Érdekes fizikai jelenségek

[Szilágyi András]

Kezdetnek bedobnám ezt:

[Nsolt]

Nekem ez a kedvencem, a repülő béka.
Szép példa arra, hogy a mágneses mező a nem ferromágneses anyagokra is hatással van pl.víz, fa, béka... Ez a hatás persze a köznapi életben észrevehetetlenül kicsi, de egy 20 Tesla erősségű mágneses mezőben már jelentős. (Összehasonításképpen a Föld mágneses mezeje csak kb 0,00005 T) Ezzel a módszerrel akár embert is lebegtethetünk, talán ez lesz a sláger a jövő vidámparkjaiban

[Szilágyi András]

@Szilágyi András (34759): Nos, ezek szerint senkit sem lepett meg ez a jelenség? Mindenki érti?

[lorenz]

@Szilágyi András (34807):
"Mindenki érti?"
Én nem.
Az entrópiával kapcsolatban olvastam a kávé és a beleöntött tejszín viselkedéséről,ezért ezt most értetlenül figyeltem.

[vaskalapos]

@Szilágyi András (34807):
Nagyon meglepett, sejteseim vannak, de orommel olvasnam a szakerto magyarazatot.

Ugy velem, az egyik iranyba tekeresnel azert kenodnek szet a festekek, mert a viszkozus folyadek retegei eltero sebesseggel mozognak: a kulso falhoz legkozelebbi reteg all, a belso hengerhez legkozelebbi reteg pedig a belso henger sebessegevel halad, a koztes retegek aranyosan retegenkent kulonbozo koztes sebesseggel. A festekcsopp a kulonbozo retegei is igy mozognak, es a nagy viszkozitas miatt nem diffundalnak szet jelentosen.
A festekcsepp kulso falhoz kozeli resze alig mozdul el, a belso henger kozeli festek teljes kort ir le.
Eddig semmi meglepo nincs benne.

A visszafele tekeres soran a kulonbozo retegek az ellenkezo iranyba mozdulnak el, ellentetes iranyu, de azonos nagysagu sebesseggel (ugy ertem, az egyes retegek sebessege kulonbozik egymastol, de ugyanakkora abszolut erteku, mint az elso iranyba torteno mozgas soran -pontosabban az egymashoz viszonyitott aranyuk szamit).
Igy minden reteg pontjai visszaerkeznek a kiindulasi pontba.

Amit nem ertek, hogy egy hogyan mukodhet egy teljes kor megtetelen tul is?

Erdekes lenne ezt a jelenseget felulrol megnezni, jol rakozelitve.

[Szilágyi András]

@vaskalapos (34819): Szerintem fölcsavarodnak a rétegek.
Mintha három különböző színű szalagot egymásra tennél és fölcsavarnád őket egy hengerre.
Valahogy így:

laminar.png (8.31 KiB) Megtekintve 122674 alkalommal

[pounderstibbons]

@Szilágyi András (34807):

Magic!
Goddidit!
Placebo!
Kvantum!
Ho'oponopono!

Mit nyertem?:)

Kihagytam a lényeget:
VÍZMEMÓRIA!

[mimindannyian]

@pounderstibbons (34835): Ott a pont!

http://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_number

[sötétvödör]

ááá,így lesz az vízben információ (kár,hogy ez nem víz volt,vagy igen ? )

[mimindannyian]

@sötétvödör (34840): nem, az turbulensen jól összekeveredne

[ge3lan]

@Szilágyi András (34834): Ha így befelé spirálozna, akkor visszafelé tekerésnél folytatná a befelé spirálozást a fordított forgásirányban is, nem?

[Szilágyi András]

@ge3lan (34843): Nem pontosan értem, hogy mire gondolsz. Visszafele forgatásnál a spirálok visszaépülnek, egyre rövidebbek lesznek, végül visszaáll az eredeti állapot. Ezt hívják hidrodinamikai reverzibilitásnak.
A kísérletben használt folyadék kukoricaszirup. Viszkozitása 5000-szerese a vízének.

[sötétvödör]

A kukoricaszirupban is van információ,vagy az csak a vízben tárolódik ?

[ge3lan]

@Szilágyi András (34849): Azt nem értem, hogy miért spirálozódik befelé. Visszafelé forgatásnál meg kifelé. Ezek szerint egy előzőleg megtekert szirup másmilyen mint egy nem megtekert.

[vaskalapos]

@ge3lan (34884): Csatlakozom, en sem ertem.

