Cuánto de las fuerzas cuando la entrada de agua está relacionado con la tensión superficial?

Question

Cuando un objeto entra en el agua con alta velocidad (como en ¿por Qué es saltar al agua desde una gran altura fatal?), la mayor parte de su energía cinética se convierte, por ejemplo, para acelerar agua, deformar el objeto, etc. -
¿Cuál es la relevancia de la tensión de superficie para esto?

Son los efectos relacionados con la tensión de la superficie de una pequeña parte, o incluso la parte dominante con respecto a las fuerzas.

Answer 1

A menos de que he cometido un error conceptual (que es muy posible), la tensión superficial juega esencialmente ningún papel en la amortiguación del impacto de un rápido movimiento de objetos con una superficie líquida.

Para ver esto, de una manera simple modelo es pretender que el agua no está allí, sino en su superficie, y ver lo que sucede cuando un objeto se deforma la superficie. Vamos a no ser una esfera de densidad de $\rho=1.0\text{g/cm}^3$ y radio de $r=1\text{ft}$ con una velocidad de $v=200\text{mph}$, y deje que se chocan con la interfaz y lavabo en halfways, el estiramiento de la interfaz sobre la superficie de la esfera.

Antes de la colisión, la energía de la superficie de la revisión de la interfaz de la esfera choca con es $$E_i=\gamma A_1=\gamma\pi r^2$$ y después de la colisión, el estirado de la superficie tiene una superficie de energía de $$E_f=\gamma A_2=2\gamma\pi r^2$$ y así la pérdida de energía por la esfera se convierte en $$\Delta E=E_f-E_i=\gamma\pi r^2$$ que en el caso del agua se convierte (en Mathematica):

<< PhysicalConstants`
r = 1 Foot;
\[Gamma] = 72.8 Dyne/(Centi Meter);
Convert[\[Pi] r^2 \[Gamma], Joule]

0.0212477 Joule

Mientras tanto, la energía cinética de la bola es $$E_k=\frac{1}{2}\left(\frac{4}{3}\pi r^3\rho\right)v^2$ $ , que es:

\[Rho] = 1.0 Gram/(Centi Meter)^3;
v = 200 Mile/Hour;
Convert[1/2 (4/3 \[Pi] r^3 \[Rho]) v^2, Joule]

474085 Joule

y por lo tanto la tensión de la superficie proporciona menos de una millonésima parte de la desaceleración asociada con la colisión de la esfera con la superficie del líquido. Por lo tanto la tensión superficial es despreciable.

Sospecho que la cinemática de arrastre proporciona la mayoría de las pérdidas de energía (básicamente lo que hace es golpear a 200 libras de agua y empujar fuera del camino cuando chocan), pero nunca he tomado de la dinámica de fluidos, así que voy esperan explicaciones de gente con más experiencia.

Answer 2

imagina que u tiene 1 cubo y agregar otro el impacto con el doble de grande en la superficie de la tensión de pensar acerca de esta muy buena y yo creo que usted sabrá a qué me refiero. Yo thouht sobre una abit sé que puede sonar obvio.

Answer 3

Todo depende de la escala de longitud. A escala humana, la tensión superficial está seguro de no contribuir. En el de un insecto, lo hará.

El número de Weber permite comparar la tensión de la superficie a efectos inerciales. (http://en.wikipedia.org/wiki/Weber_number)