为什么东西会聚集在漩涡的中心

“为什么粒子会在一桶水里向中心移动?”这是我们本周要解决的问题。
8月25日

WATER_VORTEX

形成漩涡的水。

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问题

为什么粒子在一桶水里会向中心移动?

回答

菲尔·桑索姆在流体动力学专家丹Nickström的帮助下回答了这个问题。

菲尔-乔纳森,我不怪你爸爸不知道——你所描述的实际上是一个困扰物理学家多年的现象。他们称之为“茶叶悖论”,因为他们在搅拌茶的时候看到了这种现象。然后,大约150年前,他们设法解决了这个问题。现在,来自梅努斯大学的丹·尼克斯托姆再次为我们解决了这个问题。

丹:这是一个非常有趣的现象!这一切都与你停止旋转后水如何移动有关,以及它拖着粒子一起移动的事实。如果你从侧面看一个装满水的碗,你会注意到,当你旋转它的时候,它的侧面向上走得很高,中心向下走得很低。这是因为你搅拌时产生的离心力将水推向边缘,而当它碰到容器的侧面时,它又被向上推。

菲尔-离心力是一种推动旋转物体向外的力,它通常被称为假力,因为真正发生的是水想要沿直线运动,它撞到了桶的边缘。这让它看起来像是被迫向外,结果是这个高边缘的漩涡。

丹-当你停止搅拌,有趣的部分发生了!边缘的水(以及它拖拽的粒子)被重力向下推。中心的水依次向上回流。这意味着边缘的水向下流到底部,向内流到桶的中心,然后再回到顶部。这个循环不断重复,因为它的速度在减慢。粒子也像这样被拖着前进!这一切都很复杂!

当它变得越来越慢时,拉动粒子的力就会越来越弱,直到它无法抵抗重力,无法把它们拉到中心。这意味着它们会被放在中心!一个接一个,直到它们几乎都在那里。

菲尔,我刚在厨房里做了这个,乔纳森说的百分百对,那些脏东西最后都会堆在中间。这都要归功于水流的模式。谢谢丹·尼克斯托姆。下一集,我们将把水留在后面,讨论一种完全不同的液体,感谢查理的问题……

查理-也许只有我这么想,但我突然意识到,每当我憋尿的时候,当我知道马上就要解脱的时候,我就会成倍地想要去小便。为什么会这样?

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