Untersuchung der Luftblase, die im quadratischen Wasserkanal heben. Merkmale von Waschmaschinen der Luft-Bubble-Luft-Luftblase

Yu.b. Bazarov 1, d.e. Bags 3, E.E.Meshkov 1.2, V. Sivolin 3
1 RFYC - VNIEF 2 SARFTY 3Lyceum №15 (Sarov)

Einführung

IM letzten Jahren Bei der Arbeit des hydrodynamischen Labors der Bildungs- und Forschung nehmen die Highschool-Studenten des physikalisch-mathematischen Lyceums Nr. 15 von Sarova an SARFTY teil. Im Jahr 2003 wurde auf der Grundlage dieser Zusammenarbeit auf der Grundlage dieser Zusammenarbeit gestartet, um die Hypothese über die Wirkung eines großen Faktors auf die Art der Entwicklung der turbulenten Rührzone an der Gasflüssigkeitsgrenze in der Entwicklung der Instabilität von Rayleigh Taylor.

Eine Labortechnik zum Erhalten und Untersuchen von Luftblasen des angegebenen Volumens betrug zuerst bis zu 2,5 cm3 und später bis zu 1 Liter und mehr. Diese Technik ist eine Modifikation des Verfahrens zur Herstellung großer ungefähr kugelförmiger Luftblasen in Wasser, mit dem die Wolken einer starken Explosion in der Atmosphäre simuliert wurden. Die Ergebnisse solcher Experimente ermöglichen es, ein detaillierteres (verglichen mit) Informationen über die Anfangsstufe des Luftblasenlifts, den Mechanismus der Umwandlung in einen Wirbelring und einige der mit diesem Phänomen verbundenen Effekte zu erhalten.

Die Weiterentwicklung der Techniken von Experimenten und insbesondere der Verwendung der vs-schnellen High-Speed-Videokamera (nun wird die Kamera unter der Marke hergestellt - ca. Ca. Editor) Um den aufstrebenden Fluss zu registrieren, ermöglichte es, neue zu erhalten Daten zu einigen Effekten, die mit hydrodynamischen Instabilitäten verbunden sind, die die anfängliche Inszenierung des Bubble Hubs-Schritts begleiten.

Die Installation ist ein Kanal eines quadratischen Abschnitts mit Wänden aus dem Fensterglas (Abb. 1).

abbildung 1. Generelle Form Anlagen

Die Basis dient als Teller mit Texteliten. Basierend auf dem Gerät zur Herstellung von Blasen (Abb. 2).

abbildung 2. Gerät für Blasen

Sein Hauptteil ist das Korps der medizinischen Spritze. Das Spritzengehäuse ist in der Platte fixiert. Auf dem oberen Teil des Spritzens-Scotchs ist ein kleines Stück Gummi befestigt. Im unteren Teil der Spritze fügt ein Korken aus der Plexigla ein, in dem wiederum der Dichtungsgummi, der aus der Elastastschaft hergestellt wird, gerollt ist. Auf der Seite des Spritzengehäuses ist das Fitting mit der Fahrzeugpumpe durch den Schlauch verschraubt. Die Nadel der gewünschten Länge wird in das Gummiband eingesetzt. Lesen Sie mehr Die experimentelle Technik wird im Artikel beschrieben.

Bei der Durchführung eines Experiments wurde eine Blase des Kautschuks der gewünschten Größe aufgeblasen. Als nächstes brach die Gummischale durch die Nadel in der Stange. Gleichzeitig gleiten die Rückstände der Muschel entlang der Oberfläche des Wasserluftabschnitts, wodurch eine Luftblase bildet.

Die Hebeblase und der resultierende Durchfluss wurden von der vs-schnellen Geschwindigkeits-Videokamera mit einer Frequenz von ~ 500 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet.

Die Ergebnisse von Experimenten und ihrer Diskussion

Fig. 3 zeigt die Rahmen einer Videowelle von 0,15 Liter Heben eines Blasenvolumens, das unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskammer erhalten wird. Im ersten Moment wird eine gestreckte Gummibubblasschale nach dem Pannen in der Nadel in der Stange in ~ 1 ms festgezogen, "Luftblase freigeben"

abbildung 3. Geschwindigkeit (500k / s) Schuss des Anhebens und der Bildung eines Wirbelrings
von der Luftblase mit einem Volumen von 0,15 Litern. Zeit auf Frames wird aus dem Moment des Zusammenbruchs angezeigt
gummihülle Im Prozess des Anhebens eines Bodens (DS) bricht eine Blase ein
luft bildet einen Wirbelring.

