Почему переворачивание чашки с водой в ней является примером неустойчивости Рэлея-Тейлора? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Извините, если это считается дубликатом, но у меня есть дополнительные вопросы, основанные на старом посте . Мне сказали, что давление воздуха достаточно сильное, чтобы удерживать воду. Это правда? Давление паров воды при комнатной температуре составляет 0,0313 атм, что намного меньше давления воздуха. Но давление воздуха составляет 101325 Н / м $^2$, а высокий столб жидкой воды с площадью поверхности 0,001 м $^2$ и высотой 1000 м составляет 997 кг. Это выражается в чистой гравитационной силе 9771 Н или 9771000 Н / м $^2$, которая больше, чем у давления воздуха в этом надуманном примере.

Кроме того, в эксперименте по переворачиванию чашки с водой, когда на отверстии чашки находится плоская листовая крышка, плоский слой просто подавляет амплитудные колебания воды на границе раздела между водой и слоем и таким образом останавливается Нестабильности Рэлея-Тейлора от роста? Должен ли лист быть идеально плоским? Что мешает листу упасть? Существуют ли важные взаимодействия воды и поверхности, которые удерживают поверхность от падения? Действительно ли это для любой жидкости (например, масла) и любой поверхности (например, более плотной, чем воздух), которая не является пористой? Все еще учитывается нестабильность Рэлея-Тейлора, когда эволюция становится нелинейной?

1 Ответ

2 голосов
/

Да, это правда, в зависимости от размера судна.

Если вы заполните сосуд водой и поместите безмассовую непроницаемую мембрану через рот, то будет ли выпадать вода при инвертировании сосуда, зависит от баланса давления выталкиваемой жидкости и давления атмосферного давления. Вода останется в чашке, если $$P_{atm} \geq \rho_{water}gD$$

, где $D$ - глубина чашки. Грубо говоря, уловка работает, если $ D\leq 10 \text{ m}$, что является довольно разумным требованием.

Обратите внимание, что баланс давления не зависит от наличия мембраны. Однако наличие мембраны предотвращает возникновение нестабильности Рэлея-Тейлора, не позволяя воздуху «пузыриться» через воду.

Поскольку мембрана сопротивляется деформации, нестабильности нет; в отсутствие такой защиты расположение воды над воздухом становится неустойчивым к возмущениям на границе раздела воздух / вода, и экспериментатор становится совсем сырым.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...