Warum folgt Wasser im Waschbecken einem gekrümmten Weg?

Wenn Sie das Waschbecken mit Wasser füllen und das Wasser dann ablaufen lassen, bildet das Wasser einen Wirbel. Und dann beginnt es, durch die Wirkung der Schwerkraft einem gekrümmten Weg nach unten zu folgen.

Warum dieses Phänomen auftritt, während der Regen (unter perfekten Bedingungen) einem geraden Weg zum Boden folgt.

Ich würde vermuten, dass, wenn die Wassermoleküle, die dem Abflussloch am nächsten sind, zuerst hindurchgehen, sie eine vorübergehende Lücke erzeugen, die dazu führt, dass andere Wassermoleküle in der Nähe (über und an den Seiten) hereinstürmen und ihren Platz einnehmen, wobei jedes die gleiche Chance hat, diese Lücke zu füllen (da der Druck in Flüssigkeiten an einem bestimmten Punkt in alle Richtungen gleich ist). Also dachte ich eher an eine kegelförmige Figur, in die Wasser einstürzt, gleichmäßig aus jeder Richtung. Warum die Kreisbahn??

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Der Unterschied zwischen Regen und Wasser im Waschbecken besteht darin, dass Regen einfach fällt, während Wasser im Waschbecken aus einiger Entfernung in ein Zentrum gezogen wird und das Wasser im Waschbecken nicht vollkommen ruhig ist. Es dreht sich, wenn auch nur ein bisschen. Wenn es zur Mitte gezogen wird, wird die Drehung schneller.

Das Prinzip ist die Erhaltung des Drehimpulses .

Hier beschleunigt Frau Kawaguti ihre Drehung, indem sie ihre Arme einzieht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wasser in einem Regentropfen dreht sich ebenfalls. Es ist zu vereinfachend, einen Regentropfen als statisch zu beschreiben. Tatsächlich kann eine solche Zirkulation die Aerosoldynamik erheblich beeinflussen, wie ich mich aus verwandten Vorlesungen erinnere.
@Neu: Da hast du recht. Dies ist eine sehr einführende Frage, bei der es darum geht, zu verstehen, anstatt die Feinheiten zu treffen. Aber danke für diese Beobachtung.
@Mike Aber was verursacht diese Rotation überhaupt, Wasser in der Spüle sollte still sein, wenn es nicht von einer Kraft beeinflusst wird, um die Winkelgeschwindigkeit zu erfinden. Moleküle bewegen sich zufällig in alle Richtungen und heben sich gegenseitig auf, aber die gesamte Flüssigkeit bleibt dort. Wenn Sie eine farbige Flüssigkeit in ein solches Waschbecken fallen lassen, bevor Sie den Abfluss freigeben, wird sie sich in alle Richtungen verteilen, aber nicht rotieren, bis sich das Abflussloch öffnet. Warum also gerade diese Richtung?
@Jim: Es ist fast unmöglich, dass es absolut keine Drehung gibt. Zumindest dreht es sich mit der Erde mit etwa 1/4 Grad pro Minute. Wenn Sie einen Tintentropfen hineingeben, breitet er sich natürlich aus, aber bleibt die Mitte des Tintenkleckses an genau einer Stelle? Sie können den Abfluss im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn wirbeln lassen, indem Sie ihn vorher leicht mit einem Löffel umrühren oder eine Art Leitblech einsetzen, damit er beim Fließen in die Mitte in die eine oder andere Richtung gestoßen wird. Sie können wahrnehmen, dass das Wasser keine Rotation hat, aber es braucht nur ein winziges bisschen.
@Mike Ok, also würde ich alles zusammenfassen, dass die Drehbewegung ihre Energie aus der Abwärtsbewegung bezieht und die Richtung durch die kleinsten Unregelmäßigkeiten im Boden und in der Wand des Waschbeckens ausgelöst wird?
@ Jim: Ich hätte dem Boden und der Wand des Waschbeckens nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt, aber ja, ich denke, das stimmt. Sie bekommen immer einen Wirbel, aber seine Größe hängt davon ab, wie viel Drehimpuls im Wasser ist. Wenn das Wasser wirklich sehr ruhig ist, dann ist der Wirbel sehr dünn, aber er ist da.

Im Prinzip könnten beide das Gleiche tun.

Pragmatisch hat Wasser in einem Abfluss den Widerstand der Waschbecken-/Abflusswände, um die Wirkung zu beeinflussen. (Dies ist ein Haarnadel-Wirbel-Regime .) Grundsätzlich unterscheiden sich die Wirbel je nach Senke.

