Вспоминая молодость, на предмет соревнования - кто больше выпьет водки из горла бутылки
Вспомнилась: Для победы в конкурсе, необходимо: бутылку как следует раскрутить и образовавшегося змея (водковорот) направить в горло. Водка так и зальется очень быстро в горло этим водоворотом. Некоторым так удавалось одним махом опустошить целую бутылку 0,5 литра водки.
Давайте разберемся, в чем секрет водоворотов?
Ну, с первой попытки могу предположить, что при выпивании бутылки жидкости, секрет кроется в образовании воздушного отверстия в центе водоворота. По этому отверстию в бутылку проникает воздух и компенсирует разряжение воздуха в бутылке при стекании жидкости. Отсутствуют бульки и соответственно жидкость вытекает практически беспрепятственно.
Но давайте обсудим реальный эксперимент, где стеканию жидкости не препятствует разряжение воздуха.

Наполним ванну водой. Ну процентов на 30%.
Открывая пробку для выпускания воды засекем время ее полного стекания.
В двух случаях:
1. принудительно поможем раскрутиться водовороту и образованию воронки.
2. препятствуем возникновению водоворота и образованию воронки.

Скорее всего, Вы получите тот же результат: в случае водоворота ванна осушается быстрее, чем в случае прямоточного схода.
В чем причина?
Ведь если образуется водоворот и воронка, диаметр стекающей в трубу воды меньше, из-за воздушного отверстия в потоке. Видимо, скорость потока воды в этом случае значительно больше.
От чего возникает большая скорость?
Прошу разьяснить на уровне основ: механики, динамики, кинематики, энергетики, теории относительности.

Давайте не будем морочить себе и другим голову, а просто напишем уравнение Бернулли, из которого также следует известный закон Торричелли, связывающий квадрат скорости вытекания жидкости из малого отверстия с высотой поверхности жидкости над сливом...
Сильно или не сильно влияет сила Кориолиса на скорость вытекания жидкости, попробуйте оценить за второй подход к поставленной Вами проблеме.

Кориолисова сила тут ни при чем, она даже не будет решающей при выборе направления вращения, тем более не она является причиной водоворота. Видимо, стекание с водоворотом - более устоичивый (более выгодный, по каким-то причинам) процесс, и образование его можно считать еще одним механическим примером спонтанного нарушения симметрии.

Кроме того, если отверстие не "малое", скорость на выходе ограничивается условием div(v)=0 (например при вытикании из вертикальной рубки постоянного диаметра ваше правило вообще работать на будет, скорость должна быть одинаковой во всей трубе, для ванны зависимость "без водоворота" должна быть близкой к обратноквадратичьной по растоянию от дырки). Если давление спадает быстрее, чем позволяет такое распределение скоростей, то его градиент должен компенсироваться центробежной силой (ведь увеличение поступательной скорости воды при приближени к дырке должно обеспечиваться тоже градиентом давлений, т.е. он в общем случае обеспечивает центростремительное ускорение). Но в каком случае будет выше пропускная способность, так сразу а сказать не смогу.

Я имел в виду, что здесь и образуется водоворот.

Цитата(A.Beglov @ 5.12.2007, 15:31)

Кориолисова сила тут ни при чем, она даже не будет решающей при выборе направления вращения, тем более не она является причиной водоворота.

Незачет... Дивелопер.

Еще интересует, почему при вытекании из ванной начинается водоворот? И почему именно вправо?

ВОТ - СТРАНА ИДИОТОВ!

Хорошо, что, как сказал В.А.Фок, истина в физике выясняется не большинством при голосовании.

При закручивании воды поток более ламинарный, а при "прямом" токе - более турбулентный.
Такое имхо.

Цитата(Maksim @ 5.12.2007, 16:33)

Еще интересует, почему при вытекании из ванной начинается водоворот? И почему именно вправо?

Если коротко, то на всякое движущееся тело в поле тяжести Земли кроме силы тяготения из-за суточного вращения Земли действуют еще сила Кориолиса и центробежная сила инерции.
Из-за действия силы Кориолиса в Северном полушарии нисходящие потоки масс закручиваются против часовой стрелки (водовороты в воде и циклоны в атмосфере), восходящие потоки закручиваются по часовой стрелке. В Южном полушарии наоборот.
Добавлю, что из-за действия силы Кориолиса даже свободно падающее в поле тяжести планеты тело отклоняется к востоку от вертикали.

