Ламинарное течение. Первое наблюдение: При малой скорости потока движение имеет ламинарный характер. Задание: Поток воздуха из вертикально стоящей соломинки, направленный на поверхность воды, создает в ней углубление. Какие параметры влияют на объём и глубину этой ямы.

Развитая турбулентность. Второе наблюдение: При достаточно большой скорости потока воронка почти цилиндрическая со сферическим дном. Третье наблюдение: Диаметр воронки в её цилиндрической части больше внутреннего диаметра трубки. Физическая модель задачи: Воздух входит в воду по оси воронки и выходит по краям воронки. Движение приобретает турбулентный характер, происходят непериодические колебания воронки.

Наблюдение за движением потока. Подкрашенную жидкость под давлением инжектировали в насыщенный раствор поваренной соли. Наблюдаем остановку потока и подъем вещества под действием архимедовой силы.

Способ измерения диаметра и глубины воронки.

Измерение скорости потока. V = 4/3ПR 3 = 1/6ПD 3 Объем шара. S = Пr 2 r – радиус сечения трубки. v = V/St=(V 1 -V 2 )/St скорость потока Измерение диаметра шара.

Экспериментальная установка.

Воздушная яма в воде. Теоретическая часть. Математическая модель задачи. Давление воздушной струи уравновешивается гидростатическим давлением ( 1 2 )/2= 2 gh h= ( 1 2 )/(2 g) ( 1 2 )/2 – кинетическая энергия единицы массы потока. 2 gh – гидростатическое давление. 1 - плотность воздуха. 2 - плотность воды. Выводы: Глубина воронки пропорциональна квадрату скорости потока при ламинарном движении. По порядку величины результат эксперимента совпадает с расчетом по предложенной модели, при ламинарном движении. Переход ламинарного потока в турбулентный происходит при скорости около 7 м/с При турбулентном движении зависимость глубины воронки от квадрата скорости испытывает колебания. Расчет элементарными методами невозможен. Кажущиеся нарушения закона сохранения энергии объясняется хаотичном изменением глубины воронки, так что кажущаяся глубина увеличивается при турбулентном движении

Таблица. Зависимость глубины воронки от квадрата скорости потока

График зависимости глубины воронки от квадрата скорости.