление вращения вторичного вихря. Либо вторичный вихрь в принципе отсутствует когда тара вращается вместе с жидкостью.
В программе "Очевидное невероятное"", давным-давно, как-то показали прозрачный, полностью закрытый, полый волчок с чаем и чаинками, присланный рукастым любознательным телезрителем...
Все чаинки в стакане собираются в центре только тогда, когда чай замедляет своё вращение. Если же чай вращается с постоянной скоростью, то самые маленькие собираются к центру, более крупные вращаются на своих орбитах, а очень крупные прижимаются к стенке стакана (возможно, потому, что их орбита лежит за пределами стакана). И ещё происходит образование разных слоёв с разными скоростями вращений. Слои расположенные ближе к центру стакана вращаются быстрее, чем слои ближе к стенке. Питие чая - приятное и увлекательное занятие...
Попытка нести разумное доброе и вечное посредством ТыТруба, да ещё со своим антуражем совковой школы/института. Это реально круто (без тени сарказма). "Пешите исчо"!
Мне в бытность школьником, когда ходил на олимпиады республиканского формата как раз не хватало таких примеров для саморазвития. Но и физиком и ученым я не стал.
Поплавок легче воды вот он и стремится к центру так как вода его туда выталкивает, а чаинки тяжелее воды происходит обратный процесс. Что-то вроде архимедовой силы только в условиях центростремительного ускорения.
В спокойной воде под действием силы тяжести и силы Архимеда чаинки оказываются на дне. Во вращающейся воде возникают еще две силы, направленные горизонтально. Это центробежная сила и аналог силы Архимеда, действие которой показано красной стрелкой на 1.35. Эта сила одинакова по всей глубине стакана. Этого нельзя сказать про центробежную силу, которая зависит от угловой скорости вращения воды. На дне стакана эта сила равна близка к нулю, так как вращение воды тормозится дном стакана. В результате центробежная сила оказывается близка к нулю, а под действием аналога силы Архимеда чаинки движутся в ее направлении, то есть к оси вращения. Это все объяснение. Во вращающейся кастрюле ситуация иная. Угловая скорость воды около дна максимальна и совпадает со скоростью вращения кастрюли. Чаинки находятся в поле центробежной силы и так как их плотность больше воды, то они преодолевают аналог силы Архимеда и движутся в направлении центробежной силы пока не достигнут боковых стенок кастрюли. Иная ситуация с телом, плотность которого меньше плотности воды. Это тело под действием силы Архимеда всплывает, то есть движется в направлении противоположном силе гравитации. Под действием аналога силы Архимеда это тело также всплывает в горизонтальном направлении, то есть движется к оси вращения в направлении, противоположном центробежной силе.
есть еще одно объяснение по сути такое же, но по другому. За счет трения об дно чашки придонные слои вращаются с меньшей угловой скоростью чем верхние слои и поэтому центробежная сила в верхних слоях больше чем в нижних, и прэтому верхние слои сносит от центра к краям а возвращается вода к центру в придонных слоях. Поэтому чаинки в серединке и реки извилистые. Такое об?яснение про скорость вращения легко наблюдаемо на пенке на кофе, пока пенка вращается вместе с водой она по всей поверхности, но как только вращение пенки прекращается, а вода под ней еще вращается, пенка начинает собираться в середине. Причина сбора чаинок и пенки от разных угловых скоростей разных слоев воды.
Когда мы размешиваем чай ложкой - верхний слой быстрее нижнего из-за торможения о дно, а когда крутим кастрюлю - наоборот верхние слои медленнее, напрашивается предположение, что вторичный вихрь в этом случае направлен в противоположную сторону. Предположение о том что причиной является яма в центре не верно потому что рано или поздно поплавок остановился бы в центре, а он продолжает вращаться
Строго говоря, берега реки подмываются под действием силы Кориолиса. Причем как на прямом участке, так и на поворотах. Закон чаинок лишь добавляется на поворотах.
поразительное глобальное следствие из этого факта состоит в том что прямолинейное течение реки даже по весьма ровной местности оказывается неустойчивым и малейшая неоднородность типа поваленного дерева приведет к появлению извилистого участка русла и эти извилины становятся все больше и обширнее и распространяются дальше и дальше по течению. Здравый смысл удивляется почему бы реке не выбрать более короткий прямой маршрут русла.
