Подпрыгивающая вода

Муниципальное общеобразовательное учреждение
лицей №17 г.

Физика

г.Ставрополь, 2005 г.

На некотором расстоянии от точки падения возникает «водяной гребень». Исследовать

это явление.

опыты;

б. анализ наблюдений.
2. Теоретические исследования:
а. поверхностное натяжение;
б. давление внутри струи;
в. давление воздуха в области падения струи;
г. адгеозные и когеозные силы;
д. погрешности.

Опыт №1
Наблюдение за падением струи из водопроводного крана на горизонтальную поверхность (стекло).

месте соприкосновения с поверхностью струя расширяется;
веером из места падения расходятся

струйки жидкости, но на определенном расстоянии образуется бурлящий вал, окаймляющий точку падения струи в форме правильной окружности.

Опыт №2

Тонкую бумагу, разрезав один конец листа на полоски для уменьшения сопротивления, подносим к струе воды, замечаем, что полоски отклоняются в сторону струи.

Опыт №3
В воду бросаем маленькие кусочки легкого непромокающего материала, и они начинают закручиваться в гребне, образовавшемся при падении струи воды.

поверхностного натяжения. Под их воздействием струя сужается; внутреннее давление в

месте сужения становится больше. Жидкость будет течь из этого места в соседнюю область, где давление ниже, что сделает струю еще тоньше. Давление в месте сужения еще вырастет, вызвав дальнейшее уменьшение диаметра струи воды.

P=p + δ/r , где
δ - коэффициент поверхностного натяжения воды (=0,06 Н/м),
r - радиус столба жидкости (=0,9 см),
p – атмосферное давление (=98640 Па),
P=98647 Па
Это значение показывает давление в самой широкой части струи.

и нижней частях струи через объем, вытекающей жидкости:

V Пr∆P
∆t 8δηL , где
η – вязкость воды при комнатной температуре (=0,001 Н∙с/м²).
∆P=75,5 Па
Теперь вычислим давление в самой узкой части струи:
P=P+ ∆P
P=98647+75,5=98722,5 Па

поверхностью образуется утолщение. Это объясняется тем, что при столкновении любого

типа на определенной стадии сближения сталкивающихся тел развиваются равные и противоположные по направлению силы, которые «расталкивают» оба тела в противоположные стороны и действуют до тех пор, пока тела снова не удалятся друг от друга. В результате испытываемого удара струя расширяется.

и перемещаются подобно телу, подброшенному под углом к горизонту и

движущегося под действием силы тяжести. Под струей образуется ограниченная часть воздуха с атмосферным давлением, над ней - область пониженного давления.

создает вихревые потоки воздуха возле струи, что создает условия для

понижения давления. Теоретические предположения согласуются с экспериментальными (опыт 2.).
Турбулентные завихрения образуются на расстоянии R в сторону струи (опыт №3), образуемые за счет разности давлений. Разность давлений уменьшается по мере удаления от струи. Образуемый гребень имеет форму вала.

давление, т.к. высота гребня нам известна, то можно определить его

численное значение:
P'=2δ/R, где

δ - коэффициент поверхностного натяжения воды (=0,06 Н/м)
R - высота гребня (в таблице обозначена h=0,7 см).
P'=17 Па

жидкости называются когеозными, а силы, возникающие между жидкость и твердым

телом (поверхность), – адгеозными.

На следующих рисунках показаны молекулы жидкости в стакане (пунктирной линией обозначена равнодействующая сил).

гребня немного изменится.

Абсолютные:

∆P=0,3 ПА
∆R=2 см.
Относительные: ε=2%