Задача: стальной шар радиусом R падает в воду

← →
БарЛог © (2011-08-09 15:50) [0]

с высоты H под прямым углом.
Как рассчитать максимальную высоту, до которой долетят брызги?

Всем привет.
Извиняюсь, если задача простая. Но вводит меня в ступор.
( не сессия, возникла ради интереса :) )

← →
Sha © (2011-08-09 16:00) [1]

Думаю, никак.

← →
БарЛог © (2011-08-09 16:25) [2]

> Думаю, никак.

А максимальную длину волны, возникшей?

← →
Jeer © (2011-08-09 16:25) [3]

> Как рассчитать максимальную высоту, до которой долетят брызги?

Задачка для Ливермольской или Лос-Аламос нац.лабораторий :)

← →
OW © (2011-08-09 16:36) [4]

не , можно

Оригинальная задача Капицы такова
От чего больше зависит высота полета брызг: от размера камня или от скорости его падения? Какова максимальная высота полета капель?

← →
OW © (2011-08-09 16:42) [5]

т.е, по-идее, сталь, радиус, высоту - нам дали, что бы посчитать скорость падения.

← →
OW © (2011-08-09 16:43) [6]

хотя.. радиус и размер шара определяет..

да ну вас, под конец дня только решать :)

← →
Jeer © (2011-08-09 17:04) [7]

Капица - еще тот фантазер был.

← →
TUser © (2011-08-09 17:08) [8]

Уверен, что задача решается, где-то в районе коллоидной химии, если не ошибаюсь. Но не просто.

← →
Jeer © (2011-08-09 17:15) [9]

На уровне трех пальцев она решается за чашкой виски, но кому нужно это решение ?

← →
Ega23 © (2011-08-09 17:19) [10]

> т.е, по-идее, сталь, радиус, высоту - нам дали, что бы посчитать скорость падения.

для скорости падения только высота и ускорение свободного падения нужны.

← →
Jeer © (2011-08-09 17:20) [11]

Как вариант:
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0809/0809.4344v1.pdf

← →
Jeer © (2011-08-09 17:23) [12]

Съемка
http://focus.aps.org/files/22851_waterjet_exp.avi

← →
Inovet © (2011-08-09 17:24) [13]

Это оценочная задача, таких много для тренировки решается.

← →
OW © (2011-08-09 17:26) [14]

> для скорости падения только высота и ускорение свободного
> падения нужны.

хотя, да

← →
Jeer © (2011-08-09 17:28) [15]

> Inovet © (09.08.11 17:24) [13]
>
> Это оценочная задача, таких много для тренировки решается.
>

Для тренировки чего ?
Применения начальных знаний для неверной оценки реальности ?
Ф топку.

← →
Jeer © (2011-08-09 17:30) [16]

> OW © (09.08.11 17:26) [14]
>
>
> > для скорости падения только высота и ускорение свободного
> > падения нужны.
>
> хотя, да

Еще свойства воздуха в момент испытаний и масса тела.

← →
RWolf © (2011-08-09 17:33) [17]

Насколько я понимаю, во время схлопывания воздушного пузыря за шариком получается особая точка, к которой приложена ненулевая разница давлений, что в идеале может подбросить сколь угодно малую каплю на сколь угодно большую высоту. На практике этому препятствуют вязкость, поверхностное натяжение и т.п. — брызги от падения шарика в мёд будут очень отличаться от водяных.
Предлагаю уронить шарик в жидкий гелий для достоверности.

← →
Inovet © (2011-08-09 17:41) [18]

> [15] Jeer © (09.08.11 17:28)
> Для тренировки чего ?

Физического мышления. Когда надо принменить приближённые значения и методы расчёта. Вот стальной шар, с ним всё понятно: плотность, радиус знаем. Условия подразумеваются нормальные +20Ц и т.д.. Далее Вода при таких условиях. Возмём готовые при таких условиях или выведем из других: вязкость, поверхностное натяжение, скорость звука, плотность нам известна. Сопротивление воздуха и потенциал поля, может он из космоса падает - одно, или с 1 метра - другое. Моделируем динамику в жидкости опять же для разных скоростей разная. Смотрим что там происхолит и пробуем из имеющихся данных, зная некоторые уравнения расчитать размер и количество капель, оценим потери на тепло, дальше понятно. Для небольшой высоты должна быть одна большая капля от встречных волн, потерь немного, какого размера оценим? Энергия известна, а значит и высота.

