一種輕的朝下流動的粘性液體(例如蜂蜜),經常把自己變成一個線圈往下流,怎麼解釋呢?
A thin, downward flow of viscous liquid, such as honey, often turns itself into circular coils.how to explain this phenomenon.?
視頻里的結論反映的是當前比較新的認識。原理部分雖然講得比較快,但是如果把認真看的話,普通人了解到這個層度算是非常完整了。把那段講述用文字抄出來作為答案可能會好些。
由於這是我的專業,我在這裡提供一些參考文獻來源。
這一現象無疑是在很早就被注意到的。一開始被稱為liquid rope-coil effect,因為它很像一條繩子垂直落在平地上形成的螺旋。繩子的情況,是固體的彈性形變和運動慣性兩個因素共同作用的結果,但是對於液體,雖然可以大致延用固體的這種解釋,但也有其特殊性。
最典型的現象(在適合的粘度和下落高度)其實是一種屈曲失穩(buckling instability),因按此思路做出來的模型也是比較成功的。比較詳細的理論工作是上世紀80年代Cruickshank在Iowa State University的讀博期間做的,除了看他的博士論文(1980)外,可以看他發表在J. Fluid Mech.上的一系列文章,尤其是193:111。Mahadevan等人90年代發在Nature上的論文也很多人引用,但是思路跟Cruickshank是一樣的。總的原則就是該現象的發生需要低雷諾數和低表面張力。而最近的研究則擴展到整個雷諾數範圍,劃分出了視頻里所提到的三個regime(PRL 93:214502),這是2004年的工作了。引用自http://jandan.net/2012/10/09/high-speed-coiling.html知乎的gif不會動,可以看上面的鏈接
兩周前,這張無聊圖在煎蛋oo數百,不知道大家看到這張圖想到的是什麼,反正我想到的是科學!
為什麼這個黏黏的液體會在指尖繞圈圈,於是進一步思索,為什麼某些時候粑粑也是一圈一圈的...正巧看到了這個科普小視頻,今天的煎蛋小學堂就帶大家走進「旋轉的粘性液體」...//*溫馨小貼士:建議您洗完澡再學習本堂課內容。該視頻[Youtube]補充內容:
視頻中提到的數學研究[PDF] / 拍攝高速攝像的機器 / 關於粘度//*現在一洗澡就玩洗髮露我會亂說嗎...補充資料:該視頻出自Youtube的Smater Every Day頻道[Youtube]。Destin是這個頻道的創建人,他是美國阿拉巴馬州的機械工程師,主要工作是火箭測試。他也是三個孩子的父親。在Youtube的首頁上他這樣寫道:「我用科學去探索這個世界。我的目標很簡單,與其單純的為我孩子的大學學費省錢,不如我用這些錢來做一些科普小視頻讓更多的人能學到知識,然後通過這些視頻人們可以為我贊助,我再把這些錢全部用於孩子們的大學學費基金,這樣人人都可以學到知識。」
//*不知大家是否記得有一個「雞頭定位」的視頻,沒錯就是他。相關連接:贊助他的教育基金 [PayPal] / 背景音樂 / Destin的採訪[Youtube]最後,就像Destin在他視頻下方說的一樣,如果你喜歡這樣的視頻,就請把它分享給更多的人吧! ?
視頻:honey coiling 會旋轉的粘性液體視頻
我來一個直觀易懂的解釋,來輔助說明「固體形變」和「運動慣性」
你把蜂蜜瓶子傾斜,然後一注蜂蜜緩緩地倒出來。&<1&>一注蜂蜜的的頭部首先接觸到了容器,而且由於表面的不規整,緊隨其後的蜂蜜不可能站在那上面(成為一根柱子),就往旁邊傾斜;於是在蜂蜜注前方,出現了一個並不是沿著軸心的阻力。(這句話是用來解釋為何蜂蜜不成直接的柱塔疊狀,而是繞圈纏疊)&<2&>先前流到容器里的蜂蜜由於形變比較慢,不會馬上化掉,故而後來的總是往阻力較小的方向(你看到的纏繞方向)於是蜂蜜就這樣纏繞起來了。
形變和慣性兩個條件中,形變比較重要,水流流下的盤曲感就極小。至於慣性,我覺得比較普通的流體因為密度相近的緣故,都差不多。我會說另一個比較噁心的例子是落在地上的便便樣子的形成過程嗎?想想放大版的(便便),就比較好理解了。推薦閱讀:
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