Nichtdeterminitrischer Wasserfluss auf einer vertikalen Porzellanoberfläche

Ich habe mehrmals beim Händewaschen festgestellt, dass angesammeltes Wasser, wenn es vertikal zu strömen beginnt, unter der Schwerkraft nicht vertikal in gerader Linie auf einer vertikalen Porzellanoberfläche fließt. Es fließt eher in einem seltsamen zickzackartigen Pfad und die Strömung ändert ihre Richtung schnell und unregelmäßig von links nach rechts und umgekehrt. Intuitiv scheint es, dass der gerade vertikale Weg für den Strom der physikalisch wirtschaftlichste Weg ist.

Ist das ein gut untersuchtes Phänomen? Was ist die physikalische Erklärung? Gibt es ein mathematisches Modell, das jeden Aspekt dieser Art von fließendem Strom vorhersagen kann?

Jedes Video oder Bild wird spürbar sein.
Die meisten Oberflächen sind nicht so glatt, wie Sie vielleicht fühlen können. Es ist wahrscheinlich, dass die Oberflächenunebenheiten den Pfad verursachen, den Sie sehen.
Es gibt wahrscheinlich eine bessere Antwort, aber das Wasser, das die Oberfläche hinunterströmt, hat eine Oberflächenspannung, die es anscheinend chaotisch beeinflusst, genauso wie Flüsse sich schlängeln. Die Strömung in gerader Linie ist instabil, weil die kleinste Krümmung dazu neigt, nach außen zu wachsen.

Antworten (1)

Dieses Phänomen ist als mäandernde Instabilität der Rinnsale bekannt und beruht auf einem Zusammenspiel von Oberflächenspannung, mikroskopischen Verunreinigungen/Schmutzstellen und Trägheit.

Es ist in den PRL-Papieren von 2006 und 2011 von Daerr et al. gut verstanden und schön beschrieben.

Um die Hauptaussage kurz zusammenzufassen: Bei niedrigen Geschwindigkeiten fließt das Wasser direkt nach unten. Oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts der Geschwindigkeit wird der Strom instabil und Störungen, die durch die mikroskopischen Verunreinigungen verursacht werden, bilden kleine Krümmungen, die basierend auf einem Gleichgewicht von Oberflächenspannung und Trägheit aufrechterhalten werden können. In den Papieren stellen sie ein mathematisches Modell vor, das auf diesem Gleichgewicht basiert und zur Vorhersage der Schwellengeschwindigkeit und des Krümmungsradius der Mäander verwendet werden kann.

Nichtdeterminitrischer Wasserfluss auf einer vertikalen Porzellanoberfläche
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