FYZIKA

 
FYZIKÁLNE ÚLOHY
EXPERIMENTY
UČEBNÉ TEXTY
TESTY
VÝUČBA
DIDAKTIKA FYZIKY
WWW STRÁNKY
ENV. FYZIKA
PUBLIKÁCIE
DIPLOMOVÉ  PRÁCE
UČEBNÉ POMÔCKY
ĎALŠIE VZDELÁVANIE
KUF - KLUB UČITEĽOV
DIDFYZKE
AKTUALITY

 
ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI KVAPALÍN

PRÚD KVAPALINY A CYLINDRICKÝ FILM

Uvažujme valcový prúd vody vytekajúci z okrúhleho otvoru, alebo z  vodovodného kohútika. Často sa tento prúd vody rozpadá na kvapky, tým že povrch osciluje. Ak je však dĺžka valca vody malá, žiadne oscilácie nepozorujeme. Tieto nestability môžeme vysvetliť zmenami tlaku v prúde vody.

 Uvažujme cylinder s polomerom a podľa obr. 2. Valec je deformovaný pôsobením malých periodických ruchov s vlnovou dĺžkou ? a cylinder sa postupne mení z na , kde (*) Systém je stabilný, ak v oblasti s väčším priečnym rozmerom (A) bude tlak väčší ako v oblasti s menším priečnym rozmerom (B). Kvapalina v prúde vody prúdi z oblasti z väčším tlakom, do oblasti s tlakom menším a snaží sa zachovať cylindrický tvar.

obr.2

R₁ je maximálny polomer cylindrického povrchu v rovine ,

R ₂ je daný (**). Uvažujme malé deformácie , čiže .

Tlak v časti A je väčší ako vonkajší tlak

podobne v časti B je tlakový rozdiel voči vonkajšiemu tlaku

Ak zanedbáme tiaž kvapaliny, tak rozdiel medzi A, B bude :

a , zredukuje sa predchádzajúci vzorec na

.

Pre stabilný prúd vody alebo mydlový film musí byť tento tlakový rozdiel kladný. Teda

Pri splnení tejto podmienky, žiadna vybrácia nespôsobí roztrhnutie prúdu vody na kvapky, ale voda sa stále vráti do valcového tvaru. Cylinder je však nestabilný pre a aj malé narušenia spôsobia roztrhnutie kvapky. Táto podmienka bola pôvodne vypočítaná Lordom Rayleighim, ktorý ukázal, že maximálna nestabilita sa objaví , ak .

Príklady :

ladička spôsobí roztrhnutie vodného prúdu na kvapky, ale musí pre ňu platiť

dve ladičky s rôznymi frekvenciami (pre obe platí ) spôsobia roztrhnutie vodného prúdu na dva druhy kvapiek rôznej veľkosti a objemu, s rôznou rýchlosťou – môžeme pozorovať dve rôzne paraboly

 
ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI KVAPALÍN