video von diesem Schießen 3,0 MB

In diesem Fall wird die Oberfläche der Blase gestört - es wird wie eine drötze Oberfläche einer Orange. Diese Störung ist eine Folge des Gleitens des Anzugsgummis entlang der Grenze des Wasserluftabschnitts auf der Oberfläche der Blase. Nach einiger Zeit (~ 60 ms) wird die Oberfläche der Blase glatt, und die Tuberkulos der anfänglichen Störung erzeugen eine Schicht aus feinen Luftblasen, die die in Fig. 4 dargestellte Hauptblase umgibt.

abbildung 4. Bildung einer Schicht von kleinen Blasen, die die Hauptblase umgibt
in der Anfangsphase des Flusses. (Fragmente von Frames Fig.3 sind dargestellt.)

Der Ursprung dieser Blasen ist anscheinend mit der Instabilität des Randes des Luftwasserabschnitts auf der Oberfläche der Blase mit ihrer Impulsbeschleunigung aufgrund einer geringen Ausdehnung der Blase verbunden. Luftdruck in der Blase unter Wasser, bevor der Schalenzusammenbruch zwei Komponenten aufweist: a) wasserdichter Druck oberhalb der Blase und Luftatmosphäre und b) der Druck der gestreckten Kautschukhülle.

Wenn die Schale bricht, bleibt nur die erste Komponente, und als Ergebnis expandiert die Blase leicht. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Quergröße der Blase (D) nach der Muschelabfahrt, abhängig von der Zeit.

abbildung 5. Die Abhängigkeiten der Quergröße in der Anfangsstufe des Aufzugs

Aus diesem Zeitplan ist ersichtlich, dass der Wert D fast in ~ 3 mm springt. Dementsprechend verschiebt sich die Blasengrenze den Sprung um ~ 1,5 mm in radialer Richtung um ~ 1,5 mm. Die Folge einer solchen Doppelimpulsbeschleunigung (zunächst durch einen scharfen Ausdehnung der Blase aus dem Ruhenzustand und dann angehalten) ist das Wachstum tuberkulöser Anfangsstörungen aufgrund der Entwicklung der Instabilität und dann die Trennung von der Hauptblase.

Bei dem anschließenden Anstieg der Hauptblase rollt die Schicht dieser kleinen Blasen unter der Hauptblase hinunter und bildet dort eine Wolke, relativ langsam nach der Hauptblase.

Filmmaterial der in Fig. 3 dargestellten Hochgeschwindigkeitsschießschießen ermöglicht es auch, den Prozess des Umwandelns der Blase in den Wirbelring aufgrund der Bildung und Entwicklung des Unterstrahls ausführlich zu berücksichtigen (t ~ 40 ms ÷ 120 ms) ) und der Durchbruch seiner Kuppel. (T ~ 120 ms ÷ 160 ms). Der Durchbruch wird von der Bildung einer Wolke von kleinen Blasen über der Hauptblase begleitet. Blase wird in einen Wirbelring umgewandelt.

In der Anfangsphase des Auftriebs erscheint die Blase mit einer Hubgeschwindigkeit von 0,37 m / c, und nach der Bildung eines Wirbelrings nimmt die Geschwindigkeit auf 0,18 m / c ab.

Wenn Sie diesen Prozess in der Dynamik (als Film) beobachten, ist ersichtlich, dass dieser Ring in der durch die Bewegung des Unterstrahls angegebenen Richtung dreht.

Die Flussdynamik in diesem Experiment wird auf dem Graphen Abb.6 angezeigt. Hier ist die Abhängigkeit der Höhe des oberen Teils der Blase H, des unteren Teils der Blase H, der Oberseite des Bodenstrahls HS und der Quergröße der Blase D von der Zeit t. Entfernungen werden von der Unterseite des Gefäßes gezählt.

Abbildung 6. Grafik der Abhängigkeit der Höhe der oberen Bubble H,
die untere Grenze von H, der Bodenstrahl HS und die Quergröße der Blase D von der Zeit t.

Die Grafik zeigt, dass die Geschwindigkeit des Bodenstrahls die Geschwindigkeit der oberen Grenze der Blase erheblich überschreitet, wodurch der Bodenstrahl die obere Grenze fängt und er durchdringt (T ~ 120 ms).

Lassen Sie uns auf den Gründen für die Bildung eines Unterstrahls wohnen. In der Anfangsstufe der Bewegung hat die Blase praktisch kugelförmig. Sobald es anfängt, sich zu verlagern, entsteht gleichzeitig um die Blase (Abb. 7). Die Blase steigt auf, und das Wasser strömt es und eilt unter die Blase. Der Wasserfluss um die Blase ist relativ zur vertikalen Achse der Blase symmetrisch. Und infolgedessen hat der Bubble Stream ein konvergent, was sich unterscheidet.

