水也有脾氣?如何“安撫”迅猛的水流 | 正經玩_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2021-09-25 20:48
原創:中科院物理所
一開水龍頭被噴一身
倒水總是順着邊緣澆灌自己T T
有上述經歷的小夥伴扣1

水是不是和我過不去?
那隻能和它好好溝通交流一下了!
實驗器材
所標杯、剪刀、氣球、圖釘、膠帶

實驗過程
首先給氣球灌滿水
貼上一塊膠布

用圖釘在膠布上扎一個孔
水從小孔中噴射出

用手輕撫小孔表面
可以看到水更改了流動方向
順着氣球表面流動

原理解説
讓水流產生這種彎曲變化的其實是我們的老朋友康達效應,大家可以回憶一下用杯子或者盆倒水時那不聽話而灑滿地的水。

康達效應本身是個複合效應,由水流帶動空氣流動,形成低壓區從而與物體吸引,吸附於物體表面後通過水與物體間的粘合力形成穩定的流動。有論文分析毛細效應也阻礙了水流的離開。所以康達效應的大小與水流初速度、物體的形狀、物體的親水性等性質都有關。
有關康達效應本身有很多有趣的小實驗,比如用勺子吸附水龍頭流下的水流等(戳我回憶原文)。而這次的實驗我們考慮了康達效應的兩個階段。
在給扎孔的氣球合適的膨脹度以及角度下,出射的水流本身流速很高,不會被氣球所吸附,但在我們用手將水流“摁”在氣球上時,**水與氣球的吸附作用足夠強,**使得水流能夠維持在彎曲的狀態。

不過這個狀態是不穩定平衡,隨着水的排出氣球收縮使得球面發生了變化,以及由於水與球面的吸附作用被湍流所破壞等原因,水流最終被“彈開”。

上面我們提到過康達效應與水流速度有關,事實上隨着氣球越來越小,每次按下水流後彈起的時間越來越長,收縮到一定程度時水流的彎曲可以一直保持到水流光的時候。