[Szilágyi András]

@ge3lan (34884): Nem értelek, nem tudom értelmezni azt, hogy befelé vagy kifelé spirálozódik.
A folyadék sebessége sugárfüggő, az álló falnál nulla, a mozgónál meg annyi, amennyivel a fal mozog, a kettő között pedig lineárisan változik. Ebből következik minden.

[vaskalapos]

@Szilágyi András (34834):
Ugy ertettem az abradat, hogy a szines vonalak a szines tintak utjat mutatjak.
A kulso fal mellol indulnak es spiralban kozelitenek a belso hengerhez.
Felreertettem?

[ge3lan]

@Szilágyi András (34892): Ez világos is, vaskalapos írja, amit én sem értek.

[Szilágyi András]

@vaskalapos (34896):
Nem megy semmi befele.
Úgy képzeld el, hogy induláskor egy sugárirányú, egyenes vonal van.
Elkezded tekerni a belső hengert, akkor ez torzul úgy, hogy a belső vége gyorsabban halad, mint a külső, ergo spirállá deformálódik.
Visszatekeréskor meg az egész ugyanúgy visszamegy szépen, ahogy jött.

[lorenz]

@Szilágyi András (34899):


Úgy mint egy órarugó?

[Szilágyi András]

@lorenz (34901): Az órarugó nem jó hasonlat, mert annak a hossza fix. Ez a spirál viszont hosszabbodik, ahogy tekered a belső hengert. Azonkívül az órarugó pontjai sugárirányban is mozognak, itt viszont minden festékrészecske körpályán halad, nincs sugárirányú mozgás.

[ge3lan]

@Szilágyi András (34899): Így már értem, azt hittem az egyes részecskék pályáit mutatja az ábra.

[Gézoo]

@Szilágyi András (34892): Talán érthetőbb lenne a jelenség akkor ha egy téglatest alakú folyadék térfogatban a folyadék tetején mozdulna el az a felület ami ezen a filmen forog..
Az áramlásoknak két típusát különböztetjük meg. A laminárist (azaz lapszerűen sík,) és a turbulenst (azaz kavargót).
A jelenség alapja a "van der Waals" erők fellépése az edény fala és a folyadék molekulái között.
Így az alaplemezzel közvetlenül érintkező rétegben (lapban) a legnagyobb az erő és a rétegek távolságával arányosan csökken és hatásának helyét átveszi a folyadék rétegei közötti erőhatás.
Ezért az áramlás Osborne Reynolds vizsgálatai szerint egy adott sebesség alatt sík-lap szerű..
Ha pedig a felső réteg mozgási sebessége olyan nagy, hogy a rétegek közötti erőhatás a diffúzióval már nem tud kiegyenlítődni, akkor a folyadék molekulái között meglévő helyi "lyukasabb" (inhomogén) eloszlása miatt, ezen részek élei mentén felhasad egy-egy alsóbb réteg és a felsőbb réteg sebességét felvéve, mint egy feltekert palacsinta, forgásba jön. Ekkor válik turbulenssé az áramlás.
Természetesen a felsőbb rétegbeli eloszlási inhomogenitás esetében a felsőbb rétegből lecsavarodó molekula réteg "csavarodik fel".. helyesebben ez esetben az iránya szerint "lefelé csavarodik fel"..

A filmen láthatóan mindvégig lamináris, azaz lapszerű az áramlás.. Vagyis az álló henger lapjával párhuzamos palástok mentén, kintről befelé haladva egyre nagyobb elmozdulást szenvednek az egyes rétegek és természetesen a bennük lévő színező anyag is.

Így nem spirál hanem egymással párhuzamos hengerpalástok sorozata menti elfordulásokat látunk..
Amit egyébként szépen szemléltet az a tapasztalat is, hogy a visszafelé áramlás során a festék cseppek széleihez tartozó hengerpalástok újra fedésbe hozhatók egymással és ezzel a két réteg közötti többi palást is, szintén fedésbe kerül.

Azaz nem spirál, hanem koncentrikus hengerpalástok menti elfordulásokról van szó..

[Caspi]

@Szilágyi András (34849):
Biztos, hogy spirálokról van szó?
http://www.youtube.com/watch?v=W3YZ5veN_Bg
Így saccra a festékpöttyők különböző köríveken vannak, amik a különböző sebességgel elmozduló rétegekben szétkenődnek szabályos köríveken. Lehet, hogy tévedek, de nálam ebbe nem igazán illeszkedik a spirál.

[Szilágyi András]

Ezt tényleg ilyen nehéz látni?

Azaz nem spirál, hanem koncentrikus hengerpalástok menti elfordulásokról van szó..