Abbildung 7. Das Flussdiagramm um die Blase

Infolge dieses konvergierenden Flusses tritt ein kumulativer Effekt auf, der in der lokalen Druckerhöhung unter der Blase ausgedrückt wird. Es ist dieser Umstand, der die Bildung und die anschließende Entwicklung eines unteren Strahls bestimmt, was im Wesentlichen ein kumulativer Jet ist.

Abbildung 8. Hochgeschwindigkeits (490 k / s) Schuss eines Luftblasenlifts mit einem Volumen von 0,3 Litern.
Gleichzeitig erreicht der Bodenstrahl nicht den oberen Rand und bricht auf der Seite durch die Blase,
Überläufen von Blase Oberteil in Form Hüte Pilz

In FIG. 8 zeigt die Erfahrung, die den Prozess des Anhebens und Veränderungen in der Blasenform mit einem Volumen von 0,3 Litern darstellt. Es ist ersichtlich, dass im Prozess des Anhebens eines Bodenstrahls seine obere Grenze von instabiler Erweiterung ausdehnt. Infolgedessen bricht der Bodenstrahl die Blase nicht symmetrisch während des gesamten Umkleiters; Der Durchbruch beginnt an der Seite und erstreckt sich horizontal und trennen den oberen Teil der Blase in Form eines Pilzhuts.

Fig. 9 zeigt einen Graphen der Abhängigkeit der Höhe der oberen Grenze der Blase H, der unteren Grenze von H, dem Bodenstrahl HS, der unteren Grenze der H1-Kappe, der oberen Grenze der getrennten H1-Kappe von der Zeit bis Zeit t.

Abbildung 9. Grafik der Abhängigkeit der Höhe der oberen Grenze der Blase und dann "Hüte" H,
unterer Rand H, Bottom Jet HS, Untergrenze "Hüte" H1,
oberer Rand des getrennten H1-Huts von der Zeit t

Es ist auch interessant, die ungewöhnliche Natur der Entwicklung der Unstabilität des Rayleigh Taylor auf dem oberen Teil der Blase in der Anfangsstufe des Hubs zu beachten (Abb. 8). Nach dem Sammeln der Gummihülle auf der Oberfläche der Blase werden kleine Störungen gebildet (die wir bereits oben geschrieben haben). Im oberen Teil der Blase sind die Bedingungen für die Entwicklung der Nichtstabilität des Rayleigh Taylor (Wasser über der Luft) umgesetzt. Infolge der Entwicklung dieser Instabilität beginnen die anfänglichen Störungen zu entwickeln: Zum einen steigt ihre Amplitude an, und dagegen steigt deren Skala (die charakteristische Wellenlänge der Empörung) an. Gleichzeitig wird der bevorzugte Anstieg der Störung auf dem Gebiet der Achse der Blasensymmetrieachse an seiner oberen Grenze beobachtet. Infolgedessen ist die zentrale Störung in Form der Kuppel, was andere Störungen an der Peripherie italisiert, und das Wachstum dieser Störungen wird beendet; Gleichzeitig rollen sie gerne herunter, bildet eine glatte Kuppel.

Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsvideo (500 Bildern pro Sekunde) wurden somit die Daten im Detail erhalten, die den Prozess des Bildens eines Wirbelrings, wenn das Luftblasenwasser mit einem Volumen von 0,15 bis 0,3 Litern angefahren wird. Daten zur Bildung und Entwicklung des "Bottom Jet" wurden erhalten. In den Experimenten wurden einige ungewöhnliche Effekte in Verbindung mit hydrodynamischer Instabilität beobachtet; Insbesondere wurden die Prozesse der Stabilisierung der Instabilität des Rayleigh Taylor im oberen Teil der mit dem Scherstrom verbundenen Oberflächen- und Oberflächenspannung beobachtet.

Literatur

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Die Waschmaschinen der neuen Generation nutzen verschiedene Technologien, die jedes Jahr immer mehr werden.

Sie sind in Asien und unter den amerikanischen Hausfrauen am häufigsten in Russland, in Russland ist diese Technologie relativ kürzlich gekommen und erzeugt nur Popularität und Autorität.