Продолжу...
Турбулентный поток оказывает большее сопротивление течению нежели ламинарный и система находится в крайне неустойчивом состоянии, стремясь перейти в устойчивое. Здесь и играет роль сила Кориолиса, закручивая поток в нужном направлении, и избавляя тем самым его от турбулентности.


Вы, извиняюсь, разве не в России?

А существуют ли какие-либо эксперементальные исследования, доказывающие однонаправленность водоворотов в ванне? Является ли кориолисова сила преобладающей над силами, вызванными, например, неровностью ванны или случайной флуктуацией?
А насчет правого рельса? Может, центрация поезда? Как правило, купе находится справа...

Да не...
Действительно...
Всякие там смерчи крутятся в правую сторону. А в южном полушарии крутиться не хотят. Так как им желаемо крутиться вправо но эта сила Кориолиса в южном полушарии их тормозит. Но в северном полушарии, конечно же только способствует кручению.

А когда электоровоз перецепляют в "хвост" поезда и он (поезд) едет назад, то купе почему то слева...

Не совсем понятно. Сила Кориолиса закручивает у нас против часовой стрелки. Почему же стерт правый рельс, а не левый?
Посмотрел у себя в раковине. Вода закручивается по теории. А как же на экваторе?

<a href="http://www.oglibrary.ru/data/demo/1431/14310448.html" target="_blank">http://www.oglibrary.ru/data/demo/1431/14310448.html</a>

Цитирую:
...Допустим, например, что материальная точка М схематически изображает поезд, движущийся по железнодорожному пути с севера на юг. Кориолисово ускорение... обусловливающее наличие силы ..., — результат действия Земли на поезд. Сила инерции ... равна силе противодействия поезда. Она приложена к правому рельсу. Эта сила вполне реальна: она вызывает деформацию и износ правого рельса на...

Кильчевский Н. А. Курс теоретической механики. Стр 448.

Developer прав. Все обяснет уравнение Бернулли. В воронке вода движется быстрее, давление в ней меньше. Возникает избыточное давление между столбом воды в ванне и вихрем в сливе.

Повторяю, кориолисовасила тут ни какой роли не играет.
Я повторю свою версию образования водоворота другими словами. Скорость воды при прохождении через отверстие такая, какая должна быть из законов сохранения, но условие непрерывности (я еще раз прошу обратьть на него внимание) не позволяет ей всей соответствовать поступательному движению (быть скоростью утекания), поэтому приходится крутиться. Выбор направления скорее зависит от выдергивания пробки.


А почему же они с самого начала пытаются крутиться вправо? Чтобы затормозить смерчь, нужна такая сила кориолиса, что нас разбросало бы по космосу центробежной силой. Да и при том вращении планеты, которое нужно для обеспечения нужной частоты водоворота в ванне, мы бы тоже на Земле не удержались бы (то же самое, что и со смерчем, если не больше).
Никакого предпочтительного направления вращения ни у водоворотов в ваннах ни даже у смерчей нет. (Не исключаю, что берега в северном полушарии - это тоже миф, для этого должна быть идеальная меридиальная река на идеальной равнине с однородным грунтом).

А Вы попробуйте не выдергивать пробку, а плавно увеличить диаметр отверстия. Еще - поставте рядом несколько емкостей любой конфигурации и проверте направление закручивания. Потом будете повторять и утверждать.

А то, что Вы написали, это - то, что написал я, только иными словами.

Что за цирк!
Я вообще не понял, что вы написали, там какой-то турбулентный поток оказывает сопротивление течению, и каким образом я буду пережимать отверстие в ванне? Хватает того, что вращение происходит по-разному от случая к случаю.
Я не мог написать, что выбор напрявления будет "случайным", на макро уровне все детерминированно, я думаю что решающим обычно является выдергивание, но в любом разе землю можно считать невращающейся.

Можете вместо ванны взять любую бочку. Просверлить в дне отверстие. Зажать его рукой или вставить пробку снизу. Потом вынуть пробку вертикально вниз.

Вы проверяли?

Мы все думаем. Желательно бы проверить опытным путем.

По поводу цирка:
Вы не согласны с тем, что скорость ламинарного потока выше скорости турбулентного, при одинаковом давлении.