Die Oberflächenspannung eines Regentropfens übersteigt die Windreibung. Coriolis-Kräfte existieren immer noch innerhalb des Regentropfens und könnten darin eine toroidartige Wirbelströmung erzeugen.

Der Wirbel wird durch ein Kaskadenphänomen beeinflusst

  1. Molekulardynamik,
  2. Randbedingungen und
  3. Umweltkräfte
Wie würde der Widerstand der Waschbeckenwände eine solche Kreisbewegung ausüben?
Man muss sich darüber im Klaren sein, dass es um die Drehimpulserhaltung geht. Angenommen, das Wasser beginnt den Fluss als Kegel, wie Sie sagen. Die Reibung mit den Seiten kann der Kegelströmung eine senkrechte Richtung geben. Dies induziert einen Drehimpuls, der für diese Strömung erhalten bleibt und auch hinzugefügt wird, wenn die Strömung kontinuierlich ist. Der Drehimpuls kann von Anfang an induziert werden, wie das Wasser zu fallen beginnt, Luftströmungen usw. Alle Asymmetrien der Kräfte induzieren einen Drehimpuls, der dann erhalten und aufgebaut wird.
Ja, aber die Strömung, von der ich gesprochen habe, ist radial, nach innen, was keine Reibung mit den Wänden stimuliert, sie wird sich tatsächlich von der Wand in Richtung der Mitte des Wirbels und dann nach unten zurückziehen. Wenn die Reibung an den Wänden in irgendeiner direkten Richtung einen Drehimpuls verursachte, würde das nicht - wenn ich es richtig verstehe - durch die Reibung selbst in die entgegengesetzte Richtung im selben Moment aufgehoben werden, wodurch der gesamte Prozess nicht weitergeht. Abgesehen davon tritt dieses Phänomen auch in großen Waschbecken auf, wo die Flüssigkeit in der Nähe der Wände wenig Einfluss auf die in der Nähe der Mitte hat. Was übersehe ich also?
@Jim Es beginnt imo hauptsächlich dort, wo die Flüssigkeit am Boden der Spüle haftet. Jede Unregelmäßigkeit am Boden kann eine Kraft senkrecht zum Radial hervorrufen. Es wird wahrscheinlich an der Oberfläche der Lippe des Abflusses beginnen und sich aufbauen. Der Drehimpuls der Oberfläche wird von der gesamten Spüle absorbiert und wird als Vibrationen der Masse der Spüle enden.
@Jim Sie werden es genießen, diese Suche zur Dynamik von Haarnadelwirbeln zu sehen . Achten Sie besonders auf die Arbeit von Dr. Ron Adrian.
@anna Nun, es scheint, dass die kleinste Unregelmäßigkeit dazu führen könnte, dass sich die gesamte Flüssigkeit in eine Richtung dreht, aber ich bin ein wenig skeptisch, denn wenn die kleinste Menge Flüssigkeit dieser Richtung folgte, startete die Kettenreaktion, die vollkommen logisch klingt, in a perfekte Welt, in der keine anderen Kräfte in der entgegengesetzten Richtung diesen Effekt aufheben. Also dreht sich dieses spezielle Waschbecken immer gegen den Uhrzeigersinn, habe ich recht? (Ich möchte den Coriolis-Effekt der Erdrotation ignorieren, das ist eine andere Sache)
Viele Faktoren können die ursprüngliche Drehrichtung von Anfang an beeinflussen, je nachdem, wie man das Loch für die Strömung öffnet, z. B. wenn eine Kette gezogen wird, ist die Richtung nicht perfekt vertikal, sondern zufällig, was den Drehbeginn betrifft. Ich glaube, wenn man ein vollständig kontrolliertes Experiment durchführt: Wasser in Ruhe, Loch von unten glatt geöffnet (ein Irismechanismus öffnet sich gleichzeitig radial, kein Abfluss darunter, um das gerichtete Saugen zu starten), ja, das einzelne Waschbecken zeigt die gleiche Drehrichtungsneigung .
@Jim Sie können die Coriolis-Kraft nicht ignorieren, aber angesichts des einfallsreichen Szenarios könnte eine Senke möglicherweise prädisponiert sein, um eine bestimmte Bewegungsrichtung einzuleiten.
Warum folgt Wasser im Waschbecken einem gekrümmten Weg?
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