Természetesen, én is ezt írtam.
Minden festékrészecske körpályán mozog. Azonban mivel a hengerpalástok szögsebessége eltérő, az egymás melletti hengerpalástokon mozgó festékrészecskék együtt egy spirált rajzolnak ki.

Oldalról nézve úgy látjuk, mintha a háromféle festék összekeveredne. Valójában egymás mögötti rétegekben haladnak, spirálisan elrendeződve. Amikor már ötször tekertük meg a belső hengert, akkor már 15 festékréteg van az edényben.

Caspi, egy kör mentén nincs szétkenődés, mivel adott körhöz adott sebesség tartozik. A szétkenődést azért látjuk, mert a különböző sugarú körökön más-más sebességgel halad a festék. Ez hozza létre a spirál alakú mintázatot.

Ha egy kör mentén lenne szétkenődés, akkor egy teljes fordulat után már nem lehetne visszacsinálni a dolgot.

A különböző színű festékcsöppeket nem kell különböző sugaraknál elhelyezni. Keveredés nem lehetséges akkor sem, ha azonos sugáron vannak, hiszen a körhöz fix sebesség tartozik, sosem éri utol egyik festékcsöpp a másikat.

[Gézoo]

@Szilágyi András (34946): Egyetértünk..

[Caspi]

@Szilágyi András (34946):

Caspi, egy kör mentén nincs szétkenődés, mivel adott körhöz adott sebesség tartozik. A szétkenődést azért látjuk, mert a különböző sugarú körökön más-más sebességgel halad a festék. Ez hozza létre a spirál alakú mintázatot.

Köszi, de egy kicsit túl van magyarázva. A lamináris áramlás világos, viszont a viewtopic.php?p=34834#p34834 ábránál jó lett volna megjegyezni, hogy ez a fajta spirál akkor lenne ennek a kísérletnek az eredménye, ha a festéket vonalszerűen injektálnánk a két palástfelület közé.
Viszont nekem is értelmesebben kellett volna megfogalmaznom az előző hozzászólásomat, hogy ne ezt a választ kapjam.

[Szilágyi András]

@Caspi (34970): Tök mindegy, hogyan injektálod, mindenképpen spirált kapsz.

[mimindannyian]

[vaskalapos]

@Szilágyi András (34972): En mar ertem, koszi!
Nagyon jo!

[Caspi]

@Szilágyi András (34972):
Rendben, akkor legyen a szájbarágós verzió:
1. Igen, igazad van a spirállal, mert a festékpöttynek van kiterjedése, amit a különböző sebességű lamináris áramlási rétegek "felszeletelnek". (ez volt az, amit az elején elhanyagoltam a festékpötty mérete miatt)
2. Viszont a spirál kiterjedése jelentéktelen mértékben fogja meghaladni a festékpötty kiterjedését, ami miatt írtam, hogy a mellékelt ábra nem reprezentálja egyértelműen a kísérletet
3. Valaki elvégezte azt a kísérletet is, amikor a két hengerpalástot összekötő vonalként van elhelyezve a festékfolt? (jobban meggondolva, lehet, hogy az erősen viszkózus folyadék miatt a palástfelületekhez közelítve egyre jobban torzulna a spirál)

[Tamási Jocó]

[Szilágyi András]

@Caspi (35078): A festékpötty mindig két sugár között helyezkedik el. E két sugár között jön létre a spirál. Az, hogy ez a két sugár a két hengerpalást sugarának felel-e meg (faltól falig megy a spirál) vagy két közbülső sugárról van szó, nem változtat a lényegen, ugyanaz a forma alakul ki.
Egyébként a tényleges kísérletben elég keskeny a rés a két palást között, tehát a festékcsöppek gyakorlatilag faltól falig tartanak:

[Nsolt]

@Szilágyi András (34849):
Lényeges különbségnek látom, hogy itt szükség volt külső munkavégzésre ahhoz, hogy a rendszer visszaálljon a kezdeti állapotba. Míg a termodinamikailag reverzibilis folyamatban önmagától (azaz külső munkavégzés nélkül) visszajuthat a rendszer a kezdeti állapotba.

[Szilágyi András]

@Nsolt (35114): A termodinamikailag reverzibilis folyamat nem azt jelenti, hogy nem kell hozzá külső munkavégzés. Kellhet is, attól még lehet a folyamat reverzibilis: egyik irányban munkát végez, másikban munkát igényel.
Termodinamikailag akkor reverzibilis egy folyamat, ha nem jár hőveszteséggel.
Ez a kísérlet persze termodinamikailag nem reverzibilis, hiszen a folyadéknak van belső súrlódása, így a tekerés közben hő szabadul fel.

