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¿A qué velocidad cae el agua en medio de una cascada muy muy gruesa?

Permítanme crear un montaje experimental muy artificial. Coge una bañera del tamaño de Delaware y suspéndela a una milla del suelo. Llénala de agua (aunque no estoy seguro de hasta qué profundidad, y podría importar). Ahora, saca el tapón.

El efecto es que tienes una cascada con un suministro interminable de agua, en lo alto del suelo, y, en mi idealización, la corriente de agua es un cilindro de agua arbitrariamente grueso.

La pregunta es: ¿a qué velocidad viaja el agua en el centro de la cascada? Obviamente, no estoy buscando una respuesta numérica, pero quiero entender los límites. El agua en los bordes de la cascada está sujeta a la resistencia del viento y, por tanto, alcanzará rápidamente la velocidad terminal. Pero el agua en el centro de la corriente está libre de los efectos de la resistencia del aire, así que si la corriente fuera lo suficientemente gruesa y la cascada lo suficientemente alta, ¿el centro de la cascada sería ilimitadamente rápido?

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Ηλίας Puntos 109

No será ilimitadamente rápido, por ejemplo, debido a la viscosidad del agua.

Además, me gustaría señalar que no tendrás el cilindro de agua. El agua se acelerará con la gravedad al caer. La densidad del agua es constante. El flujo total del agua a diferente altura es constante también. Así que el área de la sección transversal del agua disminuirá.

En el caso de un chorro fino de agua procedente de un grifo de cocina, la fuerza de tensión superficial es suficiente para mantener el agua fluyendo en una sola corriente, pero el grosor del chorro disminuye, eche un vistazo aquí .

Sin embargo, a medida que aumenta el radio inicial de la corriente, la masa de agua (~R^2) crece mientras que el gradiente de presión creado por las fuerzas de tensión superficial (~1/R) disminuye. Por eso, el cilindro se separa rápidamente en múltiples chorros y, finalmente, en gotas.

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william Puntos 101

El grosor no es suficiente explicación hablando como un viejo ingeniero de fluidos de perforación. ¿El fluido está en flujo turbulento o laminar? Sin usar un reómetro en la muestra y conocer las características de su fluido espeso la pregunta no puede ser respondida. Vea el enlace que he usado antes que le explicará esto y le iluminará pero no le dará la respuesta. El fluido espeso no fluye igual a través de la muestra como usted se da cuenta. Creo que una de sus respuestas anteriores es incorrecta. No toda esta agua espesa caerá a 32 pies por segundo cuadrado debido a las características del fluido. http://www.drillinghandbook.com/category/engineering-calculations

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