Почему поплавок опережает течение?

Тема в разделе "Наука и техника", создана пользователем Toman, 17 мар 2016.

  1. Toman

    Toman New Member

    Речь идёт о гравитационном течении под уклон в реке, канале и т.п., стационарном и равномерном (т.е. не изменяющем скорость на протяжении рассматриваемого участка). И без влияния ветра. Говорят, что чуть ли не все плавающие на поверхности предметы, даже самые "разлапистые", опережают течение, и на очень даже заметную величину (единицы и даже десятки процентов). Утверждается, что опережение тем больше, чем больше обтекаемость предмета (ну, это ещё понятно из общих соображений) и чем меньше его плотность (а вот это уже совсем непонятно, почему так, и так ли это вообще - казалось бы, какая вообще разница потоку, что там происходит выше ватерлинии, если только предмет не идеально круглый и не вращается, скатываясь под уклон).

    Каково хотя бы качественное наглядное описание причины этого явления? Имеет ли место аналогичное опережение локальной скорости потока для равновесно плавающих в толще воды предметов?
     
  2. Загрузка...

    Похожие темыФорумДата
    Почему "во гробе"?Орфография10 май 2016
    Почему "бычок"?Беседы о языках и о лингвистике26 апр 2016
    Почему "лабутены"?Орфография22 мар 2016
    Почему "круги своя", а не "свои"?Грамматика13 мар 2016
    Почему русские называли казахов киргизами ?Форумчане и языки5 мар 2016

  3. smith371

    smith371 New Member

    усложняете. все дело в разнице плотностей/сопротивления среды. где среда плотнее - тело ведет себя инертнее.
     
  4. piton

    piton New Member

    Не замечал эффекта. Да и за счет чего можно опередить течение?
     
  5. Flos

    Flos New Member


    Для всякого плывущего в течении предмета ( торчащего из воды, с ватерлинией) выше по течению уровень воды выше, чем ниже по течению.
    Разность давлений создается ...
     
  6. Toman

    Toman New Member

    Вот, в умной книжке написано, см. приложенную картинку (И.Ф. Карасев, "Речная гидрометрия и учёт водных ресурсов", Л., Гидрометеоиздат, 1980).
     
  7. Toman

    Toman New Member

    По-всякому можно. Можно по скоростному напору. Можно по более маленькому и более качественно затопленному поплавку, имеющему меньшее опережение, в пределе - по пятну тонкой взвеси или окрашенного раствора, введённому в поток. Можно предварительно градуированными вертушками. Ну и всякие ещё другие методы есть.

    Так ведь для точно такого же по размерам и форме объёма воды по соседству с предметом имеет место такая же разность давлений. Благодаря этой разности (она же просто уклон) всякая струя воды немножко опережает среднюю скорость соседних с ней струй. Но вопрос в том, почему поплавок опережает их ещё сильнее, чем та струя, по оси которой он плывёт.
     
  8. злой

    злой New Member

    Упругость разная. У поплавка другая, за счет чего дополнительная разница давлений. Ну и плюс его еще ветром может поддувать.
     
  9. Toman

    Toman New Member

    Я же с самого начала обозначил, что влияние ветра не рассматриваем, т.к. оно отдельно. При безветрии за торчащую в почти неподвижный воздух часть предмет может только, наоборот, немножко притормаживаться.

    Что за упругость? Какая разница, какая там упругость, мы вообще не рассматриваем каких-то его деформаций, считаем, что его форма постоянна. Как за счёт упругости может быть какая-то дополнительная разность давлений? И вообще, эта ваша фраза настолько же непонятна, как и

     
  10. piton

    piton New Member

    И чем сильнее течение, тем больше притормаживает.
     
  11. Ильич

    Ильич New Member

    Вот без всяких умных формул.
    Берем систему координат, движущуюся относительно берега с той же скоростью, что и вода. В этой системе координат вода неподвижна и её поверхность наклонена вниз в сторону течения. Поплавок земля притягивает, но утонуть ему мешает выталкивающая сила. Вот он и скатывается с наклонной поверхности. То есть, тот же эффект, что у шарика на наклонной плоскости - катится он просто вниз.
     
