Wasserbombenangriffe - Risiken und Möglichkeiten

In einem früheren Leben beschäftigte ich mich beruflich mit dem Aufprall von Flüssigkeiten (wenn auch in der Größenordnung sehr kleiner Tropfen). Es gibt ein paar Dinge zu beachten:

• Aufprall mit sehr hoher Geschwindigkeit: Wenn ein kleiner Tropfen mit ausreichender Geschwindigkeit auf eine Oberfläche trifft, kann der Druckaufbau am Aufprallpunkt sehr groß sein. Siehe diese frühere Antwort

• Aufprall eines großen Objekts, das sich langsam bewegt: Wenn sich die Flüssigkeit langsam bewegt und die interessierende Zeitskala groß ist, spielt der oben beschriebene "kurze Anfangsdruck" keine so große Rolle. Stattdessen müssen Sie nach dem Druck des langsamer werdenden Gewässers fragen. Im Grenzfall eines sehr großen Wasserkörpers ist die Kraft pro Flächeneinheit nur das Gewicht des Wassers über diesem Punkt: Unabhängig von der Fallhöhe kann dieses Gewicht ausreichen, um ein Objekt zu zerquetschen. Stellen Sie sich all das Wasser in einem großen Beutel vor: Lassen Sie einen ausreichend großen Beutel Wasser auf irgendetwas fallen, und Sie werden es zerdrücken. Die Trägheit des Wassers an der Peripherie Ihres "großen Tropfens" wirkt im Wesentlichen wie dieser Beutel.

• schnell reisendes Objekt: Wenn Sie ein schnell reisendes Objekt haben (aber nicht so schnell, dass die Phänomene unter der ersten Kugel eine Rolle spielen), müssen Sie eine bestimmte Menge Flüssigkeit pro Sekunde stoppen: wenn die Dichte ist$\rho$und die Geschwindigkeit$v$, dann ist der benötigte Druck$P=\rho v$. Daraus schließen wir, dass wir den Druck entweder durch Steuern steuern$v$(die Geschwindigkeit - oder die Höhe, aus der Sie die Flüssigkeit fallen lassen) oder$\rho$- die Dichte.

Wenn Sie die Flüssigkeit aus großer Höhe fallen lassen, passieren zwei Dinge: Die Flüssigkeit zerfällt in Tropfen, und diese Tropfen werden durch Luftwiderstand abgebremst. Wenn sich die Flüssigkeit verteilt, verringert sie die Wirksamkeit$\rho$. Auch die Verlangsamung der einzelnen Tropfen hilft. Im Wesentlichen verteilen Sie die verfügbare Zeit, um das gesamte Wasser zu verlangsamen. Wenn das Wasser den gleichen Gesamtimpuls hat$p$, dann in der Gleichung$p = F\Delta t$du steigerst dich$\Delta t$und damit abnehmend$F$.

Ein perfektes Beispiel für den Unterschied zwischen Laminar und Turbulence. Auch der optische Unterschied ist vorhanden.

Es ist zu beachten, dass die Schaufel des Baggers einen Radius hat, was bedeutet, dass das Wasser mit einer minimalen Störung abgegeben wird. Es ist wahrscheinlich auch mit einem kleinen Schlauch gefüllt worden, also ist es ungestört. Im hydrostatischen Gleichgewicht. Siehe diese Frage und Antwort; Wie schnell sollte eine Flüssigkeit ins hydrostatische Gleichgewicht kommen?

Wie ich (gegen die Mainstream-Physik) behaupte, ist Turbulenz eine Oberfläche oder ein Riss in der Flüssigkeit, und dies führt zu einer Situation, in der die Kollision und Reibung die Strömung definieren und nicht viskose Kräfte und Kontinuität. Mit dieser Idee können Sie also verstehen, dass der Hauptunterschied hier darin besteht, dass die Wassermasse auf dem ersten Bild in einem Stück fällt und auf dem anderen Bild in vielen Stücken.

Der One Piece Drop ist selbsterklärend. Aber die vielen Tropfen können am besten durch Newtons Wiege verstanden werden. Der erste Tropfen trifft auf das Objekt und prallt zurück, und dies bewirkt, dass die folgenden Tropfen zuerst auf diesen zurückprallenden Tropfen treffen und Energie verlieren, bevor sie das Objekt überhaupt treffen. Turbulenz ist Reibung und Kollision, nicht Kontinuität. Die Prämissen des Existenz- und Glattheitsproblems von Navier-Stokes sind falsch; Es ist nicht homogen, die Vektorgeschwindigkeit und die Druckfelder gehen einfach nicht glatt durch Oberflächen. Es ist Kollision und Reibung. Und so können Sie tatsächlich die Strömungsdynamik durch die ersten Prinzipien der Physik ableiten. (keine NS-Gleichungen, sondern Fluiddynamik) Ich habe eine Antwort darauf, aber es ist keine "Mainstream-Physik", obwohl es 'Warum können die Navier-Stokes-Gleichungen nicht aus der First-Principle-Physik abgeleitet werden?

Die Antwort; Höhe ist nicht relevant. Die Tropfengröße ist. Die Antwort von Floris handelt von einzelnen Tropfen. Wenn eine solche Tropfenmasse fällt, ist der Luftwiderstand nicht so relevant. Es ist zurück und für hüpfende Tropfen, die sich gegenseitig aufheben, was den Unterschied macht.