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yanghx先生的“水桶”真奇怪
[楼主] 作者:董银立  发表时间:2002/08/19 20:50
点击:390次

yanghx先生说:“‘旋转的水面是凹的’,这个“旋转的水”是相对谁旋转呢?当然是相对地球周围的空气吧? 因为是地球周围大气压力的作用使得相对空气运动的水面凹陷的呀。” 难道在真空中旋转的水桶就不是凹面吗?!!!
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 [2楼]  作者:hudemi  发表时间: 2002/08/19 21:22 

董先生,请将你的地址留到hdmin@nature.ac.cn,我将直接把书寄给你!
 [3楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/08/19 23:16 

赞成董先生的看法。
旋转的水面是凹的是引力作用的结果,也可以讲是旋转与地球引力的共同结果,与空气的阻力关系次要的(可以不加以考虑)因为没有空气的情况下,水面也照样是凹的。这应是中学生应明白的道理,在这里也就不必争论了。

※※※※※※
逆子
 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2002/08/19 23:59 

是的,在真空或太空中的水桶中的旋转水流不会凹陷的, 为什么地球上的水旋涡的深度会从周边向中间递增呢? 因为水旋涡的流速v=C/r, C是个常数,与流强相关, r是半径,r越大,线速度v越小, 而水压强与流速的平方成递减关系(伯努利定律), 所以中间的流速较高,所以压强较小,凹陷就越深, 这方面流体力学中有介绍, 不过在真空中,扰动可能会使得水向上飘散, 但飘散水应该是均匀的,飘散水也没有凹陷的,
[楼主]  [5楼]  作者:董银立  发表时间: 2002/08/20 01:15 

回复:涡旋与旋转相同吗
涡旋应中间有洞向下漏水吧?水桶不漏水。 不过我可以肯定,在真空中旋转的水也为凹面,因为在真空中加速运动的水杯其水面是一边高另一边低的。
 [6楼]  作者:geixie  发表时间: 2002/08/20 12:37 

我认为这样的解释存在一点问题
水桶中的水旋转,“水旋涡的深度会从周边向中间递增”,不是由于水流速度大小问题。而是由于离心力。由于水和水桶之间、水和水之间存在粘滞力,水旋涡中心水流动的速度的确要大于水桶壁上流动速度。旋转形成的离心力会对水桶边上的水造成较大的压强,所以支撑起较高的水位。 在真空中密闭的水桶中如果存在半桶水,忽略掉引力的作用,水的旋转应该趋向于中空的椭球形。
 [7楼]  作者:yanghx  发表时间: 2002/08/20 13:54 

有做过这方面的真空实验吗?
怎么这么肯定呢?做过真空下的“水杯实验”吗? 由于一些原因,我一直对旋涡很重视, 如果你有实验依据,当然也很值得思考, 还有一种说法是:在真空中的水旋涡会中间鼓起, 并用此来模拟气体星球的运转, 总之这个实验很有意义,也不需要高真空, 只要有一个匀速转动的底盘,上面放上杯子, 对比在常压下和在10^-3帕低真空下的旋涡深度是否减少了就行, 这个问题以前争论过不少,我再找找有关的帖子, 我结合流体力学规律的分析是: 伯努利方程为: p+ρvv/2+ρgh= C, C是一个恒量, h是水的深度, 所以此时水面的伯努利方程为: p+ρvv/2+ρgh= 1(大气压强), 由于旋涡表面总有:h=0,所以: p= 1-ρvv/2, 当无旋涡v=0时,p=1, v越大,则p越小于1大气压强, (比如河流一般是河道中间的流速最高, 所以河流横截面其实是中间凹陷的) 对于水桶中心搅动,一般有速度分布: v=C/r, C是常数,r是是旋涡某点处的半径, 这比较容易理解,形状类似“旋涡星云”的样子, 流速v随r的增加而递减, 而且关键要注意:旋涡“流管”直径随r增加而逐步递增, 所以会形成象旋转彗星似的“星云尾”(尾巴逐步加宽), 对于水桶壁旋转的情况就不太显而易见了, 但是由于“流管”直径其实也是随r增加而递增的, 所以速度分布规律还是: v=C/r, 这只要考虑水流在经过一个弯道时的情况就知道了, 弯道相当于河道宽度减小了,流速v就要显著增加, (此时很容易形成旋涡) 一旦形成回流,旋涡内的“河道”(内部流管)就会越来越窄, 流速也就越来越高,其形状其实还是与“旋涡星云”差不多, “流管”虽然看不见(不象星云那样明显), 但可以想象它是由很多条“螺旋线”分割出来的, 或者就简单的理解为“蜗牛壳”上的纹路也行, 总之旋涡内部“河道”是逐步收缩的,因而速度就是逐步增加的, 还有就是台风(或龙卷风),它的形成就是大气对流形成的, 类似于杯子旋转带动水的情况, 其中部风速就比较高(不是“风眼”处的风速, “风眼”的情况还要考虑与高空大气的关系,就不分析了), 这里的“旋涡流管”直径向心螺旋收缩是我自己的理解, 好象也不无道理?最形象的就是“旋涡星云”照片了, 原理就是水流[遇弯加速],因为“流径”收缩了, 中心搅动:由内向外,弯度由小变大,流径逐步加宽,流速逐步减小, 外周搅动:由外向内,弯度由大变小,流径逐步减小,流速逐步增加, 总之都满足:v=C/r, 这个问题很重要,也有主要考虑“离心力”的, 暂时没有定论,各种说法要有实验来检验,
 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2002/08/20 16:21 

这个“水桶实验”有必要再澄清一下
也可以暂且抛开较复杂的旋涡下凹原因, 分两种情况考虑: 1、水旋转,桶不旋转: 那么此时“桶不旋转”是相对谁的呢? 只会是相对地球的吧? 所以此时水相对地球人的“绝对空间”是加速运动的, 2、桶旋转,水不旋转(忽略桶与水之间的摩擦力): 这时“水不旋转”是相对谁的呢? 也只会是地球吧? 所以此时水相对地球人的“绝对空间”是静止的, 最后结论是: 牛顿在“水桶实验”中所说的“绝对空间”就是地球? 至于在他的“天体实验”中,是否还选择过其它“绝对空间”, 比如太阳“绝对空间”,就要找找历史资料了,
[楼主]  [9楼]  作者:董银立  发表时间: 2002/08/20 21:43 

回复:邮件收到了吗?
 [10楼]  作者:hudemi  发表时间: 2002/08/20 22:31 

已收到,我明天即将书寄出!
[楼主]  [11楼]  作者:董银立  发表时间: 2002/08/20 23:18 

回复:十分感谢
 [12楼]  作者:马国梁  发表时间: 2002/08/21 10:26 

旋转是绝对的,这是毫无疑问的。别再为此多费口舌啦!
地球等行星因为有自转,所以它是扁球形;太阳因为有自转所以它也是扁球形。其扁率都与它的绝对自转速度有关。

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