  12. smith371

    smith371 New Member

    есть определенная сила, которая двигает вперед и воду, и плывущий объект. часть объекта находится выше поверхности воды, в слое менее плотного воздуха, поэтому весь объект испытывает меньшее сопротивление среды и получает большую скорость.
     
  13. Toman

    Toman New Member

    Такая ситуация (неподвижная вода при наклонной поверхности) была бы невозможна без действия на воду какой-то сторонней не вертикальной силы. И известно, что это за сила: это "трение" данной струи воды об соседние струи, усреднённая скорость которых меньше скорости данной (а в вашей системе координат их средняя скорость, соотв., будет направлена против течения). Предмет, находящийся в данной струе воды, тоже контактирует с этими соседними струями, которые и не дают ему неограниченно разгоняться (так же, как и не дают неограниченно разгоняться данной струе воды). Но вот, как видим, почему-то получается так, что погружённая часть предмета окружающей водой тормозится заметно слабее, чем мысленно выделенный объём воды тех же очертаний (и того же веса, что и предмет, естественно). Вот именно в этом и вопрос: почему он тормозится слабее, чем сама вода?

    Эта сила - направленная вдоль течения составляющая силы тяжести. Она равна весу (пропорциональна массе) предмета, который, в свою очередь, равен весу вытесненного им объёма воды.

    И эта часть не при делах. Сравниваем сопротивление погружённой части объекта и объёма воды той же формы. Тянущая вперёд сила одинакова, т.к. одинаков вес, и уклон общий для всего участка потока. Форма одинакова. Но для предмета тянущая сила уравновешивается сопротивлением при несколько большей скорости (а при равной скорости соотв. оказывается меньше), чем для куска воды. Имхо, форму и размеры надводной части можно вовсе игнорировать при неизменном водоизмещении (общем весе предмета), пока она не мешает подводной части занимать то положение, которое она занимает.
     
  14. Ильич

    Ильич New Member

    Toman, два первый предложения в вашем ответе не понятны.
    Может быть, трение, вязкость и что-то ещё будут влиять на скорость поплавка, но и без их учета всё понятно.
    Система координат, о которой я говорю движется со скоростью (и по направлению, и по величине) воды. Значит, в этой системе координат вода неподвижна. Ось X горизонтальна (не написал раньше, потому что посчитал понятным). Какой будет поверхность воды?
     
  15. Γρηγόριος

    Γρηγόριος New Member

    А может это из-за ветра?
     
  16. злой

    злой New Member

    Возможно, я неправильно выразился. Объем воды той же формы по свойствам не отличается от соседних объемов воды, а поплавок отличается, за счет этого возникает градиент давлений, спереди его меньше, а сзаду наоборот больше. Оно и толкает. Ну, как предположение.
     
  17. BormoGlott

    BormoGlott New Member

    +1. Именно так оно и есть. Тот же эффект можно наблюдать, когда серфер "оседлает" волну на своей доске и скатывается под уклон по склону волны, опережая при этом основную водную массу самой волны. То есть, если в воду бросить заглубленный поплавок, то серфер, "оседлавший" волну промчится мимо его, а поплавок останется практически в том же самом месте.
     
  18. Hellerick

    Hellerick New Member

    А можно вопрос не по поплавкам задать?

    Интуитивно мне кажется, что вода в реке с быстрым течением должна быть холоднее, чем в медленной реке. Но чем это можно объяснить? Только тем, что стоячая вода более мутная и задерживает в себе солнечный свет?
     
  19. злой

    злой New Member

    Наверно тем, что быстрые реки, как правило, горные и ледниковые :)
     
  20. злой

    злой New Member

    Но вода же получается тоже падает? Что мешает ей падать с той же скоростью? Сила поверхностного натяжения?
     
  21. piton

    piton New Member

    Возможно, река с быстрым течением имеет потоки, способствующие смешению слоев воды? Мы же судим о температуре по поверхности.