Arbeitsprinzip

Da es aus dem Namen der Technologie klar ist, wird der schnelle Aufstieg von Flecken aufgrund der Zirkulation von Blasen erreicht. Luftblasen, die sich in Wasser befinden, streiten ständig durch Unterwäsche, was zusammen mit einem Waschpulver oder flüssigen Mitteln kontaminierte Orte beeinflusst.

Ein solcher Einschlag ist ein starrer kochender, nur kochendes Wasser, das nur ein kochendes Wasser verdirbt und das Gewebe erheblich abnutzt, was seine Fasern entspannt.

Automatische Maschinen

Das Hauptelement der Maschine ist ein Tank, in dem Wasser beobachtet wird und Unterwäsche gelegt wird. Innerhalb ist es eine Edelstahltrommel, die Rotationsbewegungen erzeugt. Wasser wird durch das Massenloch im Auto geliefert. Auf dem Weg wäscht sie das Pulver von einem speziellen Fach ab und tritt in den Tank ein.

In luftblubenden Maschinen, nachdem das Wasser mit Reinigungsmitteln in das Fach trat, steigt er in den Blasengenerator ab, der sich unter der Trommel befindet. Dort ist Wasser mit einem Waschmittel mit Luft gemischt und wird in der Trommel durch kleine Löcher, als Waschmittellösung, Schaumstoff- und Luftblasen, geliefert.

Blasen eindringen in den Stoff, entfernen Sie die Verschmutzung und das Bewältigen auch mit getrockneten Flecken. Auch während der Waschblasen burst, markieren Sie die Hitze, die einen Siedeffekt erzeugt. Das Waschen erfolgt in warmem und kaltem Wasser.

Aktivatormaschinen

Der Hauptunterschied solcher Maschinen ist eine vertikale Belastung. Am Ende der Trommel befindet sich ein Pulsator, der zum Erstellen von Wirbelwasserströmen ausgelegt ist. Er schafft einen perfekten Jet zum Waschen.

Separat von dem Aktivator ist eine Düse, die Blasen in der Trommel dient. Luftblasen sind durch den Aktivator gleichmäßig in der gesamten Trommel verteilt.

Solche Maschinen sind mit den kalten und heißen Rohren der Wasserversorgung verbunden, also haben keinen Lüfter. Der eingebaute Luftblasengenerator hebt aktiv einen Blasenabschnitt im gesamten Waschzyklus an, was die Zerstörung der Verschmutzung effizienter macht.

Vorteile und Nachteile

Plus Modelle von Waschmaschinen mit einem vorhandenen Luft-Bubble-Waschmodus sind:

• Erhebliche Stromeinsparungen.
• Sparen waschmittel Aufgrund reichlicher Schaumbildung.
• Hohe Fleckentfernung, Siedewirkung.
• Reduzierte Waschzeit. In diesem Fall bleibt das Ergebnis die gleichen wie die langen Programme von Waschmaschinen, die nicht mit einem luftblubenden System ausgestattet sind.
• Das Waschen der Dinge wird dank eines Blasekissens empfindlich. Es verringert die Reibung der Unterwäsche der Wand der Trommel und einander.
• Dinge nach dem Waschen haben die gleiche Größe, sitzen Sie nicht.
• In Activator-Typen können Sie die Unterwäsche während des Waschens melden und entfernen. Sie können jederzeit auch aufhören zu waschen.
• Die Maschine mit dem Aktivator ist nicht erforderlich, um eine Verbindung mit der Wasserzufuhr herzustellen, es reicht aus, um in den Wassertank zu gießen.
• Wenig Lärm.

Nachteile:

• Hohe Anforderungen an Wasserhärte. Es sollte so weich wie möglich sein.
• In einem Aktivatortyp-Maschinen kann es keinen Druck des Drucks des Leinens oder der Drain-Funktion geben, ohne zu drücken.
• Die Kosten für Luft-Bubble-Autos sind höher als der der üblichen.
• Die Abmessungen der Maschine sind etwas mehr als einfache Aktivatormaschinen und Maschinen des Trommeltyps.

Wie man wählt?

Der Markt präsentiert viele Modelle von Luft-Bubble-Autos. Um die Wahl zu ermitteln, ist es erforderlich, die folgenden Fragen für sich selbst zu lösen:

1. Welche Art von Maschine benötigt wird. Maschinenmaschinen sind teurer als Activatortyp-Maschinen, die sie auch mehr Platz einnehmen und eine Verbindung zur Wasserversorgung erfordern.
2. Abmessungen Autos.
3. Brauche einen Spin. Wenn Sie brauchen, sollte die maximale Geschwindigkeit sein.
4. Was sollte die Art sein, Dinge zu laden (horizontal oder vertikal).
5. Die erforderliche Energiesparklasse im Waschmodus und im Precript-Modus.
6. Macht das Unternehmen einen Hersteller?
7. Preiskategorie der Waschmaschine.