← →
Inovet © (2011-08-09 17:43) [19]

> [15] Jeer © (09.08.11 17:28)
> Применения начальных знаний для неверной оценки реальности?

А знания у физиков всегда начальные, только начало сдвигается по мере постижения наукой границ. Вот для воспитания мышления учёного и нужны таки езадачи.

← →
БарЛог © (2011-08-09 17:44) [20]

RWolf © (09.08.11 17:33) [17]
> в жидкий гелий

лучше азот :)

> Jeer ©
спасибо. смотрю.

← →
Inovet © (2011-08-09 17:45) [21]

> [11] Jeer © (09.08.11 17:20)
> Как вариант:

> [12] Jeer © (09.08.11 17:23)
> Съемка

Вот - это оно.

← →
Jeer © (2011-08-09 17:51) [22]

Эффект известен как Worthington jet. (описан более 100 лет назад)
Также решалась Лаврентьевым для расчета кумулятивных эффектов.
По ссылке выше утверждается, что теория Лаврентьева неверна и дается иное толкование явления и расчеты в CAE-системах.

← →
Jeer © (2011-08-09 17:53) [23]

КНига Уортингтона
http://www.gutenberg.org/files/27125/27125-h/27125-h.htm

← →
Inovet © (2011-08-09 18:05) [24]

> [23] Jeer © (09.08.11 17:53)
> КНига Уортингтона

Симпатичные картинки.

← →
Kilkennycat © (2011-08-09 19:52) [25]

капли - они такие... последние всегда в штаны.

← →
Ega23 © (2011-08-09 19:57) [26]

> Еще свойства воздуха в момент испытаний и масса тела.

1. Зачем масса?
2. Про состав атмосферы в условии ничего не сказано. Может это сферический стальной шар в вакууме?

← →
Inovet © (2011-08-09 20:15) [27]

> [25] Kilkennycat © (09.08.11 19:52)
> капли - они такие... последние всегда в штаны.

Вот если какать на унитазе, и упадёт в воду, то джет отразится не в штаны, а в... ну назад (можно с пробелом) в общем.

← →
Ega23 © (2011-08-09 20:18) [28]

> Вот если какать на унитазе

Это смотря какой унитаз. Вот, помню, жил я в Усть-Каменогорске в гостинице с незатейливым названием "Усть-Каменогорск". Вот там надо было чётко синхронизировать момент отрыва этого самого от тела и привставания, т.к. капли летели нереально высоко.
Я таких хитрых и подлых унитазов больше нигде не встречал.

> [28] Ega23 © (09.08.11 20:18)
> Это смотря какой унитаз.

Я понял почему 100 лет назад начали исследовать проблему - тогда начали массово производить ватерклозеты.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%82

> Может это сферический стальной шар в вакууме?

Это существенно усложняет задачу - нет водной глади ))

мало кто знает, что unitas можно курить ))

http://www.tabachok.ru/shop/?id_group=514

> Это существенно усложняет задачу - нет водной глади ))

Почему?

> Ega23 (09.08.2011 20:18:28) [28]

Дело не в унитазе

> Почему?

вода ж закипит сразу

> [34] TUser © (09.08.11 22:29)
> вода ж закипит сразу

И змирзнэт, а шар со всего размаха треснется об лёд. Вот тут высота важна, поскольку воздух нет, и ничто не оказывает сопротивоения, шар может разогнаться с некоторой высоты до такой скорости, что лёд испарится, а скорость струи газа H2O превысит 1-ю космическую. Таким образом получим бесконечную высоту, но уже не капель.

> вода ж закипит сразу

С чего бы это?
З.Ы. Не путай процесс выхода из воды растворённого в ней газа (например кислорода) и процесс кипения (т.е. перехода из жидкого в газообразное состояние)

максимальная высота - объем вытесненной шаром воды и дальше по формуле кинетическая = потенциальная.
выше точно не взлетит.
точнее - в гидрометцентр.

> и дальше по формуле кинетическая = потенциальная.

Шар ещё вращаться мог.

> выше точно не взлетит.

А вдруг - взлетит?

> [36] Ega23 © (09.08.11 22:45)
> > вода ж закипит сразу
>
> С чего бы это?

Сначала закипит, потом замёрзнет
http://www.youtube.com/watch?v=zuwgNTw1UJE

> [37] Petr V. Abramov © (09.08.11 22:52)
> кинетическая = потенциальная

Это если наплевать на потери.
потенциальная=потенциальная
m1*g*h1=m2*g*h2
h2=h1*m1/m2

Задача: стальной шар радиусом R падает в воду Найти похожие ветки