Ну... не знаю. Я чай пью годами. И была у меня "блатная" чашка однажды- пол-литра, квадратная, но с закругленными углами. Так вот, это была ЕДИНСТВЕННАЯ чашка, где всякий мусор с заварки собирался в центре после размешивания. (А потом я выкидывал это все чайной ложечкой за 1 заход!) В неважно каких других ёмкостях- вся фигня плавает по всей, так сказать, "акватории"... более или менее. И пока ее выловишь... Это нервирует. (Потому как у меня иногда почти что чифир получается, и мусора довольно много) Я ту чашку расколотил; потом заклеил (даже скотчем в одном месте пришлось...)- а потом расколотил уже окончательно. (Она была очень красивая. С египетскими пирамидами и пальмами... Глазурь какая-то по поверхности. Смотрелась вообще огонь. Мне так жалко было...) И теперь найти такую не могу абсолютно. Наверное, я бы уже и сам ее слепил (форму я помню прекрасно), но вот беда- ее надо при 800 С° держать часов так восемь, чтоб запечь керамику- а такой возможности у меня нет. Так что берегите ваши чашки. Спасибо за видео! Обожаю физику, хоть ничего там не понимаю. В школе в 8м классе я ходил на дополнительные, чтобы уразуметь... Но это не для средних умов )) Приходится верить вам на слово 😊 👍👍👍
Добрый день, причина возникновения вторичных течений в неодинаковости граничных условий на дне емкости и на поверхности. Вверху трение, можно считать, отсутствует. Когда мы размешиваем ложкой, то азимутальные скорости на поверхности больше, чем вблизи дна, где они уменьшаются из-за трения. Соответственно и центробежная сила вблизи дна меньше. Вот и появляется вторичная циркуляция. Если поставить стакан на проигрыватель, то чаинки разбегутся к стенкам тоже из-за вторичной циркуляции, но обратного направления. Теперь азимутальные скорости вблизи дна будут больше и центробежная сила больше. Если опыт повторить с твердой верней границей, то возникнет не два вторичных течения, а четыре. Замыкаться они будут через центральную часть стакана на половине высоты. А прогиб поверхности тут совсем не при чем. Даже если его не будет вторичные течения все равно возникают.
Забавно, но аналогичный эффект присутствует у циклонов и антициклонов - приземный ветер из-за торможения потока направлен не строго по изобарам, а завернут в центр.
1) Очевидно, что "наклон жидкости" и "воронка" на поплавок не действуют. Если поверхность воды выровнялась таким образом, значит, сумма силы тяжести и "центробежной силы" (ну не знаю, как её правильно называть) направлена перпендикулярно поверхности. Кажется, что поплавок должен плавать свободно по всей поверхности воды. 2) Интересно было бы посмотреть на границу двух жидкостей при вращении. Я думаю, граница и поверхность менее плотной жидкости строятся по одной и той же параболе, сдвинутой по вертикальной оси. Линза из легкой жидкости получается тоньше у краев, чем в центре. Вот в чем дело, центр тяжести поплавка выше уровня воды, а значит, ближе к оси вращения, а там перпендикуляр к параболе чуть другой
Частички воды у стенки теряют скорость за счет трения об эту стенку, а значит теряют и центробежную силу направленную наружу. На этот тонкий слой у стенки давят частички не потерявшие скорость и центробежная сила которых заметно выше. Вода у стенок стекает вниз, по дну к центру. При этом она увлекает к центру и чаинки. Уважаемые GetAclass, в центр вместо шарика бросьте в воду к примеру кусочек листа растения. Он будет скрыт водой, но находиться у поверхности. Вы увидите что его постепенно уведет к боковой поверхности.
В своё время тема чаинок в стакане обсуждалась в передаче Очевидное-невероятное. И в ней С.П.Капица высказал информацию о том, что объявлялось Нобелевским комитетом премия за правильное объяснение явления. Здесь важно то, что чашка неподвижна. Если же привести чашку во вращение, то после установления твёрдотельного вращения жидкости, вращающейся вместе с чашкой, чаинки, под действием центробежной силы, соберутся на периферии. И вот такой вариант труднее объяснить на основе ваших рассуждений
Вращение воды в стакане является криволинейным потоком. А в криволинейном потоке давление уменьшается по направлению радиуса кривизны к центру. И получается при вращении воды в стакане давление у стенок больше а в центре меньше, то есть градиент уменьшения давления направлен в центр стакана, что и собирает чаинки в центре. Так же можно объяснит изменение русла рек, мы видим что это изменение ползет наружу изгибу реки, это связано с тем, что давление воды при искривлённом потоке снаружи выше чем внутри кривого участка реки, и поэтому берег с наружней части кривого изгиба русла реки подмывается больше.
Кстати, если кастрюлю остановить, поплавок постепенно отплывет к краю кастрюли: вторичная циркуляция, вызванная придонным течением после остановки вращения кастрюли вызывает вторичное течение в обратном направлении на поверхности - от центра к краю.
Думаю, мы тут наблюдаем обратный эффект. Вода у поверхности теперь движется медленнее воды у дна, которую разгоняет трение. И вторичный вихрь теперь направлен в другую сторону. У дна - от центра к краям, а у поверхности - от краёв к центру. Однако, силы, замедляющие воду у поверхности довольно малы (трение о воздух?), что объясняет неспешность поплавка по сравнению с чаинками - вторичный вихрь существенно медленнее.
А в другом ролике с магнитным вихрем в стакане у вас направление циркуляции жидкости в бублике противоположное :)) Видимо дело в разных режимах. В одном случает раскрутка снизу, в другом случае замедление вращения жидкости и торможение её на дне стакана. ИМХО здесь значение имеет и удельный вес "чаинок". Легкие чаинки как бы всплывают в зону с пониженным давление, более тяжелые отбрасывались бы к стенкам. Принцип пылевого фильтра или центрифуги для обогащения горных пород.
Когда я учился в школе, в 90х, физику и химию нам преподавал по учебнику, исключительно в уравнениях и почти без лабораторных работ и экспериментов. А так как с математикой я не очень дружил, то было не понятно и не интересно. Жаль.
Автор видео, тогда пожалуйста объясните почему в невесомости в космосе, когда воду выливают наружу из сосуда и начинают вращать, то происходит тоже самое, только не чаинки а весь кислородов в пузырьках так же собирается по центру?! Ведь там же нет сосуда стенки которого создают давление при вращении. Что скажите по этому поводу? Очень важен и интересен ваш ответ. Спасибо!
