Me di cuenta de que después de agitar, una burbuja en el centro de mi taza de té cambió la velocidad a la que estaba girando periódicamente. Acelerando, luego disminuyendo la velocidad, luego acelerando de nuevo, etc. Casi como cuando una bailarina tira de sus brazos para aumentar su velocidad.
Editar: He repetido esto con agua a temperatura ambiente para tratar de descartar cualquier efecto relacionado con la temperatura y el mismo efecto está presente.
Sólo mirando el vídeo, parece que la forma de la superficie es variable cuasi-periódica, como si el líquido se mueve hacia afuera (hacia arriba) hacia la copa de las paredes, a continuación, se mueve hacia adentro y a la alza en el centro de la copa. Este se puede esperar, si en un principio la forma no es un equilibrio perfecto de la forma (por ejemplo, como una parabólica de la superficie en una taza de rotación). Pero cuando el líquido se mueve hacia el centro, la rotación necesariamente se acelera debido a la conservación del momento angular; y cuando se mueve hacia el exterior, sucede lo contrario.
Una burda analogía: Si usted rodar una canica en un gran wok con una suave curvatura esférica, de tal manera que un bucle cerca del centro/abajo, y luego hacia fuera cerca de la orilla, se observa que su velocidad angular aumenta cuando se aproxima a la central/inferior, y disminuye cuando se aleja del centro/abajo. Usted puede pensar que el volumen de líquido haciendo lo mismo que la superficie de los cambios en la forma de una profunda curva a una profunda curva.
Ha creado una espiral de Lissajous a partir de la tea: es la cría de la mezcla de utensilios crea un parcial de flujo secundario que se desvía algunos de los concéntricos de flujo de arriba y abajo. La continua rotación de flujo domina y es interrumpido por un grupo que fluye hacia arriba, hacia abajo y de forma concéntrica.
El efecto ligeramente sigue una trayectoria de Lissajous, aunque se trata de un complejo flujo turbulento y requeriría algunas observación directa para entender con precisión.
Como otros han dicho, es muy probable que el lissajous viaja hacia abajo por el centro de la taza y de nuevo hacia arriba por los lados, por lo que en realidad se convierte en una espiral de toro.
Puede utilizar la harina de avena o de brillo en una taza transparente para ver el efecto. Usted puede pegar una jeringa con leche con una cuchara para ver si se puede observar una de Lissajous espiral y lo de la película. Probablemente requiere una jarra grande y un video, porque hay un montón de pequeños vórtices turbulentos que la espiral y la mezcla de los límites de la concéntricos vórtices, especialmente cuando el flujo de Lissajous hits límites superior e inferior.
Para corroborar la observación de @Vladimir Kalitvianski, esta hipótesis podría ser entendido por simples de la física Newtoniana.
Hay dos escalas de tiempo en el sistema - $\tau_J$ escala de tiempo de la disipación de momento angular y $\tau_I$escala de tiempo de (cuasiperiódicos) cambio en el tensor de inercia del líquido. Parece que $\tau_J$ bastante grandes en comparación a $\tau_I$ tal que el tensor de inercia cambia significativamente, sin un cambio significativo en el impulso angular en pequeñas finito de veces. El resto es la consecuencia de la $\vec{J}=I\vec{\omega}$ relación.
Para probar experimentalmente, sería agradable para medir la dependencia del tiempo de la circulación en el centro de procesamiento de imagen, la orientación de la burbuja en el centro) y medir el tiempo local dependiente de perfil de altura del líquido, a partir de la cual es posible obtener el tiempo dependiente de los componentes del tensor de inercia. Estas dos mediciones independientes deben correlacionan fuertemente en el espacio de Fourier si la hipótesis es correcta.
Cuando un líquido tiradas, a menudo hay un remolino que gira rápidamente. La velocidad de las gotas de distancia desde el centro. Generalmente el vórtice vueltas tranquilamente en el centro de la embarcación.
En este caso, puede haber un vórtice que está fuera de centro en órbita alrededor del centro de la copa. Cuando el vórtice que pasa por debajo de las burbujas, que gira rápidamente. Cuando pasa, se ralentizan.
Esto suena plausible a primera, pero no estoy seguro de si es realista. El vórtice afecta a la forma de la superficie y llega a las inicialmente separados burbujas juntos. Parece que el centro está deprimido, y el mayor componente del movimiento circular alrededor del centro de la taza.
Cuando la cuchara swooshes a través del té, dos contra-rotación de los vórtices creados. La cuchara viaja en un círculo, y esto es lo que le da al té su total movimiento circular.
Quizás uno o más de contador de rotación de los vórtices de sobrevivir. Está claro que las burbujas son sacados y en el centro sincronizados con la rotación de los cambios de velocidad. Tal vez un contador de rotación del vórtice orbita alrededor del centro, y reduce la velocidad de las burbujas cuando se pasa por debajo. Tal vez atrae o repele a las burbujas.
Todo esto es especulativo, pero hay un par de puntos. Primera sospecho que gira rápidamente vórtices están involucrados de alguna manera. Y segundo, mientras que la duplicación del periodo podría explicar el movimiento, también podría ser explicado por dos causas donde uno de ellos viene y se va en una manera regular.
Genial video. Me gustaría saber lo que realmente está pasando.
El líquido de la taza no gira como un cuerpo sólido debido a la viscosidad; también sube en el centro y abajo en las paredes de la taza ("rota en una sección transversal vertical") debido a las pérdidas de calor y por lo tanto los efectos de estratificación. Así que los movimientos 3D no son estacionarios de todos modos - se detendrán en un tiempo finito. Su interacción (decir más o menos, tiempo de transporte y tiempo de rotación) conducen a algunos efectos superficiales que se observan.
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