水也有脾气?如何“安抚”迅猛的水流
时间:2022-02-18
来源:公众号:中科院物理所
一开水龙头被喷一身
倒水总是顺着边缘浇灌自己
有上述经历的小伙伴扣1
水是不是和我过不去?
那只能和它好好沟通交流一下了!
实验器材
所标杯、剪刀、气球、图钉、胶带
实验过程
首先给气球灌满水
贴上一块胶布
用图钉在胶布上扎一个孔
水从小孔中喷射出
用手轻抚小孔表面
可以看到水更改了流动方向
顺着气球表面流动
原理解说
让水流产生这种弯曲变化的其实是我们的老朋友康达效应,大家可以回忆一下用杯子或者盆倒水时那不听话而洒满地的水。
康达效应本身是个复合效应,由水流带动空气流动,形成低压区从而与物体吸引,吸附于物体表面后通过水与物体间的粘合力形成稳定的流动。有论文分析毛细效应也阻碍了水流的离开。所以康达效应的大小与水流初速度、物体的形状、物体的亲水性等性质都有关。
有关康达效应本身有很多有趣的小实验,比如用勺子吸附水龙头流下的水流等(戳我回忆原文)。而这次的实验我们考虑了康达效应的两个阶段。
在给扎孔的气球合适的膨胀度以及角度下,出射的水流本身流速很高,不会被气球所吸附,但在我们用手将水流“摁”在气球上时,水与气球的吸附作用足够强,使得水流能够维持在弯曲的状态。
不过这个状态是不稳定平衡,随着水的排出气球收缩使得球面发生了变化,以及由于水与球面的吸附作用被湍流所破坏等原因,水流最终被“弹开”。上面我们提到过康达效应与水流速度有关,事实上随着气球越来越小,每次按下水流后弹起的时间越来越长,收缩到一定程度时水流的弯曲可以一直保持到水流光的时候。