Вы измеряли разницу потенциала между ме кастрюли и поверхности воды? Почему если размешать чай в 1 - м случае диэлектриком (крутануть 5 раз) например, и во в 2 - м случае соседней кружке металлической палочкой (1-3 раза) !!! В последнем случае чаинки слипнутся гораздо быстрее и плотнее чем в первом. Вы можете в своем докладе объяснить поляризацию диэлектрика в вихревом состоянии?
А ещё на повороте потока воды возникает его естественное закручивание в жгут, без чего не решается уравнение неразрывности потока без изменения его энергии. (энергия в повороте возрастать не может). Именно по этой причине на всех поворотах в трубах водяной поток закручен.
Дело вовсе не в том, что поверхность воды искривляется. Можно прикрыть воду крышкой иха эффект сохранится, а в том что архимедова сила изменяется во вращающейся жидкости в горизонтальном направлении. Так бывает и с циклоном Плотность воды растет от центра к перефирии вместе с ростом центробежной силы и сила архимеда действует тут горизонтально
В отношении чаинок собирающихся в центре стакана. Как вы объяснили это происходит за счет вихрей движущихся в направлении: внешняя стенка - дно-центр-поверхность-внешняя стенка. Вот мой вопрос. Если это так, то почему этот вихрь не движет чаинки по всей своей траектории - не поднимает их от центра к поверхности и опять к внешней стенке стакана?
чаинки тяжелей воды и поэтому стремятся к физическому (не совпадающему с геометрическим) дну вращающейся кастрюли, т.е. нижнему ребру. В то время как поплавок легче воды и его выталкивает в область физической вершины, т.е. к центру поверхности воды.
А мне думается что в центре пониженное давление и чаинки с меньшей плотностью чем вода. Поэтому вода (более однородная и мелкая) вытесняет их к центру. Так же ка гравий в ведре вытесняется песком при вибрации.
Мнение, возможно ошибочное. Вы на видео объяснили почему у стенок сосуда уровень воды поднимается, а в центре опускается. Возникает т.н. потенциальная яма. Только в нашем случае выталкивающая сила Архимеда в стороне ближе к стенке кастрюли выше силы тяжести, а дальше - меньше. Таким образом тело находится под углом ко дну кастрюли. Возникает горизонтальная составляющая суммы этих сил и если их построить она будет направлена к центру кастрюли.
Поплавок просто скользит по поверхности воды? То есть силы трения/сопротивления между водой и поплавком намного меньше, чем между водой и чаинками, поэтому центробежная сила не может передаться в достаточной мере, чтобы противодействовать силе, возникающей из-за разности давлений.
Если в сосуде, на дне которого находится тонкая металлическая пластина, вращать воду, то пластина всплывёт. Расстояние между дном и пластиной, и расстояние между стенкой сосуда и пластиной, должно составлять 1 - 2 см. Можно установить вращающуюся пластину, в реках можно установить гидрогенератор.
Из-за воронки на поверхности( ...ну, и гравитации и реакции опоры, напрвленной по диагонали вверх-к центру, и появления её ненулевой проекции на радиус стакана, и направленной в центр) ?
Наверное потому, что поплавок выступает над поверхностью воды и взаимодействует с воздухом, а нет, потому, что по середине воды углубление как в торнадо, а по краям стенки воды, потому, что центробежная сила отбросила воду к стенкам и по середине создалось углубление в которое попал поплавок!!
Не показан самый главный эксперимент; размешаем воду в стакане - чаинки собрались в центре. А теперь покрутим стакан - чаинки разлетелись к стенкам. Почему?
Действует сила инерции. Так как плотность поплавка меньше плотности воды, то воде хочется разместится у края кастрюли, а там где вода отошла размещается поплавок. Поплавок здесь как квазичастица.
Много писать так что вместо этого укажу некоторые важные детали надеюсь вы поймете почему так 4:09 - разности уровня воды нет , поэтому чаинки не собираются в центре а собираются по бокам под действием центростремительной силы 4:17 - разность уровней воды уже есть ( поэтому теперь всё будет работать как вы объясняли 1:10 - 1:41 ) 4:32 - всё как в первом пункте ( но из-за того что кусочек пенопласта находится не под водой на его данная сила которая отбрасывает песчинки не действует поэтому он вращается по собственной траектории ( по спирали к центру ) )
Крутим кастрюлю => начинает крутиться и вода в кастрюле => возникает разность уровней воды у стенок и в середине кастрюли (на видео 1:21). Поплавок просто скользит под собственным весом к самому низкому уровню (к центру кастрюли). Похоже, что сила тяжести поплавка сильнее чем центробежная сила, действующая на него. Но это не точно. А будет правильный ответ?
Потому что, при вращении кастрюли, вторичный вихрь направлен от центра дна кострюли к её стенкам, а дальше вверх и к центру поверхности, из-за центробежной силы.