Вот и сверлите бочки, позитивист вы наш.

Так куда закручивается атмосферный "водоворот"?

Достойный ответ...

Если на форуме погоду делают такие раздолбаи, то мне сдесь делать нечего.

На форуме ищут ответы на вопросы. Некоторые - "блестят чешуей". Некотрые - просто тасуются.
А оскорбляете Вы меня, пользуясь виртуальной недосягаемостью - имхо, зря. Не принимайте доброту за слабость...

А может причина в том, что водоворот возникает при быстром истечении воды через отверстие. Чтобы не было водоворота нужно чтобы вода текла медленно. Ты просто не даешь воде течь. Поэтому без водоворота она и вытекает медленней.

Но ведь согласно физики, скорость зависит от высоты водного столба, вязкости, диаметра отверстия. Ну и еще чего ни будь.
С водоворотом или без, скорее всего эти параметры примерно одинаковы, за исключение текучего диаметра в отверстии

почему же тогда, ядро выстреленное из гладкоствольной пушки, вращается именно вправо и очень интенсивно? А полет то, можно сказать горизонтальный. То есть, ввинчивается в пространство, по часовой стрелке

На практике, вроде как, практически все время вправо...

Ничего пока не скажу насчет вращения ядра, выпущенного из Царь-пушки, но как старый артиллерист скажу Вам, Maksim, артиллерийский снаряд отклоняется вправо от вертикальной плоскости предполагаемого полета, и вызвано это опять силой Кориолиса.
По поводу водоворота в ванной Северного полушария, - хоть сто раз закрутите воду по часовой стрелке, через некоторое время во всех ста случаях воронка будет кружиться против часовой стрелки.

Заодно заглянул в ствол своей пневматики МР-654К - там винтовая нарезка для правовинтового вращения шарика калибра 4,5 мм имеется..

Возможно, ядро вращается по часовой только на определенных высотах..?

Ну то ж оружейники прошлых лет заметили, что ядра (пули) так или иначе кружатся вправо, вот и решили, а не помочь ли им в этом. Стали нарезать правую резьбу в пушках

Так. От водоворотов плавно перешли к пуле- и ядро- воротам?

Эти параметры не всегда одинаковы! Образование завихрений зависит от формы сосуда и движения жидкости в нем. Чтобы в случае с ванной остановить вращение нужны специальные приспособления, которые и будут тормозить движение. При очень быстром вращении вода наверное вообще не будет течь.

Почему?

А она не дойдет до края отверстия!
Про бутылку. Без эксперимента. Она похожа на сопло Лаваля и вращение в ней возникает только когда жидкости мало.
В ванной же вообще не возможно без вращения. Если остановить вращение в горизонтальной плоскости, то оно будет происходить вдоль вертикальной оси водоворота.
Скорее всего в бутылке вращение облегчает поступление воздуха.

Так, а почему, при быстром вращении вода совсем не будет течь?

Если сможешь раскрутить, до края отверстия не дойдет!

Пора бы уже и точку ставить с водоворотами.
Кстати иль не к стати, природа водоворотов в ванной и в реках различна:
- в ванной имеется сток, и вода в изначально спокойной воде устремляется по трубке тока в сливное отверстие. За счет скорости потока давление в трубке потока понижается по сравнению с периферийными областями. Перепад давлений заставляет воду двигаться от периферии к центру трубки потока. А далее на воду, устремляющуюся от периферии к центру с пониженным давлением и действует сила Кориолиса, закручивающая поток против часовой стрелки, если смотреть сверху на поверхность воды. Это явление ничем физически не отличается от вращения циклонов в Северном полушарии. Течение воды в водовороте ванной ламинарное, поскольку сильные завихрения отсутствуют. Турбулентные течения могут возникнуть в самом сливном отверстии и внутри сливной трубы, где на периферийные участки потока действуют силы трения жидкости о стенки;
- водовороты в реках вызваны различного рода препятствиями, за которыми образуются области турбулентного течения воды.

ваще-то это одно и тоже - все есть сила инерции во вращающейся системе просто для движущегося тела она не направлена нормально к оси вращения.....

Цитата(Maksim @ 6.12.2007, 18:49)

почему же тогда, ядро выстреленное из гладкоствольной пушки, вращается именно вправо и очень интенсивно? А полет то, можно сказать горизонтальный. То есть, ввинчивается в пространство, по часовой стрелке

Потому что ядро и пушка состоит из (не анти). материи.
Если пушка и ядро были бы из антиматерии ядро крутилось бы влево.

