Парадокс чайного листа

редактировать
Файл: Tea Leaf Paradox Stirring.ogv Воспроизвести медиа Чайные листья собираются посередине и внизу, вместо по краю. Синяя линия - это вторичный поток, который толкает чайные листья к середине дна. Альберт Эйнштейн разрешил парадокс в 1926 году. Визуализация вторичного потока в Модель излучины реки (А.Я. Милович, 1913 г., течение справа налево). Линии тока у нижнего края отмечены красителем, введенным пипеткой.

парадокс чайного листа - это феномен, где чайный лист в чашке из чая перемещаются к центру и дну чашки после перемешивания, а не прижимаются к краям чашки, как можно было бы ожидать в спиральной центрифуге. Правильное физическое объяснение парадокса было впервые дано Джеймсом Томсоном в 1857 году. Он правильно связал появление вторичного потока (как земная атмосфера, так и чайная чашка) с ″ трением снизу". Формирование вторичных потоков в кольцевом канале теоретически рассматривалось Буссинеском еще в 1868 году. Миграцию придонных частиц в русловых потоках экспериментально исследовал А. Я. Миловича в 1913 году. Решение впервые было предложено Альбертом Эйнштейном в статье 1926 года, в которой он объяснил эрозию берегов реки и отверг закон Бэра..

Содержание

  • 1 Пояснение
  • 2 Приложения
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Пояснение

Перемешивание жидкости вызывает схему спирального потока центробежное действие. Таким образом, ожидается, что чайные листья из-за своей массы переместятся к краю чашки. Однако трение между движущейся водой и стаканом увеличивает давление воды, что приводит к образованию пограничного слоя высокого давления. Это увеличение давления распространяется внутрь и превышает инерцию массы чайных листьев, которые движутся наружу за счет центробежного действия. Следовательно, трение создает центростремительную силу на массе чайного листа.

Этот пограничный слой вызывает вторичную схему потока, в конечном итоге приводящую к спирали. Схема первичного потока, вызванная перемешиванием, выталкивает воду наружу и вверх по краю чашки. Затем под возрастающим давлением вода движется вниз, внутрь, а затем вверх вокруг центра (см. Диаграмму). Таким образом, вторичная схема потока оказывает внутреннюю силу на массу чайных листьев (которая превышает их массу), что эффективно сдерживает их направленность наружу и вызывает наблюдаемый парадокс.

Между прочим, круговое движение воды на дне стакана медленнее, чем наверху, потому что поверхность трения внизу больше. Эта разница «закручивает» движущийся водоем по спирали.

Приложения

Это явление было использовано для разработки нового метода отделения эритроцитов от плазмы крови, чтобы понять системы атмосферного давления, и в процессе варки пива для отделения свернувшегося осадка в водовороте.

См. также

  • закон Бэра – Бабине, также известный как закон Бэра
  • слой Экмана - слой в жидкости, где существует баланс сил между силой градиента давления, силой Кориолиса и турбулентным сопротивлением
  • Вторичный поток - относительно незначительный поток накладывается на первичный поток с помощью невязких допущений

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-09 11:34:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте