Paradoxul frunzei de ceai
În domeniul dinamicii fluidelor, paradoxul frunzei de ceai este un fenomen în care frunzele de ceai dintr-o ceașcă migrează spre centrul și fundul ceștii după ce sunt amestecate, în loc să fie împinse spre marginile ceștii, așa cum ne-am aștepta într-o centrifugă spiralată.
.jpg)
Explicația fizică corectă a paradoxului a fost oferită pentru prima dată de James Thomson în 1857. El a corelat corect apariția curgerii secundare (atât în atmosfera Pământului, cât și în ceașca de ceai) cu „frecarea la baza ceștii″.[2] Formarea curgerilor secundare într-un canal inelar a fost tratată teoretic de Joseph Valentin Boussinesq încă din 1868.[3] Migrația particulelor de lângă fund în curgerile cu coturi de râu a fost investigată experimental de A. Ya. Milovich în 1913.[1] Soluția a fost propusă pentru prima dată de Albert Einstein într-un articol din 1926, în care a explicat eroziunea malurilor râurilor și a respins legea lui Baer.[4][5]
Explicație
modificareAmestecarea pune apa din ceașcă în mișcare de rotație, generând o forță centrifugă spre exterior. Totuși, aproape de fund, frecarea încetinește mișcarea apei. Astfel, forța centrifugă este mai mică aproape de fund decât în partea de sus, ceea ce duce la o curgere circulară secundară (elicoidală) care se deplasează spre exterior în partea superioară, coboară de-a lungul marginii exterioare și apoi se îndreaptă spre interior de-a lungul fundului, aducând frunzele spre centru.[5]
Aplicații
modificareAcest fenomen a fost utilizat pentru a dezvolta o nouă tehnică de separare a globulelor roșii din plasma sanguină,[6][7] pentru a studia sistemele de presiune atmosferică[8] și în procesul de producere a berii, pentru a separa trubul coagulat în vârtej.[9]
Note
modificare- ^ a b His results are cited in: Joukovsky N.E. (). „On the motion of water at a turn of a river”. Matematicheskii Sbornik(d). 29. Reprinted in: Collected works. 4. Moscow; Leningrad. . pp. 193–216; 231–233 (abstract in English).
- ^ James Thomson, On the grand currents of atmospheric circulation (1857). Collected Papers in Physics and Engineering, Cambridge Univ., 1912, 144-148 djvu file
- ^ Boussinesq J. (). „Mémoire sur l'influence des frottements dans les mouvements réguliers des fluides” (PDF). Journal de mathématiques pures et appliquées. 2e Série. 13: 377–424. Arhivat din original (PDF) la .
- ^ Bowker, Kent A. (). „Albert Einstein and Meandering Rivers”. Earth Science History. 1 (1): 45. Bibcode:1988ESHis...7...45B. doi:10.17704/eshi.7.1.yk72n55q84qxu5n6. Accesat în .
- ^ a b Einstein, Albert (martie 1926). „Die Ursache der Mäanderbildung der Flußläufe und des sogenannten Baerschen Gesetzes”. Die Naturwissenschaften(d). Berlin / Heidelberg: Springer. 14 (11): 223–4. Bibcode:1926NW.....14..223E. doi:10.1007/BF01510300. English translation: The Cause of the Formation of Meanders in the Courses of Rivers and of the So-Called Baer's Law, accessed 2017-12-12.
- ^ Arifin, Dian R.; Leslie Y. Yeo; James R. Friend (). „Microfluidic blood plasma separation via bulk electrohydrodynamic flows”. Biomicrofluidics. American Institute of Physics. 1 (1): 014103 (CID). doi:10.1063/1.2409629. PMC 2709949
. PMID 19693352. Arhivat din original la . Accesat în .
- ^ Pincock, Stephen (). „Einstein's tea-leaves inspire new gadget”. ABC Online(d). Accesat în .
- ^ Tandon, Amit; Marshall, John (). „Einstein's Tea Leaves and Pressure Systems in the Atmosphere”. The Physics Teacher. 48 (5): 292–295. Bibcode:2010PhTea..48..292T. doi:10.1119/1.3393055.
- ^ Bamforth, Charles W. (). Beer: tap into the art and science of brewing (ed. 2nd). Oxford University Press. p. 56. ISBN 978-0-19-515479-5.
Vezi și
modificare- Legea Baer-Babinet, cunoscută și ca legea lui Baer – Teorie privind formarea râurilor datorită rotației Pământului
- Stratul Ekman – Strat de echilibru al forțelor într-un lichid
- Curgere secundară – Curgere relativ minoră suprapusă peste curgerea principală datorită ipotezelor de fluid ideal (fără vâscozitate)
Legături externe
modificare- Highfield, Roger (). „Dr Roger's Home Experiments”. The Daily Telegraph. Arhivat din original la . Accesat în .
- Sethi, Ricky J. (). „Why do particles move towards the center of the cup instead of outer rim?”. MadSci Network(d). Accesat în .
- Booker, John R. „Student Notes - Physics of Fluids - ESS 514/414” (PDF). Department of Earth and Space Sciences, University of Washington. Accesat în . Parametru necunoscut
|la=ignorat (ajutor) See also figure 25 in figures.pdf - Stubley, Gordon D. (). „Mysteries of Engineering Fluid Mechanics” (PDF). Mechanical Engineering Department, University of Waterloo. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în .
- Einstein's 1926 article online and analyzed on BibNum Arhivat în , la Wayback Machine. (click 'Télécharger' for English) (unsecure link).