По закону сохранения момента импульса(который выполняется из-за того что движение по часовой и против эквивалентны) M = summ mvr + MVR = const тогда так как угловые скорости у них равны(возьмем одну чаинку для простоты) M/w = mr^2 + MR^2 тогда отношения расстояний от центра пропорциональны обратному корню от соответствующих масс
Из-за большой скорости раскручивания кастрюли чаинки отлетают к стенкам, а уровень воды у краёв повышается. А Шарик по закону всемирного тяготения стремится к более низкой точке, которая находится в центре. Сразу после остановки кастрюли у её боков давление выше, чем в ближе к центру, поэтому вода с верхних слоев перемещается к нижним и в середину (по вихрю). Так чаинки перебегают в центр мячику)
Явление в конце ролика обусловленно теми же процессами, что происходят в теле газовых гигантов нашей солнечной системы. Чем дальше газы от центра планеты, тем медленней они перемешиваются и обращаются вокруг планеты, в отличии от твердотельных планет. Дело в том, что течение вокруг поплавка дальше от стенок сосуда и не так крепко за него держится, поэтому движется медленнее, а то и вовсе отталкивается к центру.
Ответ: сила тяжести. Поплавок движется по параболической поверхности, стремясь занять центральное (равновесное) положение, соответствующее для него точке с наименьшим количеством потенциальной энергии. Из этого положения его выводит нижняя часть, погруженная в жидкость и вовлекаемая во вращение. Положение поплавка определяется равновесием между силой тяжести, толкающей его по параболе к центру искривленной водной поверхности, и центробежной силой, выталкивающей его наружу.
@@Rayvenor Возьми стакан с водой, медленно помешай ложкой воду по часовой стрелке три раза, постучи ложкой сквозь воду по дну десять раз. Произойдёт многократное изменение тональности при крайне малых скоростях и при малом изменении скоростей.
Если наполнить ёмкость до краев, закрыть крышкой и раскрутить, то давление все равно будет иметь градиент от краев к центру? Может глубина не имеет значения?
Откуда берется вторичный вихрь? Что заставляет чаинки подниматься со дна вдоль оси вращения вверх? Если закон Бернулли, то почему тогда чаинки после подъема опускаются вниз вдоль стенок? 2:24
С рекой не совсем понятно, в центре русла скорость течения воды больше чем у берегов и дна, и давление должно быть направлено к центру там и должно всё осаждаться.
Вот вам новое доказательство и идея для нового видео про изогнутую трубу. Из-за большей массы, чаинки не могут загогнаться как вода и собираются посередине стакана. ;)
Объяснение неполное .. А как же закон Бернулли ? Скорость потока у стенок выше , чем в центре и соответственно - давление в центре стакана должно быть выше и должно выталкивать чаинки к стенкам стакана ?
Очень понравилось что с помощью примера с чаинками в стакане можно задуматься о чем-то глобальном, как было в видео о изменении русла реки. Думаю есть еще множество применений этому эксперименту!
Ю
Обалденный новый формат! Вы реально молодцы!!!
Какие же вы крутые!
Я про эти чаинки также думал еще с детства ... Потенциал у меня эйнштейновский
Про поплавок. Тут два механизма: 1) в начальное время жидкость будет вращаться медленнее, чем кастрюля и тут та же история, что и с чаинками. На дне трение больше, поэтому центробежная сила больше. Вторичная циркуляция- чаинки у стенок-поплавок в центре. 2) когда вода наберет ту же скорость, что и кастрюля, то вращение будет твердотельным, то есть вторичные течения будут отсутствовать. Тогда будут работать обычные силы плавучести, только "сила тяжести" будет работать еще и горизонтально. Все, что легче воды будет вверху и в центре, все, что тяжелее внизу и на периферии. Ни трение о стенки, а особенно прогиб поверхности тут не при чем.
Отсутствует действие вторичного вихря на поплавок, так как поплавок находится на поверхности воды а не в потоке ее. Наклон поверхности жидкости не дает поплавку сместится к бортам.
Кроме того видно, что при раскручивании чаинки прибиваются к бортам кастрюли а при торможении - к центру. Напрашивается подозрение, что при этом меняется направление вращения вторичного вихря. Либо вторичный вихрь в принципе отсутствует когда тара вращается вместе с жидкостью.
Про второе - это логично, ведь никакого трения чаинок о поверхность нет, она есть только когда сама кастрюля не двигается
Очень нравится ваша анимация с юмором. Продолжайте в том же духе!
Шрёдингер: квантовая механика.
Эйнштейн: ЧАИЙ.
Спасибо за работу, МУЖИКИ! Надо стучаться к детям со всех фронтов! И отсюда тоже.
Отличное видео! отличные рассказчики! как же здорово видеть вас теперь и говорящими! В топ!
Потрясающая визуализация! Очень понравилось))
Лучший русскоязычный канал на Ютубе
класс, все бы учителя такие были бы!
Как же классно с интернетом и ютубом. Всё детство пытался понять почему чаинки в центре собираются, а тут раз - загуглил вот он ответ!
ребят, ну вы реально крутые. моё почтение :)
В программе "Очевидное невероятное"", давным-давно, как-то показали прозрачный, полностью закрытый, полый волчок с чаем и чаинками, присланный рукастым любознательным телезрителем...
Первый раз вижу автора, по голосу давно знаю его. Новый формат👍
никогда не задумывался на этот счёт! это ж сколько полезного можно сделать если учить физику!
Да, например, размешать чай в кастрюле)
Все чаинки в стакане собираются в центре только тогда, когда чай замедляет своё вращение. Если же чай
вращается с постоянной скоростью, то самые маленькие собираются к центру, более крупные вращаются
на своих орбитах, а очень крупные прижимаются к стенке стакана (возможно, потому, что их орбита лежит
за пределами стакана). И ещё происходит образование разных слоёв с разными скоростями вращений. Слои расположенные ближе к центру стакана вращаются быстрее, чем слои ближе к стенке. Питие чая -
приятное и увлекательное занятие...
