Jos laitetaan johonkin lieriön muotoiseen astiaan....vaikka joku saavi... vettä puolilleen ja astia laitetaan pyörimään niin nopeasti, että vesi nousee astian laidoille.
Sitten sinne pudotetaan vaikka pingispallo....mille kohdalle pallo asettuu veteen?
Astia vois olla umpinainen, että vesi voisi nousta kanteen asti, eli vesi olisi vain astian reunalla, niin että astian pohja olisi tyhjä ja veden "pinta" olisi pystysuorassa.
Sitten sinne pudotetaan vaikka pingispallo....mille kohdalle pallo asettuu veteen?
Astia vois olla umpinainen, että vesi voisi nousta kanteen asti, eli vesi olisi vain astian reunalla, niin että astian pohja olisi tyhjä ja veden "pinta" olisi pystysuorassa.
Vastaukset 5
Vanhimmat
Mihin tahansa, veden pimta on tasapainossa (paraabeli), kuten siinä kelluva pallokin.
Pingispallo nousee laita pitkin ylös hiukan vedenrajan alapuolelle, sille kohta missä se syrjäyttää painonsa verran vettä. Tai sitten ei. Riippuu pyörintänopeudesta.
Tuohon voi helposti antaa oikean vastauksen. Pallo nousee sille korkeudelle, jossa pallon uppouman nesteen muodostamalle paraabelille aiheuttaman nostevoiman, keskipakovoiman palloon aiheuttaman voiman ja maan vetovoiman kiihtyvyyden palloon aiheuttaman voiman resultantti on nolla.
Jos oikein lillukoidaan, niin otetaan huomioon nesteen tiheyden muutos sekä pallon muodonmuutos paineen ja keskipakovoimien funktiona.
Olisiko pyörivässä astiassa nesteen pinnan muoto toisenlainen jos nesteellä olisi erilainen tiheys?Kun pinnan muoto ei tiheydestä riipu niin pingispallo sen perusteella voisi vapaasti kellua missä tapansa kohdassa pintaa.
Tämä on siis ensimmäisen kertaluokan arvaus sille mitä tapahtuu. Oletuksena tietenkin että astia on suljettu ja että ilmavirtoja ei olisi.
Toisen kertaluokan ilmiöissä tulisi sitten huomioitavaksi vähäisempiä ilmiöitä.
Hyvin kevyen pallon kellumiseen vaikuttaa pintajännitys. Pinnan kaarevuus vaikuttaa vähäisessä määrin siihen, kuinka pitkä on pallon vesiraja. Mitä jyrkemmin pinta kaartuu sitä pidempi on vesiraja. Vesirajan kohdalla vedenpinta joko nousee pallon pintaa pitkin ylöspäin tai jää kuopalle pallon reunan kohdalla riippuen siitä miten aine kastuu eli onko se hydrofiilistä vai hydrofobista. Jos aine ei halua kastua eli on hydrofobista niin vesiraja painaa pituudestaan riippuvan pienen ylimääräisen kuopan veden pintaan.
Kun pallo pyrkii minimienergiaan niin jos pinta on hydrofobinen arvaisin sen liikkuvan sinne, missä vedenpinnan kaarevuus pallon koko huomioiden minimoi pallon pintaan tulevan vesirajan pituuden eli pintajännityksen painaman ylimääräisen kuopan tilavuuden.
Voi myös olla että astian reunaan osuva pingispallo sitoo astian reunan ja pallon pinnan väliseen kontaktikohtaan nestepisaran, jonka pintajännitys riittää pitämään pallon reunaa vasten kiinnittyneenä. Pallon sijaintipaikka riippuu siis voimakkaasti siitä, miten pallon pinta ja astian seinämä kastuu ja miten ne kastuivat kun pallo alun perin joutui astiaan etsimään tasapainopaikkaansa.
Niin, veden pinta muotoutuu sellaiseksi että keskipako- ja gravitaatiovoiman resultantti on kohtisuorassa veden pintaan.
Jos siihen asetetaan riittävän pieni kappale, se on tasapainossa missä tahansa pinnan kohdassa.
Jos pallon koko on niin suuri että resultantin vaikutuspiste on selvästi erossa veden pinnasta, tasapainoasema on kun palloon kohdistuvan resultantin suunta on kohtisuorassa veden pintaan.