Это достаточно очевидно, .. если вы знаете что такое "спин" и "интегрирование".

Свойства самого "физического вакуума" (пространства) тут не при чем, - это всего лишь условное равновесное состояние силового поля.
Хотя .. условно .. тоже, кое что значит.

Уважаемый Andrey K!
Не понятно, зачем Вы все время вставляете одни и теже посты в разных темах?
Статус повышаете? Так зайдите в какую либо не научную тему, и через пару-тройку дней будете Супер-пупер-мега-квази... . Только что от этого изменится?

Цитата(Какоткин Р. В. @ 12.12.2007, 11:34)

Уважаемый Andrey K!
Не понятно, зачем Вы все время вставляете одни и теже посты в разных темах?
Статус повышаете? Так зайдите в какую либо не научную тему, и через пару-тройку дней будете Супер-пупер-мега-квази... . Только что от этого изменится?

Извините за офтопик.
Делаю это, что бы систематизировать.
Добавляю из чужих постов только в один свой топик.
Что бы потом можно было прокоментировать более развернуто в контексте своей теории, в чужих топиках это делать запрещено.
Что бы удобно было читать, потом.

Не понятно, имеет ли какую-нибудь роль в организации силы Кориолиса вращение Земли?
Если имеет, то при чем здесь вращательное движение потока, скорее снос его по параллелям?

В общем, участвывать в теме нет времени.
Но вот собственно материал:
ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
http://www.freelook.ru/index.php?option=co...r&Itemid=91

Очень интересный материал

Цитата(kirovs @ 12.12.2007, 11:43)

Не понятно, имеет ли какую-нибудь роль в организации силы Кориолиса вращение Земли?

Имеет, причем по правилам "закручивания" векторного произведения, в котором в качестве сомножителей выступают векторы скорости частиц потоков воздуха в атмосфере Земли или воды в ванной и вектор угловой скорости суточного вращения Земли, а в качестве результата - вектор кориолисова ускорения, от которого с учетом массы двигающихся относительно вращающейся системы отсчета частиц до силы Кориолиса рукой подать...

Берем падающую частицу, дуем на нее из пылесоса с одного направления, причем по всей высоте падения. Частица будет падать по спирали?
Что бы частица падала по спирали нужно, как минимум, несколько пылесосов. Так что влияния вращения Земли здесь не видно. Я кое-что писал об этом на форуме e-science, но он сейчас почему-то не работает. Вобщем, я считаю, что кориолисова сила образуется под действием сил потоков гравитационной индукции, исходящих с различных направлений и распределенных по высоте.

Цитата(kirovs @ 12.12.2007, 22:29)

Я кое-что писал об этом на форуме e-science, но он сейчас почему-то не работает.

Дайте ссылку, укажите раздел или хотя бы название темы на форумах Физика или Альтернативная наука, в которых Вы "кое-что писали" под ником "kirovs-", разберемся...

Заработал.
ссылка:
http://e-science.sources.ru/forum/index.php?showtopic=3628

Пребывая на фазенде в философском состоянии духа наблюдал как в бочку набирается вода из шланга. Вода лилась в бочку под углом к поверхности, что заставляло воду в бочке медленно вращаться (движение было хорошо видно, т.к. до этого с мылом мыл руки в этой бочке). Пока воды было мало, струя из шланга с шумом нарушала спокойствие поверхности, захватывала и увлекала за собой воздух, но самые интересные явления начались когда уровень воды поднялся до уровня шланга, а затем конец шланга погрузился под воду (полная аналогия случая выпускания воды из ванны)… После того, как поток перестал захватывать воздух, на поверхности воды ясно была видна интерференция с выраженными движущимися устойчивыми областями минимумов и максимумов. При этом в областях наименьших интерференционных минимумов с одной и с другой стороны потока рождались противоположно закрученные устойчивые вихри, которые развивались питаясь энергией струи а затем отрывались от потока и некоторое время продолжали вращаться внешне хаотично блуждая по поверхности. При этом мощнее оказывался тот, который совпадал с направлением вращения воды в бочке (я это к тому, что связи с направлением вращения земли – нет!!!