为什么绳绳链链们都喜欢转圈圈?

作者: GUOmazing&米老猫

来源: 中科院物理所

发布日期: 2021-07-10 12:10:39

本文通过实验探讨了绳子、蜂蜜等物质在下落时自动绕圈的现象,解释了这种现象与物体的粘度、重力和摩擦力之间的关系,并提出了卷绳效应的概念。

不知道大家有没有注意到,在绳子、蜂蜜下落时好像总是自动绕圈?一定是某种神秘力量的作用,或者它们就是喜欢转圈圈。实验器材包括所标杯、蜂蜜、玻璃棒、铁珠链、胶枪。实验过程首先用蜂蜜进行实验,将蜂蜜沿玻璃棒倒入杯中,先从低处释放,蜂蜜平稳的落入杯中,然后加大蜂蜜下落的高度,蜂蜜以折叠形式下落。用铁珠链从高处下落时,也出现折叠的过程。改用粘度更大的热熔胶,胶体落到杯底自动“绕圈圈”。

在生活中尝试不同的液体下滴,会得到不同的现象,比如:水垂直落下、溅起水花;蜂蜜层层盘绕,形成小山式,或者像丝绸一样一匹一匹堆叠起来;细细的项链掉在地上,也会神奇地叠成一个盘旋的小山包。物体落地的形态,和物体的粘度、受到的重力和摩擦力都息息相关。

对于粘度较大的流体或固体,比如黏稠的蜂蜜和细银链,前面一段落在玻璃杯底,还没有来得及扩散开来,后面的部分已经随之下落螺旋排列,和前面的一起堆叠起来,称为卷绳效应。堆叠的小山一边慢慢塌缩、一边接受着新落下的部分,会在特定的条件下形成奇妙的动态平衡。卷绳效应的盘绕效果主要来源于:当我们改变液体的粘度、下落的高度等条件时,落下的形态也会各有不同。

当下落距离很低时,还未来得及螺旋盘绕便堆在一起;随着距离增加,螺旋盘绕的部分会给竖直部分一个水平的分力,使竖直部分左右摇摆;当下落距离过高时,螺旋部分几乎无法再影响竖直下落部分的轨迹,因此流体的上段几乎为直线,下段为堆叠的部分。而对于粘度很小的流体,比如水,当水柱的一小段落下时,会在下一段水柱落下之前迅速在玻璃杯底铺开,因此无法形成明显的卷绳效应。

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