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科普 》 怎樣把倉鼠變成化石 》
第21節:對準了再倒
佚名 Yi Ming
對準了再倒
如果倒奶的速度太慢,為什麽奶會從奶盒底部滴流下來?
當然,不衹是奶會發生這樣的情況。像把橘子汁和湯等很多液體從容器中倒出時,如果傾倒太慢,都會灑在地板上或把鞋子弄髒。避免這種情況不是那麽容易。在往玻璃杯裏傾倒時,如果當時容器很滿,則除了微微灑出一些之外幾乎沒有什麽其他選擇。
所需的材料
一盒奶或其他什麽飲料
一個玻璃杯
一塊抹布(隨後進行清潔)
如果想進一步展示這個效果,還將需要:
一個直立的圓柱體(洗幹淨的酒瓶即可)
一支點燃的蠟燭
如果實驗者非常有信心,還將需要:
一個頭髮吹幹器
一個乒乓球
要做的事情
打開奶盒,往一些杯子裏倒奶;改變倒奶的速度,這樣便可以在盒底見到從奶的滴落到一股奶的細流。
會看到的現象
倒奶的速度較低時,奶會順着盒子邊緣滴淌而下,然後纔落地。這個落地點應該是那塊抹布及時跟進的地方。倒奶的速度較快時,奶會流得很自如,你會帶着信心把玻璃杯倒滿。
究竟發生了什麽
當盛滿液體的盒子傾斜時,其中的液面會擡高,嚮盒子的開口處運動。隨着盒子更加傾斜,液體涌嚮開口,在開口處形成壓力。除了這個壓力之外,還有表面張力作用在液體之上,表面張力傾嚮於把液體拉嚮盒子表面。在較高的傾倒速度下,該壓力要比表面張力大得多,液體將以一種順暢的方式離開盒子,沿一條預先期望的拋物綫流嚮玻璃杯。
然而,在低的傾倒速度之下,會達到一個狀態點。此時表面張力足以使液體流動的路徑改變方向,這樣一來,液體流不會幹淨利索地離開盒子口,而是附着到盒子的上部表面。一旦實現附着,倒出的液流在表面張力的作用下會傾嚮於繼續黏着在該表面,形成被稱為“康達效應(Coanda effect)”的現象。當液體流過凸起的表面時,這種效應就會發生,這時在液流和凸表面之間會産生內嚮的壓力,有效地把液體流吸嚮表面,就像水竜頭流出的一股小水流會沿着一把勺子的彎麯背面流動一樣。
表面張力和康達效應聯合作用的結果,使一些奶液奇怪地跨過奶盒頂面亂淌,流到奶盒的側面,並最終快速地流到地板或你的鞋子上。
康達效應俗稱附壁效應,是以亨利?康達(Henri Coanda, 1886—1972)的名字命名的。亨利?康達發明了用兩個燃燒室推動的噴氣飛機。當時他把兩個燃燒室置於飛機的前部附近,在機身的兩側各置一個嚮後噴射氣流。讓亨利意想不到的是,在引擎點火後,噴出的火焰緊貼着機身的兩側直噴到機尾,而不是沿直綫噴嚮引擎出口的後方。康達對這一問題進行了深入地研究,並由於這個效應的發現而聞名於世。
我們還應該考慮另外一種作用,該作用也會造成從容器嚮外傾倒液體時産生有偏差的液體射流。這種作用就是“咕咚效應(glugging)”,它發生在空氣被吸入容器較狹小的開口去取代容器裏失去的液體的時候。這種作用使液體倒出的射流發生震動,即使在相對較高的傾倒速度的情況下,也會導致周期性的附壁效應。
附註:
因為液體具有圍繞某個表面流動這種一般趨勢,所以康達效應在許多場合都可以見到。這可用一個演示方法進行嘗試。在桌子上放一個直立的圓柱體(洗幹淨的酒瓶即可),把一支點燃的蠟燭放在它的後側。當你對着酒瓶吹氣時,儘管酒瓶明顯地擋住了吹出的氣,但蠟燭還是滅了。這是因為氣流沿着瓶子繞過並在另一側重新彙聚一處,而不是被偏轉散開。
現在拿一個頭髮風幹機,調到冷風擋並讓氣流垂直嚮上。如果風幹機的口大約與乒乓球相仿,效果會最好。此時,可以把乒乓球放在氣流之中,球會在那裏十分歡快地上下跳動而不會掉下來(找到合適的點會有些難度,所以可能要試驗幾次才能成功)。這又是一個氣流黏附某個表面的例子。這裏氣流黏附的是乒乓球的表面,球也是因康達效應而被保持在某個位置。由於這種作用相當強大,如果想讓球離開風幹機,你將需要把風幹機傾斜,稍微偏離垂直方向,才能讓球的重力作用勝出。
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在www.allstar.fiu.edu/aero/coanda.htm網頁上,可以找到造於1910年的第一架真正的噴氣機“康達號1910”的照片,以及設計者的有關信息。
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第1節:發泡酒的誤會 | 第2節:麵條之謎 | 第3節:究竟發生了什麽 | 第4節:香蕉皮 | 第5節:會看到的現象 | 第6節:鐵人 | 第7節:黏稠的醬 | 第8節:埃文斯(搖溶)法 | 第9節:蹦跳的米粒 | 第10節:速溶咖啡的和諧音符 | 第11節:緑色雞蛋與紫甘藍 | 第12節:烤焦的麵包 | 第13節:銀襯裏 | 第14節:盤結的“綫繩” | 第15節:意大利餃子(1) | 第16節:意大利餃子(2) | 第17節:咬出來的麻煩 | 第18節:漂浮的早餐𠔌片 | 第19節:騙人的蘋果 | 第20節:形態漂移 | 第21節:對準了再倒 | 第22節:和弄着的東西(1) | 第23節:和弄着的東西(2) | 第24節:塑料奶 | |
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