它為什么有那么大的力量把人扯下去
簡單說流體流速差以及流體粘稠度(一般用雷諾數來表示)是形成漩渦兩個條件
有理論稱,半球,水流旋渦是朝順時針的;而在南半球,則是逆時針旋轉的之所以出現這種現象,是由于地球自轉的緣故。
其實,地球自轉的作用很微弱,因此難以影響水流動的方向。
你可以在一些盥洗室中輕易地驗證這一點,無論是針還是順時針,水流旋渦的方向取決于水槽的結構,而非南北半球。
水流漩渦只是因為水缸的不平穩或是水中原本就有的擾動造成的.若水一開始有一點點順時針旋轉當水逐漸漏掉,由于角動量守恒角速度勢必就會增加,我們也就會看到水流漩渦了.假設水缸底部完全水平水中也完全沒有擾動那么不論是在何處,水都會直接向下流,沒有漩渦.
漩渦不考慮其他因素,在北是右漩的,在南半球則是左漩.原因是地球在自轉,導致北半球運動物體都有向右偏的傾向.你可以想象一個物體向北走,因為緯度高了,饒地軸轉動的線速度必須減小才能恰好走在南北走向上,可因為慣性,物體饒地軸轉動的線速度并不想減小,就有偏向右運動的趨勢,如果沒有阻隔,就偏右了.但實際上,這個影響因素并不十分強,漩渦的方向與形成漩渦的容器形狀,水流初始狀態等不少因素都有關系,做實驗的話,北半球左漩的情況也很多的,并不奇怪. 地球表面上看似靜止的物體,其實隨著地球自轉做著圍繞地心軸的勻速旋轉運動(忽略地球公轉的影響),靜止的水(或其它流體)嚴格點兒說,本身就有加速度(這種加速度稱為科氏加速度),當旋渦產生時,水失重下降,本身的自重使它產生了一定的重力加速度,這個加速度與它隨地球自轉時存在的加速度疊加,合成了一個新的加速度方向,并且在較小的半徑上產生了較快的運動速度,看上去就是比較快的向下的螺旋運動,這就是我們看到的旋渦現象。
因為這個原因,在地球上任何同一個地方看,旋渦總是按照同樣的旋向產生,這就是一個符合物理規律的自然現象,不必覺得奇怪。
而為什么漩渦消失,因為污水進來后打破了漩渦加速度的方向,使其紊亂,自然不規律,使漩渦消失。
忘了說一點,從正上方觀察,水向右偏轉形成的旋渦是逆時針的.比較容易想,水一邊向下流,一邊往右偏,形成的是逆時針旋渦(當然是指北半球).說左漩右漩不夠明顯,容易誤解,轉著圈呢,哪是左哪是右呢. 美國麻省理工學院機械工程系的系主任謝皮羅教授,卻敏銳地注意到:每次放掉洗澡水時,水的漩渦總是朝逆時針方向旋轉的。
這是為什么呢
謝皮羅緊緊抓住這個問號不放,進行了反復的實驗和研究。
1962年他發表了論文,認為這種漩渦與地球的自轉有關,如果地球停止旋轉就不會產生這種漩渦,由于地球不停地自西向東旋轉,而美國處于北半球,便使洗澡水朝逆時針方向旋轉,北半路的臺風也是朝逆時針方向旋轉,其道理與洗澡水的漩渦是一樣的。
他還斷言,如果在南半球,洗澡水的漩渦將向順時針方向旋轉,在赤道,則不會形成漩渦。
他的這種見解,引起各國科學家的極大興趣,他們紛紛在各地進行實驗,結果證明謝皮羅的結論完全正確。
最簡單的漩渦模型,一個圓筒形容器,裝有一定量的水,圓筒旋轉的話就會帶著水一起旋轉,形成一個凹面(中間低,兩邊高),就是漩渦。
這個凹面的形狀是由水的旋轉速度和地球重力決定的在這個凹面上的每一個點,要滿足重力與離心力的合力剛好與該點的切線垂直,就好像沒有旋轉時水面保持水平,就是重力與水平面垂直。
就是距離旋轉軸距離為x處離心加速度為ω^2*x,與重力加速度的合加速度要與水平面垂直的話就是tanθ=(ω^2*x)\\\/g = f '(x)(導數)。
令x=0時f(x)=0,解這個方程得出f(x)=(ω^2\\\/g)*(1\\\/2)*(x^2)。
由此可見漩渦的形狀是由重力和旋轉速度決定的,是一個拋物面。
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