Поведение шарика во вращающемся потоке воды | FizPortal
Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 3 гостя.

Поведение шарика во вращающемся потоке воды.

335. Небольшой полый шарик частично заполните водой так, чтобы его плотность достигла такой величины, при которой шарик всплывает с глубины 10 см примерно за 2 с. Если поставить стакан с водой на диск проигрывателя (рис.) и заставить шарик всплывать по оси стакана, то время всплытия, казалось бы, должно остаться прежним. Однако обнаружилось, что при скорости вращения 331/3 об/мин шарик всплывает с глубины 10 см уже примерно за 30 с. Чем обусловлена разница во времени всплытия и почему она столь велика?

Ответ:
 Если бы шарик во вращающемся стакане всплывал с прежней скоростью, ему приходилось бы «расталкивать» находящуюся над ним воду в стороны. Но такое движение воды было бы направлено против разности давлений, которая поддерживает вращательное движение жидкости.
 Центростремительное ускорение воды при вращении обусловлено увеличением давления по радиусу от центра к краю, у стенок давление больше.
 Если скорость всплытия шарика слишком мала, чтобы обеспечивать такое вытеснение находящейся над ним воды вбок, то он всплывает вместе со столбиком воды, который поднимается вверх с той же скоростью, что и шарик. Другими словами, шарик толкает и тянет за собой столбик воды диаметром, равным диаметру шарика. Трение, испытываемое этим столбиком, и большая движущаяся масса увеличивают время всплытия шарика.