Попытка нести разумное доброе и вечное посредством ТыТруба, да ещё со своим антуражем совковой школы/института. Это реально круто (без тени сарказма). "Пешите исчо"!
@@schetnikov НГУ рулит!!!
Молодцы!!! Ждем продолжения!
С чаинками порадовало )
СПАСИБО МИЛЫЙ учитель !!!!!!!!
Мне в бытность школьником, когда ходил на олимпиады республиканского формата как раз не хватало таких примеров для саморазвития. Но и физиком и ученым я не стал.
Спасибо Вам за шикарные ролики
Спасибо за выпуск . Этот эксперимент я видел в передаче Очевидное Невероятное ", ну очень давно . Ещё Капица был молодой .
Поплавок легче воды вот он и стремится к центру так как вода его туда выталкивает, а чаинки тяжелее воды происходит обратный процесс. Что-то вроде архимедовой силы только в условиях центростремительного ускорения.
да, все зависит от массы.
@@juliaseagate2088 От плотности.
Чаинки тяжелее воды !?? Вроде чай легче воды
@@sergzook1978 ну сначала плавают ведь потом тонут 😁
В спокойной воде под действием силы тяжести и силы Архимеда чаинки оказываются на дне. Во вращающейся воде возникают еще две силы, направленные горизонтально. Это центробежная сила и аналог силы Архимеда, действие которой показано красной стрелкой на 1.35. Эта сила одинакова по всей глубине стакана. Этого нельзя сказать про центробежную силу, которая зависит от угловой скорости вращения воды. На дне стакана эта сила равна близка к нулю, так как вращение воды тормозится дном стакана. В результате центробежная сила оказывается близка к нулю, а под действием аналога силы Архимеда чаинки движутся в ее направлении, то есть к оси вращения. Это все объяснение.
Во вращающейся кастрюле ситуация иная. Угловая скорость воды около дна максимальна и совпадает со скоростью вращения кастрюли. Чаинки находятся в поле центробежной силы и так как их плотность больше воды, то они преодолевают аналог силы Архимеда и движутся в направлении центробежной силы пока не достигнут боковых стенок кастрюли.
Иная ситуация с телом, плотность которого меньше плотности воды. Это тело под действием силы Архимеда всплывает, то есть движется в направлении противоположном силе гравитации. Под действием аналога силы Архимеда это тело также всплывает в горизонтальном направлении, то есть движется к оси вращения в направлении, противоположном центробежной силе.
Супершикарные мужики!!!
Спасибо вам всем огромное!!! Мой сын будет все знать. Да и я сама о многом стала задумываться и экспериментировать.
Офигенно!
есть еще одно объяснение по сути такое же, но по другому. За счет трения об дно чашки придонные слои вращаются с меньшей угловой скоростью чем верхние слои и поэтому центробежная сила в верхних слоях больше чем в нижних, и прэтому верхние слои сносит от центра к краям а возвращается вода к центру в придонных слоях. Поэтому чаинки в серединке и реки извилистые. Такое об?яснение про скорость вращения легко наблюдаемо на пенке на кофе, пока пенка вращается вместе с водой она по всей поверхности, но как только вращение пенки прекращается, а вода под ней еще вращается, пенка начинает собираться в середине. Причина сбора чаинок и пенки от разных угловых скоростей разных слоев воды.
Когда мы размешиваем чай ложкой - верхний слой быстрее нижнего из-за торможения о дно, а когда крутим кастрюлю - наоборот верхние слои медленнее, напрашивается предположение, что вторичный вихрь в этом случае направлен в противоположную сторону. Предположение о том что причиной является яма в центре не верно потому что рано или поздно поплавок остановился бы в центре, а он продолжает вращаться
Строго говоря, берега реки подмываются под действием силы Кориолиса. Причем как на прямом участке, так и на поворотах. Закон чаинок лишь добавляется на поворотах.
Отличное видео!
поразительное глобальное следствие из этого факта состоит в том что прямолинейное течение реки даже по весьма ровной местности оказывается неустойчивым и малейшая неоднородность типа поваленного дерева приведет к появлению извилистого участка русла и эти извилины становятся все больше и обширнее и распространяются дальше и дальше по течению. Здравый смысл удивляется почему бы реке не выбрать более короткий прямой маршрут русла.
Ну... не знаю. Я чай пью годами.
И была у меня "блатная" чашка однажды- пол-литра, квадратная, но с закругленными углами.
Так вот, это была ЕДИНСТВЕННАЯ чашка, где всякий мусор с заварки собирался в центре после размешивания. (А потом я выкидывал это все чайной ложечкой за 1 заход!)
В неважно каких других ёмкостях- вся фигня плавает по всей, так сказать, "акватории"... более или менее. И пока ее выловишь... Это нервирует. (Потому как у меня иногда почти что чифир получается, и мусора довольно много)
Я ту чашку расколотил; потом заклеил (даже скотчем в одном месте пришлось...)- а потом расколотил уже окончательно.
(Она была очень красивая. С египетскими пирамидами и пальмами... Глазурь какая-то по поверхности. Смотрелась вообще огонь. Мне так жалко было...)
И теперь найти такую не могу абсолютно. Наверное, я бы уже и сам ее слепил (форму я помню прекрасно), но вот беда- ее надо при 800 С° держать часов так восемь, чтоб запечь керамику- а такой возможности у меня нет.