[Nsolt]

@Szilágyi András (35118):
Igazad van, a külső munkavégzés nem feltétlenül okoz irreverzibilitást (nehezebb szó mint az útelágazkodás:). Helyesebb lett volna azt írnom hogy akkor reverzibilis, ha a rendszer úgy jut vissza eredeti állapotába, ha a folyamat végén a környezetének állapotjelzői is megegyeznek az eredetivel. Viszont a te definíciód sem tökéletes, hiszen a hőmérsékleten kívül pl. a nyomás is állapotjelző lehet.

[pounderstibbons]

Gezoo-nak küldöm szeretettel, hogy miért késik az energia-csomag:


http://youtu.be/uxX1kA-nhZk

[Gézoo]

@pounderstibbons (35212): Ó, de drága vagy!
Nagyon szépen köszönöm!

Na így már világos

[lorenz]

@Tamási Jocó (35079):

Képletekkel nem tudnám leírni,de így magyaráznám(aztán szabad a gazda):

Ha a rugót egy vízszintes asztallapon feszítenénk ki,akkor mind a két széle egyszerre ugrana vissza középre.
Itt az alsó része a tömegvonzás ellenében kellene felfele ugorjon,míg a fenti részt éppen a tömegvonzás gyorsítja lefelé,természetesen a rugóerőket is figyelembe véve.
A különböző erőhatások(rugó és tömegvonzás)eredőjeként láthatjuk azt ,hogy az alsó rész mintegy egy helyben marad és csak a felső rész ugrik lejjebb.


Egyébként az első mondatom nem teljesen helyes,mivel az egyik oldalát rögzítenem kellene a falhoz és csak a másik oldalát elengednem.
A kísérletben a tömegvonzás jelenti a rögzített falat.
Mivel azonban a rugóerő felfelé is rántaná bizonyos mértékig a rugót,ezért próbálom erők eredőjével magyarázni a jelenséget.

Jöhet a tudományos magyarázat.

[Gézoo]

@lorenz (35233): Mi lenne ha fognál egy rugót a két végén azonos, más esetben egymástól eltérő nagyságú tömegekkel?
Az a rugót kihúzva, majd mindkét kézzel egyszerre elengedve megfigyelnénk mi történik..

Azt talán elég jól lehetne becsülni, hogy a vízszintesen kihúzott rugó, azonos nagyságú tömegekkel .. talán az elengedés pillanatától egyenletes gyorsulással esne..
(Ez sem tuti, de talán..)

Ha függőlegesen húznánk ki, akkor még az is megeshetne, hogy az alsó előbb felfelé mozdulna el, miközben a felső a gravitációs gyorsulásnál nagyobb gyorsulással "esne" lefelé..

Ki tudja? Egy próbát csak megérne a kísérlet..

[alagi]

@Gézoo (35239):

Ha te tenyleg fizikatanar vagy, Gezoo, akkor en sirok, es oszinte reszvetem ajanlom a tanitvanyaidnak.

Ime a magyarazat:

A rugo altal kifejtett ero a rugo megnyultsagi allapotatol fugg. Ez lokalisan is ervenyes, tehat ha a rugo egy kis darabjat kiszemeled (pl. egy 10cm magas darabot az aljahoz kozel) akkor az a megnyultsagi allapotatol fuggen fogja huzni a felette levo reszt lefele es az alatta levo reszt felfele. (A ket ero kozotti kulnbseg persze az adott rugodarab sulya)
Abban a pillanatban hogy elengeded, csak a rugo "teteje" kezd el gyorsulni (ha mar kevesebb mint egy fordulatnyi reszt vizsgalsz, akkor persze ez a leiras nem lesz ervenyes, mert ott mar a rugo konkret geometriajat is figyelembe kell venni.), hiszen az osszes tobbi reszt a felette levo rugo darab meg mindig pont ugyanolyan erovel huzza felfele mint eddig. Amint a lefele halado hullam eler egy reszt, az is elkezd lefele gyorsulni, hiszen nem huzza tobbe semmi felfele.
Ez az egesz pont ugyanigy mukodik akkor is ha rugo tetejere es aljara (vagy a kozepere) tetszoleges plusz tomeget aggatsz.

[Gézoo]

@alagi (35251): Na jó.. A sértő személyeskedéstől tekintsünk el..