Kundenbewertungen

Galina, Moskau

In den letzten 15-20 Jahren benutzte er das übliche Activator-Baby, aber vor ein paar Jahren brach sie, und sie konnten nicht repariert werden. Die Kinder brachten eine ähnliche Art von Schreibmaschine, aber sie sagten, dass es etwas dabei hatte, der in Luftblasen auslöst. Daraus sollte es noch besser waschen. Ich wasche jedes Wochenende und weiß nicht, ob diese Blasen etwas beeinflussen, aber die Dinge sind immer sauber, alles ist gut verteilt.

Marina, Fernost

Ich benutze 5 Jahre lang WAEWOO AIR-Bubbiermaschine, kaufte es in der Rückkehr für Alt. Sobald sie fortgeging, aber das war meine Weine - legte es auf eine unebene Oberfläche, und während des Quetschens wurde der Ablaufschlauch abgeschraubt. Ich mag wirklich, was Sie etwas werfen können, wenn Sie bereits begonnen haben. Zum Beispiel hat eine Socke vergessen zu werfen oder einen Kinderspender zu werfen. Sie können die Bleichmittel, Klimaanlage und Pulver in das Auto gießen. Für die ganze Zeit hat sich der Einsatz perfekt bewährt, ich empfehle!

Timofey, Kaluga.

Ein halbes Jahr verwenden wir die Samsung-Schreibmaschine, es scheint mit Ausnahme von zwei Punkten alles zu passen. Unter Glühen ist das Auto fertig, um abzunehmen, sehr viel spazieren gehen. Wie nicht die Beine installiert haben - nichts ändert sich. Zweitens - Zeitverzögerung beim Waschen falsch. Beginnt vorher zu arbeiten. Nach Proben und Fehlern stellte sich heraus, dass die Maschine aus irgendeinem Grund zum Zeitpunkt der Verzögerung die Zeit des Waschens fügt. Es gibt keine Beschwerden für den Rest - ärgert sich hervorragend, auch die Dinge der Kinder stören.

Inna, Moskau

Kaufte vor einem Jahr ein Eco-Blase-Auto. Sie nahmen es auf, mehr als 30.000 Rubel. Infolgedessen wusch mich die LG, die in der Küche ist und viel billiger ist. Mögen das Geräusch nicht, wenn tickt. Manchmal nach dem Spülen ohne Pressen gibt es einen Schaum auf Dingen.

Tatiana, Jekaterinburg.

Lange wollte Samsung Eco Bubble. Kaufte vor einem halben Jahr Ich kann mich nicht für sie vorbereiten! Er stört alle Flecken und rettet den Strom, insbesondere wenn Sie nach 12 Nächten oder am Wochenende waschen. Ich weiß nicht, wer etwas Lärm beim Glühen ist, wir können nichts hören. Wenn Sie beide Türen (im Zimmer und im Badezimmer) schließen, gibt es im Allgemeinen eine Stille - das Kind schläft ruhig. Es gibt keinen Schaum oder Scheidungen für Dinge. Wie die Trommel und großartiger Download.

Anna, Kiew.

Gruseliges Auto. Ich wollte Bettwäsche waschen, mit riesigen trockenen Flecken gezogen, nicht gestresst. Als Spezialist genannt, Kalibrierung gemacht. Da das Ergebnis das zweite Mal erhielt. Die restlichen Dinge sind nicht sortiert, Flecken bleiben auf ihnen. Sogar elementare Toncreme oder Nahrung auf den Dingen von Kindern. Mehrmals lehnte sich die Dinge zu dem Kaugummi der Trommel zum Glas und blieben schmutzig. Es gibt keine Rauschansprüche und das restliche Pulver. Wie das Design, die Trommel, die Stromersparnis, aber nicht unbelastete Flecken verderben den gesamten Eindruck.

