Темпоральные волны. Часть 2 (Писульки Эспри де Л'Эскалье)

 

Вихревые кольца в воде.   

Основополагающая гипотеза механизма образования вихревых колец в воде.

  

В качестве допущения использовано образование воздушных вихревых колец.

(См. Опыты и статью Роберта Вильямса Вуда)

 

Как и в опытах Вуда роль упругой мембраны в случае воды играет плёнка поверхностного натяжения. Удар капли по ней вызывает образование вихревого кольца в воде. Плёнка при этом, выполнив сво миссию упругой мембраны, разрушается. Но через короткое время восстанавливается.

Некоторые опытные данные, приводимые ниже, представляются нам, как подтверждающие эту гипотезу.

Однако, если кто-либо из читателей может найти в литературе другое, более убедительное объяснение, или придумает сам более удачное допущение, автор будет лишь признателен.

 

Факторы, влияющие на образования вихревых колец в воде.. Экспериментальные данные:

  

Масса капли   – играет роль

Высота падения  – играет роль

Форма капли при её ударе о поверхность воды. По всей видимости, форма капли изменяется при падении и это существенно влияет на возможность возникновения вихревого кольца в воде. Когда капля имеет форму выгнутого вверх диска (форма парашюта), она захватывает некоторое количество воздуха, и эта воздушная подушка смягчает удар капли о поверхность воды – кольцо при этом не образуется. 

Величина поверхностного натяжения (двойной фактор: определяет «упругость» мембраны – плёнки поверхностного натяжения в сосуде с водой и размер падающих капель. Чем оно больше, тем массивнее капля и тем больше упругость «мембраны»)

Химический состав воды в сосуде  – не изучен. Но одно известно: малейшее присутствие веществ, поверхностно активных, снижающих поверхностное натяжение, радикально влияет на процесс возникновения колец. Вихревые кольца не возникают!

Температура   – не замечено действие в пределах от 22 до 28 градусов.

Атмосферное давление– не замечено действие

Влажность воздуха  – не замечено действие (При изменении относительной влажности воздуха от 25 до 60 процентов никакой корреляции замечено не было)

Вязкость воды– не определялась

Вязкость воздуха– не определялась.

Наличие течений (конвективных или иных) в сосуде– не оказывало влияние на процесс образования вихревых колец.

 

Почему струя воды не создаёт вихревые кольца в воде?

 

Струя разрушает и держит «открытой» поверхность воды, без плёнки поверхностного натяжения. По крайней мере в физической близости к месту падения струи в воду. А ведь именно плёнка натяжения играет роль упругой мембраны, удары по которой и служат образующим механизмом вихревых колец.

Характерным признаком образования воздушной подушки в нижней части капли является звук, издаваемый при падении капли на водную поверхность. Ни одна, капля «звучно» ударившаяся о воду, колец не вызвала.

«Молчаливые» капли иногда создавали, а иногда не создавали кольца.

Форма падающих капель влияет на направление движения кольца в воде..

Часто вихревое кольцо движется от места рождения не вертикально вниз, а несколько вбок. Это и наводит на мысль, что капля иногда имеет форму диска-или «крыла», падающего в наклонном положениии и поворачивающегося при падении.

Вопрос: какова скорость разрушения и образования плёнки поверхностного натяжения? Точнее, какова скорость рапространения «дырки» в плёнке и скорость её ретроградного восстановления?

Капли, падающие очень часто одна за другой, вихревых колец в воде не создают, значит плёнка не успевает образоваться. Думаю, скорость распространения дырки или «сшивания» плёнки происходит со скоростью распространения поверхностных волн в слое воды. Она иная, гораздо меньшая, конечно, чем скорость звука в толще воды.

Замечено, что капли, падающие с частотой три в секунду и чаще, не вызывают образования колец. Реже – возможно возникновение колец.

 

Процесс возникновения колец носит явно вероятностный характер.

 

Не раз бывало, что тысяча и больше капель не порождали ни одного вихревого кольца.

В других случаях, РЕДКО, почти каждая вторая капля вызывала появления кольца.

Приблизительная оценка скорости движения кольца в воде от нескольких до десяти см. в секунду.

 

Спешу заметить, что речь идёт об образовании вихревых колец ДОСТИГАЮЩИХ ДНА резервуара сквозь слой воды в 14 см. 

Весьма возможно, что вихревые кольца образуются чаще, но кинетическая энергия их недостаточна, чтобы «пробить толстый» слой воды.

Похожие статьи:

Авторская проза → ВеЛюр. Книга первая. Часть II. Главы 1-2

Авторская проза → ВеЛюр. Книга первая. Часть I. Глава 1

Авторская проза → ВеЛюр. Книга первая. Часть I. Глава 4, Глава 5, Глава 6

Авторская проза → ВеЛюр. Книга первая. Часть I. Глава 2 и Глава 3

Авторская проза → ВеЛюр. Книга первая. Часть I. Глава 7, Глава 8, Глава 9