A rugó két végén lévő egyforma nagyságú tömeget a rugóerő azonos gyorsulással húzná maga felé.. ha nem lenne gravitációs erőtér, akkor így is lenne.
A tömegközéppont felé indulna-gyorsulna mindkét tömeg..

Csak hogy grav mezőben függőleges rugóirány esetén az alsó tömeget felfelé a rugó húzza, lefelé a gravitáció, a felsőt mindkét erő lefelé húzza-gyorsítja.

Nyilván ezzel amíg a rugóerő a nagyobb a súlyerőnél, addig az alsó felfelé fog mozogni.. Hiszen a rá ható erők eredője felfelé gyorsítja.

A felsőre ható eredő a Frugó+Fgravitáció - ról a rugó összehúzódásával -> Fgrav.-ra csökken.

Így ha pontosan függőleges volt a rugó iránya, akkor a felső utoléri és nekiütközik az alsónak..

Gondold át újra!

A rugó saját anyagának tömege az amit a filmecskén menetről-menetre a rugóerő gyorsít fentről lefelé.
Az alsó tömegre pedig éppen úgy ahogyan a két tömeges példában leírtam a gravitációs erő és a vele ellentétes irányú rugóerő hat.
Azaz a két erő eredője végzi a gyorsítást.

[vaskalapos]

@Gézoo (35239):

Ha függőlegesen húznánk ki, akkor még az is megeshetne, hogy az alsó előbb felfelé mozdulna el

egeszen biztos, hogy nem

[alagi]

@Gézoo (35252):

Nyilván ezzel amíg a rugóerő a nagyobb a súlyerőnél, addig az alsó felfelé fog mozogni.. Hiszen a rá ható erők eredője felfelé gyorsítja.

Nem fog az also tomeg semerre sem mozdulni, hiszen az elengedes elotti pillanatban egyensulyban volt a ra hato gravitacios es rugo ero, egyik sem valtozik az elengedes hatasara, tehat a rugo alja tovabbra is egyensulyban van (amig a rugo megnyulasat megvaltoztato hullam oda nem er)

[Gézoo]

@alagi (35254): Gondold át újra!

Te írod: "az elengedes elotti pillanatban " azaz fogta egy náluknál sokkal nagyobb erővel valaki.
Azaz azzal a sokkal nagyobb erővel rögzített helyén volt egyensúly és nem az elengedés utáni erőkkel..

[Gézoo]

@vaskalapos (35253): Nos, ha a rugóerő 1000 N és a tömege 1 kg azaz a súlyerő csupán 1*10= 10 N akkor bizony, mint a rakéta úgy megy felfelé..

[alagi]

@Gézoo (35255):

egy náluknál sokkal nagyobb erővel valaki.

Hulyeseget irkalsz, Gezabacsi

A rugo mindegyik pontja nyulagomban van, tehat a rugo mindegyik pontjara hato erok kiegyenlitik egymast, nem csak az amit fogunk.
Amelyik pontjat fogtuk, az arra hato erok megvaltoznak (mert elengedtuk) tehat nem marad nyugalomban.
A tobbi pontjara hato ero nem valtozik (mert az a rugot megnyulasatol fugg, az pedig az elengedes elotti es utani pillanatban is ugyanaz) tehat a tobbi pontja az elengedes utani pillanatban is nyugalomban van.

[mimindannyian]

@alagi (35254): Így van, nem minden rugó viselkedik így. Az összehúzódás sebessége és az összehúzódás-hullám terjedési sebességének aránya a kulcs. Ha a hullám sokkal gyorsabban terjedne, miközben az összehúzódás lassú maradna, akkor már az elengedés után igen hamar elkezdene az alja is esni. Például egy lengéscsillapító fékezné az összehúzódást.

[Gézoo]

@alagi (35258): Te magad írtad:addig hat a rugóerő az alsó tömegre amíg az összehúzódási hullám oda nem ér..

ha így lenne ( egyébként nincs így, mert a rugó minden atomjára a rá ható két szomszédos atom ereje hat,)

tehát ha úgy is lenne, akkor is addig hat rá a rugóerő amíg a rugóerő meg nem szűnik..

Így mind addig amíg a rugóerő hat, a fentebb leírt módon F_eredő= F_grav-F_rugó eredő erő gyorsítja.. az alsó tömeget.

Ha pedig ez az eredő felfelé húzza mert F_grav << F_rugó akkor emelkedni fog..

[mimindannyian]

@Gézoo (35263): Ha a hullám odaér, akkor a rugóerő lecsökken. Miért lenne a tartó rugóerő a gravitációsnál egyszer csak nagyobb, ha csökken?