Erfolgreiche Modelle

1. Die erste Produktion von Luft-Bubble-Waschmaschinen begann das Unternehmen Daewoo. Es ist immer noch ein Anbieter von Vertrieb und Qualität von Aktivatortypmaschinen mit integriertem Blasengenerator. Das gefragteste Modell - Daewoo DWF-806WPS. Über dieses Modell viel positives Feedback. Der Durchschnittspreis für ein Modell beträgt 10 000 Rubel.
2. Früheres Modell. Daewoo DWF-760 MP. Kosten von 7000 bis 8000 Rubel.
3. Das Modell des Unternehmens wird erworben Samsung. Mit technologie. Öko-Blase.. Eines dieser Modelle Samsungaegis 3. Der Preis des Modells variiert von 57.000 bis 59.000 Rubel.
4. Samsung WW 60H2210 EW. Trommelwaschmaschine. Preis von 22.000 bis 31.000 Rubel.
5. Samsung WF 60 F1R1 W2W. Trommelwaschmaschine. Preis 17500-23000 Rubel.
6. Samsung WF 6 MF1R2 W2W. Trommelwaschmaschine. Die Kosten von 23.000 Rubel.
7. Fee 2 M. Aktivatortypmaschine. Kosten 4200 Rubel.

Nicht erfolgreiche Modelle

1. Modelle des Unternehmens Evgo. und Magna., aus der Produktion entfernt und nicht mehr verkauft.
2. Samsung WF 6 RF4E2 W0W. Drum Type Maschine. Kosten von 21.000 bis 28.000 Rubel.
3. Samsung WF 60 F4E0 W2W. Trommelwaschmaschine. Preis 25 000 Rubel.
4. Samsung WW 80 H7410 EW. Trommelwaschmaschine. Bewertungen für dieses Modell sind mehrdeutig. Viele und positive und negative Meinungen. Kosten von 50.000 bis 67.000 Rubel.

Waschmaschinen mit Air-Bubble-Technologie vereinfachen das Waschen von Dingen stark. Luftblasen bilden ein weiches Schaumblasenkissen, das nicht zulässt, dass Trommel und andere Kleidungsstücke, um zarte Gewebe mechanisch zu beeinflussen.

Cotkin, eine Pop-up-Luftblase und das Gesetz von Archimedes // KVANT. - 1976. - Nr. 1. - S. 19-23. (1996. - № 3. - S. 50-51.)

Laut einer besonderen Vereinbarung mit der Redaktion und den Redakteuren des Quantum-Magazins

Stellen Sie sich vor, Sie bereiten sich auf die Prüfung in der Physik vor, die auf dem Waldrand am See sitzen. Das Wiederholen des Newtons Zweiten Gesetzes möchte dieses Gesetz an die Bewegung von Gasblasen von unten anwenden. Und dann beginnt etwas Seltsames ...

Die auf der Blase wirkende Schwerkraftstärke, sobald tausend weniger Gewichte des Wassers verschoben (Luftdichte und Wasser unterscheiden sich von etwa tausendmal). Die Widerstandskraft mit flüssiger Reibung, proportional zur Geschwindigkeit der Blase, ist zunächst klein, so dass es nicht berücksichtigt werden sollte (über die Rolle der Widerstandskraft wird auf.). Somit wird die Beschleunigung hauptsächlich durch Archimedean Pushing Force bestimmt:

Hier m. - Gewicht, aber - Beschleunigungsblase, V. - Sein Volumen, ρ ist die Dichte des Wassers. Lassen Sie die Gasdichte ρ 0. Dann

So, Beschleunigungsblase etwa Tausende g.. Dies ist ein sehr großer Wert. Erinnern daran, dass die Beschleunigung, dass Sie Astronauten an die Piloten ertragen müssen, mehrere g. (Sagen Sie bis zu 10g). Wenn sich das Projektil mit einer Länge von 1 m mit einer solchen Beschleunigung in den Fass bewegt, kann er auf die Höhe abheben h. \u003d 1 km (check es selbst); Wenn der Fehler in unsere Pop-Up-Blase fällt, wird es in einem solchen "Aufzug" zerquetscht; usw. usw. Wirklich reiche Möglichkeiten für Erfinder.

Wenn Sie jedoch am Ufer des Sees sitzen, können Sie Ihre eigenen Augen sehen, was eigentlich die Beschleunigung der Blase ist, ist überhaupt nicht so toll.

Anstatt sofort eine Antwort auf das Rätsel zu geben, setzen Sie einen anderen ein.

Vielleicht können Sie leicht einen Pudding-Grad anziehen ( m. \u003d 16 kg) bis zu einer Höhe von 1 m. Und was ist, wenn die angelegte Festigkeit gleich dem Gewicht dieses Gewichts entspricht, an den Kieselstein der Masse 1 g (oder zu einer Wangenkohle) auf dem Weg auch in 1 m? Es ist leicht herauszufinden, dass Kieselsteine \u200b\u200bdann in einer Höhe von 16 km abheben. (Berücksichtigen Sie den Widerstand nicht. Es ist klar, dass es nicht dabei geht.) Was ist das - ein weiteres fantastisches Projekt? Nein, diesmal ist der Autor des Projekts ausgesetzt, ist ganz einfach: Nicht nur Kieselsteine \u200b\u200bmüssen erhöhen, sondern auch Ihre eigene Hand! Zu jedem seiner Gramm ist es notwendig, die Kraft von etwa 160 n aufzutragen. Die ganze Hand wird ein paar Tonnen wiegen, und es reicht nicht aus, um ihre Kraft zu erhöhen.