Так что берегите ваши чашки.
Спасибо за видео!
Обожаю физику, хоть ничего там не понимаю.
В школе в 8м классе я ходил на дополнительные, чтобы уразуметь... Но это не для средних умов ))
Приходится верить вам на слово 😊
👍👍👍
Добрый день, причина возникновения вторичных течений в неодинаковости граничных условий на дне емкости и на поверхности. Вверху трение, можно считать, отсутствует. Когда мы размешиваем ложкой, то азимутальные скорости на поверхности больше, чем вблизи дна, где они уменьшаются из-за трения. Соответственно и центробежная сила вблизи дна меньше. Вот и появляется вторичная циркуляция. Если поставить стакан на проигрыватель, то чаинки разбегутся к стенкам тоже из-за вторичной циркуляции, но обратного направления. Теперь азимутальные скорости вблизи дна будут больше и центробежная сила больше. Если опыт повторить с твердой верней границей, то возникнет не два вторичных течения, а четыре. Замыкаться они будут через центральную часть стакана на половине высоты. А прогиб поверхности тут совсем не при чем. Даже если его не будет вторичные течения все равно возникают.
Подняли настроение. Спасибо!
шикарный ролик
Крутая графика.
Класс)
Ближе к поверхности направление вторичного вихря направлен от бортов к центру из за разности давления внутри кастрюли.
Забавно, но аналогичный эффект присутствует у циклонов и антициклонов - приземный ветер из-за торможения потока направлен не строго по изобарам, а завернут в центр.
1) Очевидно, что "наклон жидкости" и "воронка" на поплавок не действуют. Если поверхность воды выровнялась таким образом, значит, сумма силы тяжести и "центробежной силы" (ну не знаю, как её правильно называть) направлена перпендикулярно поверхности. Кажется, что поплавок должен плавать свободно по всей поверхности воды.
2) Интересно было бы посмотреть на границу двух жидкостей при вращении. Я думаю, граница и поверхность менее плотной жидкости строятся по одной и той же параболе, сдвинутой по вертикальной оси. Линза из легкой жидкости получается тоньше у краев, чем в центре.
Вот в чем дело, центр тяжести поплавка выше уровня воды, а значит, ближе к оси вращения, а там перпендикуляр к параболе чуть другой
Поплавок стремится к равновесию между центробежной силой и равнодействующей силы тяжести и архимедовой, т.к. он находится на горке из воды.
Не только в центре, а ещё и в виде пятиугольника)) Реже в виде шестигранника. Эффект Коровякова.
Частички воды у стенки теряют скорость за счет трения об эту стенку, а значит теряют и центробежную силу направленную наружу. На этот тонкий слой у стенки давят частички не потерявшие скорость и центробежная сила которых заметно выше. Вода у стенок стекает вниз, по дну к центру. При этом она увлекает к центру и чаинки. Уважаемые GetAclass, в центр вместо шарика бросьте в воду к примеру кусочек листа растения. Он будет скрыт водой, но находиться у поверхности. Вы увидите что его постепенно уведет к боковой поверхности.
Эйнштейн на столько суров, что ещё до 1955 года изучал спутниковые снимки после 1984-го
Кротовые норы, ничего необычного. А вообще, в видео снимки не связывали с Эйнштейном.
В своё время тема чаинок в стакане обсуждалась в передаче Очевидное-невероятное. И в ней С.П.Капица высказал информацию о том, что объявлялось Нобелевским комитетом премия за правильное объяснение явления.
Здесь важно то, что чашка неподвижна. Если же привести чашку во вращение, то после установления твёрдотельного вращения жидкости, вращающейся вместе с чашкой, чаинки, под действием центробежной силы, соберутся на периферии. И вот такой вариант труднее объяснить на основе ваших рассуждений
Интересно было б провести опыт с кастрюлей и прозрачной крышкой, которая не дала б подниматься по краям воде.
Вращение воды в стакане является криволинейным потоком. А в криволинейном потоке давление уменьшается по направлению радиуса кривизны к центру. И получается при вращении воды в стакане давление у стенок больше а в центре меньше, то есть градиент уменьшения давления направлен в центр стакана, что и собирает чаинки в центре. Так же можно объяснит изменение русла рек, мы видим что это изменение ползет наружу изгибу реки, это связано с тем, что давление воды при искривлённом потоке снаружи выше чем внутри кривого участка реки, и поэтому берег с наружней части кривого изгиба русла реки подмывается больше.
Кстати, если кастрюлю остановить, поплавок постепенно отплывет к краю кастрюли: вторичная циркуляция, вызванная придонным течением после остановки вращения кастрюли вызывает вторичное течение в обратном направлении на поверхности - от центра к краю.
Смешные дедули))))) Спасибо за интересный эксперимент))))
Думаю, мы тут наблюдаем обратный эффект. Вода у поверхности теперь движется медленнее воды у дна, которую разгоняет трение. И вторичный вихрь теперь направлен в другую сторону. У дна - от центра к краям, а у поверхности - от краёв к центру. Однако, силы, замедляющие воду у поверхности довольно малы (трение о воздух?), что объясняет неспешность поплавка по сравнению с чаинками - вторичный вихрь существенно медленнее.
А в другом ролике с магнитным вихрем в стакане у вас направление циркуляции жидкости в бублике противоположное :))
Видимо дело в разных режимах. В одном случает раскрутка снизу, в другом случае замедление вращения жидкости и торможение её на дне стакана.
