勺子上的水膜
ufpcyrxpscz2016/07/11物理 IP:浙江
实物.jpg
这个水流冲到勺子上,形成了一个向内弯曲的曲面,而不是抛物面。这主要是水表张力的作用吧。这个实验很好做。我用数学分析了一下。水表张力等于张力系数(这里是μ)乘以面积。
图整体.png
角d.png
在处理横截面时我可能不科学。我把内侧面忽略了,我觉得这样画出来的图像差不多。
公式.png

这是有必要写出的公式。最后h'是dh/dR了。这里要解一个方程,我也不知靠不靠谱。C是积分常数,我并没有算出来,最后画图的时候按实际估算了其他常数,凑了一个合适的值。最后的图。 图3.png
图2.png
来自:数理化 / 物理
14
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
ufpcyrxpscz 作者
7年10个月前 IP:浙江
822628
最后一张图看着更合适些。还有,因为勺子并不提供一个完整的圆面,而且到下面时水膜破裂,所以,还是挺符合的。我是中学生,现学的解方程,所以不要太苛求了。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
ufpcyrxpscz作者
7年10个月前 IP:浙江
822629
h'指的是最后两行公式中的
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:四川
822630
有意思,平常虽然见到过这现象,但一直“熟视无睹”,没想到分析一下。
有个问题是,假设改变勺子的形状,让它弯曲得更厉害一点(比如接近一个半球面),能否从相反方向闭合?
把勺子翻转180度,从下面向上喷水,会产生什么现象?
水离开勺子初始方向,是受粘滞力的影响大,还是重力的影响大?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
ufpcyrxpscz作者
7年10个月前 IP:浙江
822665
感谢虎哥的建议,看来还有很多可以发掘。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
7年10个月前 IP:四川
822717
引用 ufpcyrxpscz:
感谢虎哥的建议,看来还有很多可以发掘。
我用半圆形的勺子试过了,无法形成球面水膜,可能要考虑附面层的影响。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
314152
7年10个月前 IP:广东
822726
此现象曾经弄我一裤子水。。。。。。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
侧卫007
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:江苏
822887

貌似我没有见过水膜最后还能向内弯曲的。。。一般还没到垂直的程度就已经破裂了 spoon.png 灵魂画图不要在意,我只画了左半边 lz这种还能向内弯曲的我好像还是第一次见到,interesting,手边的水龙头与勺子也重复不出来,在学校也找不到其他勺子。。。

界面张力是和界面方向平行的,但lz图2的F是垂直

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
7年10个月前 IP:四川
822893
引用 侧卫007:
貌似我没有见过水膜最后还能向内弯曲的。。。一般还没到垂直的程度就已经破裂了
spoon.png
灵魂画图不要在意,我只画了左半边
lz这种还能向内弯曲的我好像还是第一次见到,interesting……
要流量大,速度慢,再试试。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
ufpcyrxpscz作者
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:浙江
822975
F指的是表面张力形成的合力,因为内外表面有面积差
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
明亮的黑洞
7年10个月前 IP:湖南
823497
实现这个条件的影响因素比较多
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
RodTech
7年10个月前 IP:广东
823509
这种复杂情况,解析解和有限元等常用流体方法,已经不太实用了,即使收敛,也需要每步动网格重打一遍,很是吓人。

建议玩下MPS(移动粒子半隐式解)
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
coulson21
7年1个月前 修改于 7年1个月前 IP:安徽
832257

能观察到这个现象然后建模分析很好,但是楼主还需要一些人生的经验。首先,作为一个科学问题,不能只是为了建模而建模,模型要有可预测性,可证伪性,否则这就不是一个科学理论。如果只是调了几个参数,看到个大致的形状就觉得这模型很好,只能说还是naive。,冯诺依曼有句名言,说给我四个参数我能拟合一只大象,加第五个参数我能让它的鼻子动起来。

当然有一些情况对模型的要求会比较低,例如用于帮助理解问题本质的简化模型。 楼主对模型的描述也还很不成熟。一般来说,模型是对物理现象的抽象,建立模型的时候,一般首先根据现象的尺度,实验结果建立作为公理的假设,并设定研究的变量空间,然后才是使用数学方法,基于假设展开推理计算,得到预测,然后由实验结果对模型验证。

这里简单提一下验证:实验的结果一定具有不确定性,包括仪器不确定性和统计不确定性,可以认为实验结果是一个具有某种分布的随机变量,而对模型的检验就是一个统计检验。举个例子,比如我有一个模型,认为重力和惯性质量成正比。然后我测量两个物体惯性质量比和重量比的比值,得到1.001,那我的模型究竟对不对呢。这时候,如果我通过分析,知道真值落在\(1.001\pm0.002\)内的概率是99%,那我就有很大的把握认为模型没有被证伪。反之,如果真值落在\(1.001\pm0.0002\)内的概率是99%,那这个模型是正确的可能性就很小,可以说被证伪。

对于这个问题本身,楼主的模型从基本的物理上就有问题,首先表面张力不能只算一面,那样会导致算出的压强小一倍,因为你表面能的变化小了一倍。第二,楼主的模型本质上可以等效成,一个粒子在重力场和轴对称有心标量场中的运动。那么让我假设你的初始速度为0,你可以轻易的知道你的模型会给出水流速和下落高度成\(v = \sqrt{2 g h}\)的结论,加入流体连续性方程,我们得到水流截面积\(S = L/ \sqrt{2 g h}\),其中L为流量 ,而半径\(r = \sqrt{S/\pi}\),也就是得到了水柱半径和下落距离四次方成反比的结论。

+1
学术分
虎哥
2017-03-29
详细负责任的讨论
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
Mr.ienore
7年0个月前 IP:广东
834130
以前看到过一篇文章...
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXml
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
ufpcyrxpscz
进士 笔友
文章
6
回复
8
学术分
0
2014/03/23注册,7年3个月前活动
暂无简介
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:邮箱
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}