Somit kann ein feststehendes oder sich bewegendes mit einer geringen Beschleunigungshand auf die Lastleistung aufgetragen, die viel größer als eine Hand ist, die sich mit einer hohen Beschleunigung bewegt.

Aber wenn die Luftblasenbewegung im Wasser ein ähnliches Bild gibt. Wenn die Blase steigt, steigt etwas Wasser ab und füllt den befreiteten Ort. Die Blase interagiert mit dem Bewegen und nicht mit festem Wasser. Anscheinend hängt die auf der Seite des Wassers auf der Blase an der Wasserseite wirkende Kraft von der Beschleunigung des Wassers selbst ab. Die in der üblichen Form aufgezeichneten Archimedes-Akte ist nicht auf die Bubble-Bewegung anwendbar!

Es stellt sich heraus, dass die Aufgabe der Blase sehr nahe an der Aufgabe der Bewegung von Gewichten ist, die mit einem durch einen festen Block gesperrten Zustand verbunden ist (Abb. 1). Es ist leicht, eine Analogie zwischen ihnen zu sehen. Tatsächlich einer der Gewichte (mit einer Masse m.) Da würde es die Rolle einer Blase spielen, ein anderes (mit einer Masse M.) - die Rolle des Wassers und der Spannung des Threads T. - Die Rolle der Schiebekraft.

Newtons zweites Gesetz auf Gewichtsmassen m. Sie können so schreiben:

Wenn das Gewicht der Massen m. Halten Sie die Fadenspannung T. Es stellt sich heraus, dass es sich numerisch dem Gewicht von Georgianer entspricht Mg. (Gewicht des "verdrängten" Wassers). Ersetzen in Gleichung (2), erhalten wir:

(falsch!). (3)

Wenn es sich herausstellt Diese Schlussfolgerung ähnelt seiner Absurdität über die Schlussfolgerung über die riesige Beschleunigung der Blase (siehe (1)). Der Grund für beide Fehler ist gleich: Es ist notwendig, die Bewegung des Gewichts der Massen zu berücksichtigen M. und die Bewegung von "vertriebenen" Wasser. Erinnern Sie sich, dass Sie für die korrekte Lösung der Gewichte Aufgabe, die Gleichung des zweiten Gesetzes von Newton für das Gewicht der Massen aufzeichnen müssen M.

und lösen Sie das System der Gleichungen (2) und (4). Von hier

Wenn es herausstellt, dass es ziemlich trifft.

Sie können dieses Problem lösen und auf andere Weise - das Gesetz der Energieeinsparung nutzen. Beim Verschieben von Gewichtsgewicht m. (Und dementsprechend die Gewichtsmassen M. Nieder) h. Die potentielle Energie des Systems verringert sich durch die Größenordnung. Kinetische Energie ist gleich wobei υ die Gewichtsgeschwindigkeit ist (die Anfangsgeschwindigkeit betrachtet Null). Die Größe gleichsetzen.

oder (siehe (5))

Eine solche Geschwindigkeit und Bewegung ist charakteristisch für eine konstante Beschleunigungsbewegung. aber. (In diesem Fall )

Wir verwenden dies, um das Problem der Körperbewegung in Flüssigkeit zu lösen. Richtig, wir können das Problem der Luftblase nicht vollständig lösen. Tatsache ist, dass die Verteilung der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten um die Blase zu kompliziert ist (Fig. 2).

Wir lösen jedoch eine ähnliche Aufgabe. Betrachten Sie die Bewegung des langen Rangradius r.Länge l. und Massen m. Entlang der Achse gefüllte Dichte mit einem Radiusrohr (Abb. 3).