ИМХО здесь значение имеет и удельный вес "чаинок". Легкие чаинки как бы всплывают в зону с пониженным давление, более тяжелые отбрасывались бы к стенкам. Принцип пылевого фильтра или центрифуги для обогащения горных пород.
Когда я учился в школе, в 90х, физику и химию нам преподавал по учебнику, исключительно в уравнениях и почти без лабораторных работ и экспериментов. А так как с математикой я не очень дружил, то было не понятно и не интересно. Жаль.
Автор видео, тогда пожалуйста объясните почему в невесомости в космосе, когда воду выливают наружу из сосуда и начинают вращать, то происходит тоже самое, только не чаинки а весь кислородов в пузырьках так же собирается по центру?! Ведь там же нет сосуда стенки которого создают давление при вращении. Что скажите по этому поводу? Очень важен и интересен ваш ответ.
Спасибо!
Вы измеряли разницу потенциала между ме кастрюли и поверхности воды? Почему если размешать чай в 1 - м случае диэлектриком (крутануть 5 раз) например, и во в 2 - м случае соседней кружке металлической палочкой (1-3 раза) !!! В последнем случае чаинки слипнутся гораздо быстрее и плотнее чем в первом. Вы можете в своем докладе объяснить поляризацию диэлектрика в вихревом состоянии?
спасибо!!!
А ещё на повороте потока воды возникает его естественное закручивание в жгут, без чего не решается уравнение неразрывности потока без изменения его энергии. (энергия в повороте возрастать не может).
Именно по этой причине на всех поворотах в трубах водяной поток закручен.
Дело вовсе не в том, что поверхность воды искривляется. Можно прикрыть воду крышкой иха эффект сохранится, а в том что архимедова сила изменяется во вращающейся жидкости в горизонтальном направлении. Так бывает и с циклоном
Плотность воды растет от центра к перефирии вместе с ростом центробежной силы и сила архимеда действует тут горизонтально
В отношении чаинок собирающихся в центре стакана. Как вы объяснили это происходит за счет вихрей движущихся в направлении: внешняя стенка - дно-центр-поверхность-внешняя стенка. Вот мой вопрос. Если это так, то почему этот вихрь не движет чаинки по всей своей траектории - не поднимает их от центра к поверхности и опять к внешней стенке стакана?
Потому что чаинки тяжеленькие. Если бы у них была плотность, как у воды, то было бы по Вашему.
чаинки тяжелей воды и поэтому стремятся к физическому (не совпадающему с геометрическим) дну вращающейся кастрюли, т.е. нижнему ребру. В то время как поплавок легче воды и его выталкивает в область физической вершины, т.е. к центру поверхности воды.
mood: Альберт Эйнштейн))))
А мне думается что в центре пониженное давление и чаинки с меньшей плотностью чем вода. Поэтому вода (более однородная и мелкая) вытесняет их к центру. Так же ка гравий в ведре вытесняется песком при вибрации.
Мнение, возможно ошибочное. Вы на видео объяснили почему у стенок сосуда уровень воды поднимается, а в центре опускается. Возникает т.н. потенциальная яма. Только в нашем случае выталкивающая сила Архимеда в стороне ближе к стенке кастрюли выше силы тяжести, а дальше - меньше. Таким образом тело находится под углом ко дну кастрюли. Возникает горизонтальная составляющая суммы этих сил и если их построить она будет направлена к центру кастрюли.
В центре впадина/воронка образуется там поплавок и остается
Думаю, поплавок остается в углублении в середине, а сила тяжести не дает ему забраться выше.
Поплавок просто скользит по поверхности воды? То есть силы трения/сопротивления между водой и поплавком намного меньше, чем между водой и чаинками, поэтому центробежная сила не может передаться в достаточной мере, чтобы противодействовать силе, возникающей из-за разности давлений.
А про реки я до этого думал, что берег подмывается из-за вращения Земли и действия силы Кориолиса.
Если в сосуде, на дне которого находится тонкая металлическая пластина, вращать воду, то пластина всплывёт.
Расстояние между дном и пластиной, и расстояние между стенкой сосуда и пластиной, должно составлять 1 - 2 см.
Можно установить вращающуюся пластину, в реках можно установить гидрогенератор.
Из-за воронки на поверхности( ...ну, и гравитации и реакции опоры, напрвленной по диагонали вверх-к центру, и появления её ненулевой проекции на радиус стакана, и направленной в центр) ?
Наверное потому, что поплавок выступает над поверхностью воды и взаимодействует с воздухом, а нет, потому, что по середине воды углубление как в торнадо, а по краям стенки воды, потому, что центробежная сила отбросила воду к стенкам и по середине создалось углубление в которое попал поплавок!!
Не показан самый главный эксперимент; размешаем воду в стакане - чаинки собрались в центре. А теперь покрутим стакан - чаинки разлетелись к стенкам. Почему?
Действует сила инерции. Так как плотность поплавка меньше плотности воды, то воде хочется разместится у края кастрюли, а там где вода отошла размещается поплавок. Поплавок здесь как квазичастица.
Много писать так что вместо этого укажу некоторые важные детали надеюсь вы поймете почему так
4:09 - разности уровня воды нет , поэтому чаинки не собираются в центре а собираются по бокам под действием центростремительной силы
4:17 - разность уровней воды уже есть ( поэтому теперь всё будет работать как вы объясняли 1:10 - 1:41 )
4:32 - всё как в первом пункте ( но из-за того что кусочек пенопласта находится не под водой на его данная сила которая отбрасывает песчинки не действует поэтому он вращается по собственной траектории ( по спирали к центру ) )
Крутим кастрюлю => начинает крутиться и вода в кастрюле => возникает разность уровней воды у стенок и в середине кастрюли (на видео 1:21). Поплавок просто скользит под собственным весом к самому низкому уровню (к центру кастрюли). Похоже, что сила тяжести поплавка сильнее чем центробежная сила, действующая на него. Но это не точно. А будет правильный ответ?
Потому что, при вращении кастрюли, вторичный вихрь направлен от центра дна кострюли к её стенкам, а дальше вверх и к центру поверхности, из-за центробежной силы.
Мой дед таким образом бассейн чистит .
По закону сохранения момента импульса(который выполняется из-за того что движение по часовой и против эквивалентны) M = summ mvr + MVR = const тогда так как угловые скорости у них равны(возьмем одну чаинку для простоты) M/w = mr^2 + MR^2 тогда отношения расстояний от центра пропорциональны обратному корню от соответствующих масс
Больше только запутал знатоки!
Из-за большой скорости раскручивания кастрюли чаинки отлетают к стенкам, а уровень воды у краёв повышается. А Шарик по закону всемирного тяготения стремится к более низкой точке, которая находится в центре.
Сразу после остановки кастрюли у её боков давление выше, чем в ближе к центру, поэтому вода с верхних слоев перемещается к нижним и в середину (по вихрю). Так чаинки перебегают в центр мячику)
Есть центростремительная сила и центробежная, в зависимости от массы тела и среды где она находится, разные силы действуют на тело
Я с речкой не понял, частицы ведь движутся по спирали, значит грунт внешнего берега должна не перенестись во внутренний, а смыться.
Во что же упираются рукава галактики?
Явление в конце ролика обусловленно теми же процессами, что происходят в теле газовых гигантов нашей солнечной системы. Чем дальше газы от центра планеты, тем медленней они перемешиваются и обращаются вокруг планеты, в отличии от твердотельных планет. Дело в том, что течение вокруг поплавка дальше от стенок сосуда и не так крепко за него держится, поэтому движется медленнее, а то и вовсе отталкивается к центру.
Потому что на краю каструля уривень воды выше чем центре. Вовтором там центре вихрь образуется и за собой тянет попловок.
А почему песок в этом случае отбрасывает к стенке?
Ответ: сила тяжести.
Поплавок движется по параболической поверхности, стремясь занять центральное (равновесное) положение, соответствующее для него точке с наименьшим количеством потенциальной энергии. Из этого положения его выводит нижняя часть, погруженная в жидкость и вовлекаемая во вращение. Положение поплавка определяется равновесием между силой тяжести, толкающей его по параболе к центру искривленной водной поверхности, и центробежной силой, выталкивающей его наружу.
у поплавка сила трения о воздух высокая, она и толкает поплавок к центру.
Почему после перемешивания тональность стука ложкой о дно стакана меняется?
Меняется скорость звука в жидкости с пузырьками и другим мусором.
@@Rayvenor даже при аккуратном повторном помешивании звук меняется, очень сильно.
@@darkfrei2 не понял. Налили, постучали - звук один. Подождали когда пузырьки всплывут и лопнут, а мусор осядет, постучали - звук другой.
@@Rayvenor Возьми стакан с водой, медленно помешай ложкой воду по часовой стрелке три раза, постучи ложкой сквозь воду по дну десять раз.
Произойдёт многократное изменение тональности при крайне малых скоростях и при малом изменении скоростей.
@@darkfrei2 не замечаю изменения. От силы ударов вроде звук меняется, но если слабо стучать, то звон одинаковый.
А Бернулли по этому поводу не может высказаться? Или можно его какими-нибудь наблюдаемыми фактами исключить?
Скорость воды у стенок не может раньше упасть, чем у более внутренних "слоев"?
Если наполнить ёмкость до краев, закрыть крышкой и раскрутить, то давление все равно будет иметь градиент от краев к центру? Может глубина не имеет значения?
А если неньютоновскую жидкость раскручивать, это будет как-то интересно выглядеть?
Откуда берется вторичный вихрь? Что заставляет чаинки подниматься со дна вдоль оси вращения вверх? Если закон Бернулли, то почему тогда чаинки после подъема опускаются вниз вдоль стенок?
2:24
Чаинки лежат на дне, сила трения увлекает их во вращение, поэтому разлетаются.
А на поплавок действует та же сила, которая тянула чаинки к центру.
С рекой не совсем понятно, в центре русла скорость течения воды больше чем у берегов и дна, и давление должно быть направлено к центру там и должно всё осаждаться.
Здравствуйте, а что будет если стакан закрыт и полностью наполнен?
Вот вам новое доказательство и идея для нового видео про изогнутую трубу. Из-за большей массы, чаинки не могут загогнаться как вода и собираются посередине стакана. ;)
Сила Архимеда, действующая на папловок, уравновешивает эффективное поле (mg + центробежную).
поплавок
Объяснение неполное .. А как же закон Бернулли ? Скорость потока у стенок выше , чем в центре и соответственно - давление в центре стакана должно быть выше и должно выталкивать чаинки к стенкам стакана ?