Wenn Wasser über eine gekrümmte Oberfläche fließt, verringert es den Druck auf der gekrümmten Oberfläche? Liegt das an der Viskosität des Wassers?

Ich denke, das liegt daran, dass sich Wasser mit Zentripetalkraft auf einer gekrümmten Oberfläche bewegt. Da die Schwerkraft des Wassers für die Zentripetalkraft sorgt, wird der Wasserdruck auf der gekrümmten Oberfläche verringert. Wenn die Geschwindigkeit des Wassers zunimmt, wird der Druck des Wassers auf der gekrümmten Oberfläche stärker reduziert. Wenn die Geschwindigkeit des Wassers groß genug ist, trennt es sich von der gekrümmten Oberfläche, weil die Schwerkraft keine Zentripetalkraft mehr liefern kann. Einige Leute denken jedoch, dass die Viskosität den Wasserdruck auf gekrümmten Oberflächen verringert. Haben sie Recht?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Fläche ist eine konvexe Fläche.

Ich denke, es ist falsch zu sagen, dass die Schwerkraft eine Zentripetalkraft liefert. Klar, man muss die Normalkraft der Fläche mit einbeziehen, aber denke mal an den Fall, wo die Neigung entweder 0 Grad oder 90 Grad beträgt. Es gibt keine Nettokraft, die auf die "Mitte" zeigt.
@AmIAStudent Ich denke, die Schwerkraft hat eine normale Komponente.
Vielleicht können Sie ein Freikörperdiagramm zeichnen, um sich davon zu überzeugen, dass es wahr ist oder nicht.
@AmIAStudent Stellen Sie sich vor, dass es aufgrund der Schwerkraft des Wassers Druck geben muss, wenn sich Wasser auf einer horizontalen Ebene bewegt. Wenn sich Wasser auf einer schiefen Ebene bewegt, hat es keinen Druck auf die schiefe Ebene?
Ich stimme zu, dass im Wasser Druck herrscht, aber Druck ist ein Skalar und hat keine Richtung. Ich habe darauf hingewiesen, dass die Nettokraft aus der Schwerkraft von Wasser und der Normalkraft von der Oberfläche wahrscheinlich keine Zentripetalkraft erzeugt. Zentripetalkraft bedeutet, dass eine Kraft auf den Mittelpunkt zeigt, zu dem der Radius der Krümmung definiert ist.
@AmIAStudent Der Wasserdruck wirkt auf die Oberfläche, was normal ist, und die Normalkraft ist auf den Krümmungsmittelpunkt der Oberfläche gerichtet. Ich weiß nicht, warum es nicht auf das Zentrum der Krümmung zeigt. Kannst du es nochmal erklären? Ich schlage vor, Sie geben mir ein Bild.
Wenn θ ist der Winkel zwischen der z-Achse (entlang der Schwerkraft), dann gibt es ρ G cos ⁡ θ entlang des Radius. Die Normalkraft von der Oberfläche gleicht es aus. Es gibt also nur Tangentialbeschleunigung ρ G Sünde ⁡ θ , die durch Druckgradienten entlang des Stroms ausgeglichen werden können, denke ich. Ich meinte wirklich dieses einfache Bild.
@AmIAStudent Die Schwerkraft von Wasser hat zwei Komponenten, eine in Normalrichtung und die andere in Tangentialrichtung. Da sich Wasser entlang einer Kurve bewegt, wird ein Teil der Normalkraft für die Zentripetalkraft verwendet.
Die Normalkomponente wird durch die Normalkraft von der Oberfläche aufgehoben. Newtons drittes Gesetz. Wenn sich der Wasserstrom nun in einem gekrümmten Rohr bewegen würde, neige ich dazu, zuzustimmen, dass in diesem eingeschränkten System eine Zentripetalkraft von der Wand des Rohrs ausgeht. Aber eine solche Einschränkung gibt es zumindest laut Zeichnung nicht.
@AmIAStudent Deine Idee ist falsch. Der Behälter hat keinen Deckel, aber aufgrund der Schwerkraft steht auch das Wasser im Behälter unter Druck. Man kann sagen, dass die Schwerkraft auch eine Einschränkung ist.

Antworten (1)

Sie können dies sehen, indem Sie die Euler-Gleichung über Stromlinien auf die gekrümmte Strömung anwenden (wobei die Schwerkraft ignoriert wird, wenn es sich um eine dünne Strömung handelt):

D P D R = ρ v 2 R

Wo R ist der Krümmungsradius der Biegung, und v ist die stromlinienförmige Strömungsgeschwindigkeit. Offensichtlich muss der Druck radial nach außen zunehmen. Der Druck an der Oberfläche ist jedoch atmosphärisch; Der Druck unter der Oberfläche liegt daher unter dem Atmosphärendruck (wieder ohne Berücksichtigung der Schwerkraft).

Wenn der atmosphärische Druck vernachlässigt wird, wird die Zentripetalkraft durch die Schwerkraft des Wassers bereitgestellt.
Wenn Wasser über eine gekrümmte Oberfläche fließt, verringert es den Druck auf der gekrümmten Oberfläche? Liegt das an der Viskosität des Wassers?
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