In diesem Fall ist die Flüssigkeitsbewegung einfach zu berechnen. Die Flüssigkeit, die die Oberseite der Stange verdrängt, wird nach unten verschoben und füllt den an der Unterseite der Stange freigesetzten Ort. Wenn Sie kleine Bereiche in der Nähe der Enden der Stange T ausschließen, ist die Fluidgeschwindigkeit in der gesamten Stange und die Wände der Röhre gleich. Begeben Sie sich durch die Stangengeschwindigkeit und durch υ 1 - das Wasser des Wassers, das sich zwischen der Stange und den Wänden des Rohrs bewegt, wobei der Stab auf die Höhe stieg h. Aus der Ebene, auf der seine Geschwindigkeit Null war. Nachdem das Volumen der von der Stange verschobenen Flüssigkeit über einen kurzen Zeitraum δ gleichgesetzt wurde t.Volumen Flüssigkeiten, die während der gleichen Zeit zwischen der Stange und der Röhre passiert sind, finden wir

Während der Zeit, während die Rute auf die Höhe stieg h.Die Masse der Flüssigkeit, die gleich ist (- - das Volumen der Stange) h., Dann ist die Reduzierung der potentiellen Energie der Stange und der Flüssigkeit gleich. Die kinetische Energie des Systems ist gleich wo m. 1 - Massenbewegungsflüssigkeit. Die kinetische Energie der Flüssigkeit ist praktisch, um in diesem Formular zu schreiben:

Das Gesetz der Energieeinsparung nutzen, erhalten wir

Einer solchen Abhängigkeit von der Geschwindigkeit von der Bewegung h. Antwortet auf Bewegung mit Beschleunigung (siehe (6))

(7)

Somit bewegt sich die Stange so, als würde seine Masse durch Größe zunehmen m.", Und die Auswurfkraft blieb gleich hydrostatischer Archimeanmacht. m."Die angeschlossene Masse genannt. Dies ist eine rein formale, aber bequeme Interpretation der Gleichheit (7). Die Formel (7) wird von einer unsachgemäßen Formel (1) durch Hinzufügen einer Komponente im Nenner erhalten m."Wir stellen fest, dass auf ähnliche Weise der Formel (5) von (3) durch Hinzufügen eines Fundaments im Nenner erhalten wird M..

Stärke F. Mit dem, mit dem die bewegliche Flüssigkeit auf die Rute wirkt, ist nun leicht vom zweiten Gesetz von Newton zu gelangen

Insbesondere wenn ; Wenn die Schubkraft die Reihenfolge des Gewichts der Stange ist (und hat keine Beziehung zum Gewicht des verschobenen Wassers). Wenn dann, das heißt dann, kehren wir in das übliche Form in das Gesetz der Archimedes zurück.

< style="text-transform: uppercase">Für den Ball (insbesondere für Blase) gibt die Berechnung ein solches Ergebnis: Die kinetische Energie der Flüssigkeit ist gleich wo V. - Das Volumen des Balls, υ - seine Geschwindigkeit. Dann angeschlossene Masse für Blase d. H. Es ist gleich der Hälfte der Masse von verschmutzten Wasser. Bubble packt mit der Beschleunigung

Die Auswurfkraft wird aus der Gleichung (8) bestimmt, es ist ungefähr gleich denen. Das Dreifachgewicht der festen Blase (und oft weniger als das Gewicht des verschobenen Wassers).

Nun erinnern Sie sich an die Stärke des Widerstands, für die Gasblase in der Flüssigkeit wird es von der Formel bestimmt Wo r. - Der Radius der Blase, υ - seine Geschwindigkeit, ist der sogenannte Mediumviskositätskoeffizient (die obige Formel ist gültig, wenn der Koeffizient 12 durch 4π ersetzt werden muss. Die Länge der festen Kugel mit dem Koeffizienten beträgt 6π (Stokes-Formel).). Unter Berücksichtigung der Widerstandskraft wird die Bewegungsgleichung der Blase so aufgezeichnet (siehe (7)):

Es ist klar, dass F. C reduziert die Beschleunigung (und damit die Geschwindigkeit) Blase im Vergleich zum Fall, wenn wir den Widerstand der Flüssigkeit nicht berücksichtigen. jedoch, wenn jene. Mit der Kraft des Widerstands können Sie vernachlässigt. Wenn wir beispielsweise über eine Radiusblase sprechen r. \u003d 3 mm (eine größere Radiusblase kann keine kugelförmige Form erhalten (wie ein tropfender Regenfall, verformbar durch Kraft des Luftdrucks; siehe zum Beispiel I.Sh. Slobodetsky "auf der Form eines Regentropfens", "KVANT" , 1970, Nr. 8).), Bewegung in Wasser (ρ \u003d 1 g / cm 3, η \u003d 1,0 10 -2 g / (cm c), dann sollte seine Geschwindigkeit viel geringer sein als die Größe Fangen Sie auf welchem \u200b\u200bWeg h. 0, die Blase wird eine solche Geschwindigkeit erreichen. Für grob öffnen wir die Gleichheit, wo